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Espectrofotometria de absorção molecular- UVVis. NATUREZA DA ENERGIA ELETROMAGNÉTICA Forma de energia que se propaga no espaço a enormes velocidades,

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1 Espectrofotometria de absorção molecular- UVVis

2 NATUREZA DA ENERGIA ELETROMAGNÉTICA Forma de energia que se propaga no espaço a enormes velocidades, normalmente em linha reta Características ondulatórias e corpusculares

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5 PARÂMETROS ONDULATÓRIOS PERÍODO (p, 1/ ) PERÍODO (p, 1/ ) tempo requerido, em segundos, para a passagem de máximos ou mínimos sucessivos por um ponto fixo no espaço. FREQÜÊNCIA ( ) FREQÜÊNCIA ( ) número de oscilações do campo que ocorrem por segundo 1/p depende da fonte Hz ou ciclos/s ou s -1 VELOCIDADE (v i ) v i VELOCIDADE (v i ) velocidade com que a onda se move no meio depende da freqüência e do meio v i = no vácuo e no ar c=3,00x10 8 m/s

6 COMPRIMENTO DE ONDA COMPRIMENTO DE ONDA ( ) distância linear entre dois máximos ou mínimos sucessivos de uma onda cm, m, nm (, ) NÚMERO DE ONDA (, ) número de ondas por centímetro de percurso no vácuo cm -1 PARÂMETROS ONDULATÓRIOS

7 FEIXE MONOCROMÁTICO FEIXE MONOCROMÁTICO feixe de radiação cujos raios têm comprimentos de onda idênticos FEIXE POLICROMÁTICO feixe de radiação constituído de raios de comprimentos de onda diferentes PARÂMETROS ONDULATÓRIOS

8 PARÂMETROS CORPUSCULARES A radiação eletromagnética é um conjunto de partículas (fótons) de determinada freqüência A energia deste fóton é dada pela equação E = h E = energia (unidade = erg) h = 6,624x erg.s = freqüência

9 ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO É o arranjo ordenado das radiações conforme seus comprimentos de onda O espectro foi dividido em várias regiões conforme a origem das radiações, as fontes e os instrumentos

10 Região Comprimento de Onda (nm) Ultra-Violeta Afastado Ultra-Violeta Próximo Visível Infravermelho Próximo Infravermelho Médio Infravermelho Afastado Microondas Joint Committee on Nomenclature in Applied Spectroscopy ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO

11 Visível Raios cósmicos Raios gama Raios XIRMicroondasOndas de rádioUV Comprimento de ondaEnergia ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO

12 ESPECTRO VISÍVEL As radiações de 800 nm até 300 nm são detectadas pelo olho humano Essas radiações também são chamadas de LUZ BRANCA 300 nm800 nm

13 Interação da Radiação Eletromagnética com a Matéria Não Quantizada Não Quantizada Reflexão Refração Dispersão Espalhamento

14 Quantizada Quantizada ABSORÇÃO DE RADIAÇÃO processo no qual processo no qual energia eletromagnética é transferida para átomos, íons ou moléculas que compõem a amostra Interação da Radiação Eletromagnética com a Matéria

15 ABSORÇÃO ATÔMICA Absorção da energia eletromagnética por átomos espectros de linhas transições eletrônicas de um ou mais elétrons ABSORÇÃO MOLECULAR Absorção da energia eletromagnética por moléculas espectros de bandas E t = Evibracional + Erotacional + Eeletrônica E t = Evibracional + Erotacional + Eeletrônica

16 Método baseado na medida da energia eletromagnética absorvida por soluções iônicas ou moleculares Incidência da radiação monocromática sobre meio homogêneo Refletida Absorvida Transmitida Io b I Io = Feixe incidente I = Feixe transmitido ESPECTROFOTOMETRIA DE ABSORÇÃO MOLECULAR NO ULTRAVIOLETA-VISÍVEL

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18 A LEI DE LAMBERT Quando a luz monocromática passa através de um meio transparente, a taxa de decréscimo da intensidade com a espessura do meio é proporcional à intensidade da luz. A LEI DE BEER A intensidade do feixe de luz monocromática decresce exponencialmente à medida que a concentração da substância absorvente aumenta aritmeticamente. Log Po/P =abc Lei de Lambert- Beer ESPECTROFOTOMETRIA DE ABSORÇÃO MOLECULAR NO UV-VISÍVEL

19 T= transmitância fração de radiação incidente e transmitida pela solução T = P/Po A= absorvância logaritmo decimal da razão entre o poder radiante incidente e o transmitido Relação entre transmitância e absorvância. A= log Po/P= log 1/T A= - Log T ESPECTROFOTOMETRIA DE ABSORÇÃO MOLECULAR NO UV-VISÍVEL

20 Relação entre absorvância e concentração A = abc = bc a= absortividade (dependente de b e c) b= comprimento do caminho ótico c= concentração das espécies absorventes = absortividade molar unidades de c e b são, respectivamente, moles/litro e cm ESPECTROFOTOMETRIA DE ABSORÇÃO MOLECULAR NO UV-VISÍVEL

21 A radiação incidente é monocromática As espécies absorventes comportam-se independentemente em relação ao processo de absorção A absorção ocorre em um volume uniforme de secção transversal O índice de refração da solução independe da concentração Concentração menor que M ( < M ) LEI DE BEER

22 REPRESENTAÇÃO GRÁFICA DA LEI DE BEER

23 ESPECTROFOTOMETRIA DE ABSORÇÃO MOLECULAR NO UV-VISÍVEL

24 Não constância na relação A/C Considerações feitas para dedução da lei não podem ser rigorosamente seguidas na prática Índice de refração não permanece constante quando as concentrações são altas Radiação não monocromática DESVIOS DA LEI DE BEER

25 REAIS Manifestam-se principalmente para valores elevados de concentração (C > M ) Interação entre os centros absorvente Indice de refração APARENTES Químicos Instrumentais DESVIOS DA LEI DE BEER

26 Componentes

27 Fonte de radiação( características) Radiação na faixa espectral desejada (emissão) Emissão estável Potência suficiente ( maior potência < amplificação do sinal) Filamento de tungstênio (375 a 2000 nm) Deutério (200 a 400 nm) Arco de xenônio (200 a 1000 nm)

28 Filtros e monocromadores Filtros de absorção (Isolam uma banda espectral ), largura espectral de 30 a 50 nm e transmitância máxima de 5 a 20 %. Vidros coloridos ou peliculas de gelatina contendo corantes. Filtros de interferência ( isolam faixa espectral mais estreita) Baseiam-se nos fenômenos de interferência para isolar uma faixa espectral desejada.

29 Monocromadores Componentes: fenda de entrada, fenda de saída e sistema de dispersão ( Prisma ou rede)

30 Monocromadores Componentes: fenda de entrada, fenda de saída e sistema de dispersão ( Prisma ou rede)

31 Monocromadores Componentes: fenda de entrada, fenda de saída e sistema de dispersão ( Prisma ou rede)

32 Porta amostra- cubetas Cubetas- recipiente que contem a amostra Quartzo, silica fundida- Região UV-Vis Vidro a base de borosilicatos- Região Vis Forma e tamanho Retangulares (1,2,5 cm ) Cilíndricas ( usadas em instrumentos simples, devem ser colocadas sempre na mesma posição)

33 Detectores - Celula fotovoltaica Características- baixo custo, sem fonte externa de alimentação, sujeito a fadiga ( resposta decresce quando exposta a iluminação continua)

34 Detectores - Celula fototubo Características- Corrente gerada é diretamente proporcional ao poder radiante.Amplificação do sinal de resposta é facil

35 Detectores - Celula fotomultiplicadora Características- poder de amplificação alto implica que o poder radiante pode ser pequeno (potência radiante pode ser 200 vezes menor do que o do foto tubo)

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38 VANTAGENS aplicação extensiva a muitos elementos químicos instrumentação relativamente barata as amostras podem ser de natureza inorgânica ou orgânica disponibilidade de métodos simultâneos e contínuos intervalo de aplicação :10 -3 a M tempo gasto por análise: moderado Custo : relativamente baixo Tipo de amostras: sólidas liquidas e gasosas

39 Referências bibliográficas SKOOG.D.A,HOLLER,F.J.,NIEMAN,T. A.-Princípios de Análise Instrumental, 5 a ed. Bookman,2002 SKOOG.D., WEST,D.M.&HOLLER,F.J. Fundamentals of Analytical Chemistry, Saunders College Publ.t th Ed.NY,1996 Harris,D.C. Análise Quimicas Quantitativa, 5 a ed. LTC editora,RJ,Brasil, 2001 Cienfuegos,F.Vaitsman,D.Análise Instrumental, Editora Interciência, RJ,2000.


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