espectrofotometria uv visivel

ESPECTROFOTOMETRIA

UV-VIS

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UEZO

QUIMICA ANALÍTICA

Tecnologia em Polímeros – 2° período - Noite

ALUNOS: Angélica Behrends

Leonardo Cesar Luiz Fernando

Raquel Machado

Prof. Maria Macedo

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A espectroscopia na região UV-Vis do espectro eletrônico

é uma das técnicas analíticas mais empregadas, em

função de sua robustez, custo relativamente baixo e

grande número de aplicações desenvolvidas

A absorção molecular na região do ultravioleta e do visível

do espectro depende da estrutura eletrônica da molécula

A absorção de energia é quantizada e conduz à passagem

de elétrons de orbitais do estado fundamental para orbitais

de maior energia em um estado excitado

TEORIA

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A relação entre a energia absorvida em uma transição eletrônica e a freqüência (ν), o comprimento de onda (λ) e o número de onda ( ) da radiação que produz a transição é:

= hν = hc/ λ = h c

h = constante de Planck

c = velocidade da luz

= energia absorvida pela molécula

na transição eletrônica

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AS CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS DE UMA BANDA DE

ABSORÇÃO SÃO A SUA POSIÇÃO E A SUA INTENSIDADE

POSIÇÃO

INTENSIDADE

A intensidade de uma absorção pode ser expressa em

transmitância (T) definida como:

T = l/l0

l0 = intensidade de energia radiante que incide na amostra

l = intensidade de radiação que emerge da amostra

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“É um dos métodos mais usados nas

determinações analíticas em diversas áreas”.

ANÁLISE ESPECTROFOTOMÉTRICA

APLICAÇÃO

Determinação de compostos orgânicos e

inorgânicos.

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RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA

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RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA

Comprimento de onda () – É a distância entre dois

máximos ou dois mínimos de uma onda;

Número de onda (-1) – Inverso do comprimento de

onda

Período (p) – Tempo necessário para completar um

ciclo

Frequência () – Ciclos/segundo ou Hertz

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RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA

Velocidade de propagação da luz (c)

c =

Velocidade de propagação da luz (c)

E = h E = hc/

E (Energia) e h (Constante universal de Plank)

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ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO

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• A região do espectro do ultravioleta é na faixa de 200 a

400 nm e a da luz visível é entre 400 e 800 nm.

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PROPRIEDADES

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CORES FUNDAMENTAIS

Cor fundamental Comprimento de onda

(nm)

Violeta

Azul

Verde

Amarelo

Alaranjado

Vermelho

400 – 450

450 – 500

500 – 570

570 – 590

590 – 620

620 – 750

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CORES DA LUZ VISÍVEL

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LEI DE LAMBERT BEER ESTABELECE UMA RELAÇÃO ENTRE A TRANSMITÂNCIA, A

ESPESSURA DA AMOSTRA E A CONCENTRAÇÃO DAS

ESPÉCIES QUE ABSORVEM

log (I0/I) = kcb = A

k = constante característica do soluto

c = concentração do soluto

b = comprimento do caminho ótico através da amostra

A = absorvância

QUANDO C É EXPRESSO EM MOLES POR LITRO E O

COMPRIMENTO DO CAMINHO ÓTICO B EM CENTÍMETROS, A

EXPRESSÃO TORNA-SE:

A = cb

O termo é conhecido como absortividade molar,

antigamente chamado de coeficiente molar

Quando a concentração c = g/L

A = acb

Onde a é a absortividade, que se relaciona com a

absortividade molar por:

= aM

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LEI DE LAMBERT - BEER

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LEI DE LAMBERT - BEER

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“É a lei fundamental da Espectrofotometria”

LEI DE LAMBERT - BEER

“Em um feixe de radiação eletromagnético

incidindo em um meio transparente e

homogêneo (solução), uma parte desta

radiação é absorvida pela solução, outra parte

é transmitida e outra parte é refletida”.

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LEI DE LAMBERT-BEER

Transmitância (T)

T = P/Po

Absorbância (A)

A= log Po/P A= - log T

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LEI DE LAMBERT-BEER

Absorbância (A)

A = abc

a = absortividade (para c = g/L)

b = espessura do meio ou caminho ótico

c = concentração

= absortividade molar (para c = mol/L)

A = bc

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ESPECTROFOTÔMETRO

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ESQUEMA DOS PRINCIPAIS COMPONENTES DE

UM ESPECTROFOTÔMETRO

• A amostra deve estar em um recipiente (cubeta) de quartzo quando a radiação for na região espectral do ultravioleta. Quando for na região da luz visível usa-se os de vidro por ter uma melhor dispersão.

• Os detectores devem ser altamente sensíveis.

• Os dados obtidos pelo detector são enviados para um dispositivo de processamento de dados.

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INSTRUMENTAÇÃO

FONTES DE RADIAÇÃO

COMPARTIMENTO AMOSTRA/PADRÃO

DISPOSITIVO DE PROCESSAMENTO DE DADOS

SISTEMA DETECTOR

MONOCROMADOR

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FONTES DE RADIAÇÃO

• As fontes mais comuns baseiam-se na incandescência, mas devem atuar em temperaturas elevadas para ter uma cobertura apreciável no ultravioleta.

• São constituídas por filamentos de materiais que são excitados por descargas elétricas com elevada voltagem ou aquecimento elétrico.

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FONTES DE RADIAÇÃO

• Condições para uma fonte ser de boa qualidade para atuar nessa faixa:

gerar radiação contínua;

ter intensidade de potência radiante suficiente para permitir a sua detecção pelo sistema detector;

ser estável.

• Além disso deve ter um tempo de vida longo e preço baixo.

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FONTES DE RADIAÇÃO

LÂMPADA DE FILAMENTO DE TUNGSTÊNIO.

Uso na região do visível

LÂMPADA DE DESCARGA DE HIDROGÊNIO OU DE

DEUTÉRIO.

= 180 – 370 nm

UV

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TIPOS DE FONTES

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MONOCROMADORES

• Função: seleção do comprimento de onda em que se tem interesse para a análise.

• Constituição:

fenda de entrada de um elemento de dispersão de radiação

fenda de saída

• Tipos:

prismático

reticuladores

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MONOCROMADOR

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MONOCROMADOR PRISMÁTICO

• A radiação policromática vinda da fonte de radiação

passa pela fenda de entrada e incide sobre a face de um

prisma, sofrendo um desvio.

• Os vários comprimentos de onda terão diferentes

direções após a incidência no prisma. Se for realizado um

ajuste rigorosamente controlado da fenda de saída, pode-

se selecionar o comprimento de onda desejado.

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MONOCROMADOR PRISMÁTICO

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MONOCROMADOR RETICULAR

• O principal elemento dispersante é a rede de difração. Essa rede consiste em uma placa transparente ou refletora com muitas ranhuras paralelas e equidistantes.

• Dispersão resultante desta rede é linear. Os vários comprimentos de onda dispersos são igualmente espaçados, por isso a fenda de saída isolará uma banda de radiação de largura constante.

• A resolução é muito mais elevado que os prismas.

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MONOCROMADOR RETICULAR

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FEIXE SIMPLES ou MONO-FEIXE

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• Espectrofotômetros mono-feixe:

- Não são cômodos pois a amostra e o branco tem

que ser colocados alternadamente no único feixe

de radiação;

- Não é adequado para medir absorbâncias em

função do tempo;

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FEIXE DUPLO

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ESPECTROFOTÔMETRO DUPLO-FEIXE

• Dois feixes de radiação são formados no espaço, por um

espelho que divide o feixe vindo do monocromador em dois. Um feixe passa através da solução referencia (branco) até o transdutor e outro, ao mesmo tempo, passa através da amostra até o segundo transdutor.

• As duas correntes serão determinadas e mostradas no indicador de sinal. Com o auxílio de um dispositivo apropriado, calcula-se a diferença de transmitância entre os dois feixes, essa diferença será mostrada no indicador de sinal como absorvância

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TIPOS DE CÉLULAS

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PROCEDIMENTOS ANALÍTICOS EM

ESPECTROFOTOMETRIA VISÍVEL EM

ULTRAVIOLETA

• Análise Qualitativa: dependendo de quanto de luz

que a amostra absorver vai determinar qual é a

espécie, pois o espectro é característico daquela

determinada espécie química.

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PROCEDIMENTOS ANALÍTICOS EM

ESPECTROFOTOMETRIA VISÍVEL EM

ULTRAVIOLETA • Análise Quantitativa: dependendo da absorbância irá

determinar a concentração da amostra. A condição

especial para qualquer determinação quantitativa é a

observação à Lei de Beer-Lambert, mas o controle do

pH, as técnicas de extração por solventes, o ajuste do

estado de oxidação, entre outras também são muito

importantes.

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FLUORESCÊNCIA E FOSFORESCÊNCIA

• Fluorescência é a emissão de luz associada com elétrons que se movem de um estado excitado para o estado fundamental.

• Fosforescência é a capacidade que uma espécie química tem de emitir luz.

• Importante porque algumas substâncias quando sujeitas às radiações ultravioleta emitem luz visível.

• As duas são frequentemente muito mais úteis para se estudar processos biológicos do que a absorbância, por serem consideravelmente mais sensíveis, podendo, então, detectar concentrações bastante baixas.

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AUTOMAÇÃO NOS MÉTODOS

ESPECTROFOTOMÉTRICOS –

UTILIZAÇÃO

• Os laboratórios que utilizam atualmente esse método tem

se automatizado com a aplicação da computação,

informação, robótica, eletrônica e tecnologia da

engenharia mecânica, com o intuito de reduzir os erros

nas análises.

• Além disso, as análises são complementadas por outros

métodos para se ter o máximo de certeza possível.

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MOTIVOS PARA O DESENVOLVIMENTO

DESSES PROCESSOS

• Preencher as necessidades dos laboratórios de análises clínicas, surgidas com o crescente número de análises.

• Aumento do número de espécies químicas a serem determinadas no sangue como análise de rotina

• Além da necessidade de diminuir o custo dessas análises.

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VANTAGENS DOS MÉTODOS

INSTRUMENTAIS AUTOMATIZADOS

• Maior velocidade no processamento das análises;

• Maior confiabilidade dos resultados;

• Diminuição das contaminações;

• Diminuição na geração de resíduos

• Menor consumo de amostras e reagentes

• Redução de custos

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Bibliografia

HARRIS, D. C., Análise Química Quantitativa. 7a ed. Rio de Janeiro. LTC editora. 2008.

MENDHAM, J., DENNEY, R. C., BARNES, J. D., THOMAS, M. J.

k., VOGEL - Análise Química Quantitativa. 6ª ed. Rio de Janeiro. LTC editora. 2002.

BACCAN, M., ANDRADE, J.C., GODINHO, O. E. S., BARONE, J.

S. Química Analítica Quantitativa Elementar, 3a ed. São Paulo. Editora Edgard Blucher Ltda. 1992.

SKOOG, D. A., WEST, D. M., HOLLER, F. J., CROUCH, S. R.,

Fundamentos de Química Analítica, 8a ed. São Paulo. Thomson. 2006.