anÁlise quÍmica instrumental

ENGENHARIA QUÍMICA – 5° Semestre – 2010 Análise Química Instrumental

Prof. César Toledo contato: [email protected]


ANÁLISE QUÍMICA INSTRUMENTALCENTRO UNIVERSITÁRIO PADRE ANCHIETA

Métodos espectrais e opticos


Prof. César Toledo contato: [email protected] 20/04/23 2

6°Ed.Cap. 6 Pg.147-151

6°Ed.Cap. 1 Pg.1-28

Monteiro, L. R. Apostila de Análise Instrumental, EDUSP . São Paulo. 2006.

Atkins, P; Jones, L. Princípios de Química. Bookman, Porto Alegre 2001.



Fonte:htpp://micro.magnet.fsu.edu/primer/java/electromagnetic/electromagneticjavafigure1.jpg



Espectro eletromagnético

Fonte: www.cena.usp.br/ irradiacao/espectro.htm



Fonte: http://myspace.eng.br/fis/eletr/eletr616.jpg



Cor absorvida e cor complementar

complementarabsorvidaLuz branca

A cor que nossos olhos percebem é sempre a cor que um determinado objeto deixa “passar”. Determinados comprimentos de onda são absorvidos e outros são transmitidos sem desvio.



CORCOMPRIMENTO DE

ONDA

COR

COMPLEMENTAR

VERMELHO780-620nm VERDE

LARANJA 620-580nmVERDE

AZULADO

AMARELO580-560nm

AZUL

VERDE560-495nm VERMELHO

AZUL 495-465nm AMARELO

VIOLETA465-400nm

AMARELO

ESVERDEADO



FUNDAMENTOS DE ESPECTROFOTOMETRIA

Espectrofotometria: Qualquer procedimento que utiliza a luz para medir a concentração química de qualquer espécie

1. Propriedades da Luz – Radiação Eletromagnética*onda/partícula*onda: campo elétrico/magnético oscilatórios e

perpendiculares entre si

= comprimento de onda – distância entre 2 máximos (m)

= freqüência - no. de oscilações/seg (s-1)



Propriedades Ondulatórias



Comprimento de onda ()• É a distância entre dois máximos vizinhos.• Pode ter como unidades o m (10-6 m), o nm (10-9 m) ou o A

(10-10 m).

Fonte:http://aol.klickeducacao.com.br/Vestibular/02_materias/_image/fis75.gif



Amplitude (A)

• É a distância ortogonal à direção de propagação

Fonte: http://aol.klickeducacao.com.br/Vestibular/02_materias/_image/fis75.gif



Número de onda (~)

• Corresponde ao número de oscilações por distância linear.

• É o inverso do comprimento de onda.

• Depende do índice de refração do meio.

• = 1/



Freqüência ()

• É o número de oscilações completas que a onda faz a cada segundo. (unidade hertz (Hz) = ciclo/s)



Velocidade de propagação (c)

• 3,00.108 m/s no vácuo

• = c/ ou = ~.c



Interferência de onda

• Interagem produzindo uma resultante de forças que pode ser maior ou menor dependendo das fases da onda original.

Fonte: http://www.caslab.cl/spn/curiosidades/audio/imgs/constructiva.JPG



Relação entre e

c = velocidade da luz (2,998 x 108 m.s-1 no vácuo) Energia: luz trafega na forma de partículas (fótons)

cada fóton possui uma energia E

E = h.

h = constante de Plank = 6,626 x 10-34 J.s

E = h.hc/

Energia: diretamente proporcional a inversamente proporcional a

c =

.



Absorciometria

Io I

• Luz absorvida = Io -I



Transmitância

T = I/Ioou

T = I/Io x 100

• É a fração da luz original que passa pela amostra.



Absorbância

A = - log T

Ou

A = -log I/Io

• É diretamente proporcional a concentração



Dependência da Transmitância

• Depende da espessura, ou seja do caminho óptico (c).



• Com a concentração




• Números espécies absorventes

• Quando aumenta a espessura ou a concentração, aumenta o número de espécies absorventes

• A parte da molécula que absorve a luz é conhecida como cromóforo.




Absorbância (A) A = log Po/P = log 1/T = - log T

Ex: Ausência de absorção P = Po T = 1 A = 0

90% de luz absorvida 10% transmitida P = Po/10 A = 1

LEI DE BEERAbsorbância é diretamente proporcional à concentração da espécie

absorvedora de luz

A = .b.c

A = absorbância (adimensional)b = caminho ótico (cm)c = concentração (mol.L-1) = absortividade molar (mol-1.L.cm-1) característico de cada substância em cada



Quando uma amostra absorve luz, o poder radiante (Po) do feixe de luz é diminuído

Poder radiante: Energia/unidade de tempo/unidade de área do feixe de luz (W/m2)

Fonte de Luz

Selector de (monocromador)

Po Amostra P Detector

bluz monocromáticaum único

P < Po

Transmitância (T): Fração original da luz que passa pela amostra

T = P/Po

0 T 1

% T = T.100

0 %T 100%



Espectrofotômetro

• A amostra é colocada em uma cubeta de vidro.

• Mede-se a intensidade da luz radiante que passa através de uma cubeta de referência contendo branco (Po).

• Mede-se a amostra.

Fonte Luminosa

Seletor de comprimento de onda

(monocromador)

Amostra Detector de luzI0 I



Análise • Escolher o comprimento de onda onde a absorção é máxima.

– A lei de Beer é melhor obedecida quando a absorbância é praticamente constante dentro da faixa de comprimento de onda selecionada.

– A sensibilidade é maior na região correspondente a absorbância máxima.

• A maioria dos espectrofotômetros são mais exatos nos níveis intermediários de absorbância. Ajustar a concentração nesta faixa.

• Cuidados– Com o posicionamento de cubeta, – Limpeza da cubeta.– Entrada de luz externa no compartimento



Análise• Construir a curva analítica usando padrões

de concentrações conhecidos do analito.• Medir as amostras de concentração

desconhecida.


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Calcule a absorbância e transmitância de uma solução 0,00240 mol.L-1 de uma substância com = 313 M-1cm-1 em uma cela com 2 cm de caminho ótico A = .b.c = 313 x 2 x 0,0240 A = 1,50

A = -log T log T = -A T = 10-A T = 0,0316 T = 3,16%

Espectro de absorção gráfico que mostra a variação de A com

Cromóforo: parte da molécula responsável pela absorção

Luz branca: todas as cores do visível – absorção de certos da luz branca produz cor – que não foram absorvidos

Lei de Beer

i) Vale p/ radiação monocromáticaii) Vale p/ soluções diluídas ( < 0,01 mol.L-1)Sol. concentradas – proximidade entre moléculas - interações

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