coloquio [modo de compatibilidade] - ufjf · pesar cerca de 0,075 g de o-fenantrolina. solubilizar...

Metodologia Analítica

Espectrofotometria UV-visEspectrofotometria UV-vis

Prof. Renato Camargo Matos

http://www.ufjf.br/nupis

Prática

Otimização de um Método Espectrofotométrico

para Quantificação de Ferro

ObjetivoObjetivo

Estudar as propriedades colorimétricas de dois

sistemas de complexação para o íon ferro, a fim

de avaliar a possibilidade de sua utilização na

determinação espectrofotométrica deste elemento.

ABSORÇÃO

Concentração C

P <<<< P0

Radiação

incidente (P0)

Radiação

emergente (P)

b

Quando um feixe de radiação monocromática

(P0) incide sobre uma amostra absorvente (concentração C e

caminho b), uma certa quantidade de luz é

absorvida e a potência do feixe emergente

diminui (P). Transmitância (T) é a fração de luz original que passa pela amostra. Pode ser expressa em percentagem de T.

P

P0

T =P

P0

%T = ·100

P0

PA = Log = - Log T = 2-Log %T

(0 a 1) (0 a 100%)

Absorvância (A) é diretamente proporcional a concentração (C) da espécieque absorve a luz na amostra.

Para uma radiação monocromática, a absorvância é diretamente proporcional ao

caminho ótico e a concentração das espécies absorventes.

Onde a = absortividade (L·g-1·cm-1 )

b = Caminho ótico (cm )

C = concentração (g·L-1 )

Quando C é expresso em mol·L-1 e b em cm, a constante de proporcionalidade é chamada de absortividade molar e representada por εεεε (L·mol-1·cm-1 )

A = a·b·c

chamada de absortividade molar e representada por εεεε (L·mol ·cm )

A absortividade molar ou coeficiente de extinção é característica de uma

substância em um dado meio para um dado λ. Indica a quantidade de luz absorvida em um dado λ.

A = εεεε·b·c

Os critérios para uma análise espectrofotométrica satisfatória são:

� Especificidade da reação colorimétrica

� Proporcionalidade entre a cor e a concentração

� Estabilidade da cor� Estabilidade da cor

� Reprodutibilidade

� Limpidez da solução

� Alta sensibilidade

Sistema Fe3+ – tiocianatox

Sistema Fe2+ – 1,10-fenantrolina

[Fe(SCN)]2+ [Fe(SCN)2]1+ [Fe(SCN)6]

3-

Sistema Fe2+ – 1,10-fenantrolina

[Fe(o-phen)3]2+

O reagente é uma base orgânica fraca que reage para formar o íon 1,10-fenantrolínio, o-phenH+, em meio ácido.

Fe2+ + 3 o-phenH+ [Fe(o-phen)3]2+ + 3 H+

A constante de formação para este equilíbrio é de 2,5 x 106 a 25 °C. A absortividade molar do complexo é de 1,1 x 104 em λmax = 510 nm.

Parte Experimental- Vidrarias:

12 balões de 10,00 mL1 micropipeta de volume variável de 20 a 200 µL

1 micropipeta de volume variável de 1000 a 5000 µL2 buretas de 10,00 mL8 béqueres de 25 mL

1 par de cubetas de vidro3 conta-gotas

Pisseta com água destilada

- Reagentes:HCl concentradoHCl concentrado

Solução estoque de Fe(III) NH4SCN 0,30 mol L-1

NaOH 4 mol L-1

1,10-fenantrolina 0,30 % (m/v)NH2OH.HCl 10 % (m/v)

Acetato de sódio 2 mol L-1

- Equipamento:EspectrofotômetroBalança analítica

Soluções� Solução padrão de ferro 1,0 x 10-3 mol L-1:

� Preparar uma solução padrão de ferro pesando-se 0,0135 g de cloreto férrico FeCl3.6H2O .Usar um béquer de 25 mL limpo e seco. Solubilizar e transferir quantitativamente para umbalão volumétrico de 50,00 mL. Adicionar 80 µlL de ácido clorídrico concentrado.

� Solução de tiocianato de amônio 0,30 mol L-1:

� Pesar cerca de 2,28 g de tiocianato de amônio. Solubilizar e transferir quantitativamente paraum balão volumétrico de 100,00 mL.

� Solução de NaOH 4 mol L-1:

� Pesar cerca de 1,6 g de hidróxido de sódio. Solubilizar e transferir quantitativamente para umbalão volumétrico de 10,00 mL.balão volumétrico de 10,00 mL.

� Solução de hidroxilamina 10 %(m/m):

� Pesar cerca de 1 g de hidroxilamina. Solubilizar e transferir quantitativamente para um balãovolumétrico de 10,00 mL.

� Solução de o-fenantrolina 0,3 %(m/m):

� Pesar cerca de 0,075 g de o-fenantrolina. Solubilizar e transferir quantitativamente para umbalão volumétrico de 25,00 mL. Adicionar 2 gotas de ácido clorídrico concentrado.

� Solução de acetato de sódio 2 mol L-1:

� Pesar cerca de 4 g de acetato de sódio. Solubilizar e transferir quantitativamente para um balãovolumétrico de 25,00 mL.

Espectro de absorção

Pipetar Fe(III) Pipetar NH4SCN ou 1,10-fenantrolina

Adicionar NH2OH.HCl e acetato de sódio ????

Pipetar Fe(III)

Balão volumétrico de 10,00 mL

Medir os valores de absorvância nos comprimentos de onda variando de 410 a 600 nm

acetato de sódio ????

Espectro de absorção

0,1

0,2

0,3

0,4

A

bsorv

ân

cia

460 nm

Sistema Fe(III) - tiocianato

400 450 500 550 600

Comprimento de onda, nm

400 450 500 550 6000,0

0,2

0,4

0,6

0,8

Ab

sorv

ância

Comprimento de onda, nm

510 nm

Sistema Fe(II) – 1,10-fenantrolina

Espectro do tempo



Medir os valores de absorvância durante 0; 30; 60; 90 e 120 seg



Efeito do tempo

0,0

0,2

0,4

0,6

Ab

so

rvâ

ncia


0 20 40 60 80 100 1200,0

Tempo, seg

0 20 40 60 80 100 120

0,2

0,4

0,6

0,8

Ab

so

rvâ

ncia

Tempo, seg


Efeito do volume de complexante




Medir os valores de absorvância para diferentes concentrações de ligante


Volume de tiocianato/µL: 100; 200; 400; 800; 1600 e 3200Volume de 1,10-fenantrolina/µL: 80; 120; 200; 400; 800 e 2000

Efeito do volume de complexante


0,2

0,4

0,6

0,8

Ab

so

rvân

cia


0 500 1000 1500 2000

0,2

0,4

0,6

0,8

Ab

so

rvâ

ncia

Volume de Ligante, µL

0 1000 2000 3000

Volume de Ligante, µL

Efeito do pH


Adicionar NH2OH.HCl ????


Medir os valores de absorvância para diferentes valores de pH

Fe-tiocianato: 800 µL HClconc; 100 µL HClconc; 0, 1 e 3 gotas de NaOH 4 mol L-1

Fe-1,10-fenantrolina: 400 µL HClconc; 50 µL HClconc; 200 µL de CH3COOH 2 mol L-1; 3 gotas de NaOH 4 mol L-1

Efeito do pH

0,0

0,2

0,4

0,6

A

bsorv

ância


0 2 4 6 8 10 12 140,0

pH

0 2 4 6 8 10 12

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

Ab

sorv

ância

pH


Qual dos dois sistemas mostrou-se melhor para a determinação do

ferro? ferro?

Sistema Fe(III) - tiocianato Sistema Fe(II) – 1,10-fenantrolina

Curva analíticaa) Preparar 5 balões volumétricos de 10,00 mL usando diferentes volumes da solução estoque de Fe(III);b) Acrescentar os demais reagentes necessários para a reação colorimétrica do ferro com o ligante que apresentou melhores resultados nos estudos anteriores;c) Agitar e completar o volume do balão com água destilada;d) Ler os valores de absorvância do complexo para cada balão volumétrico.

1,2A = 0,03632(0,00329) + 0,01751(0,000085) * [Fe]

R = 0,99996

0 10 20 30 40 50 600,0

0,4

0,8

Abso

rvâ

ncia

Concentração de Ferro, µmol L-1

Análise das amostrasa) Preparar 1 balão volumétrico de 10,00 mL usando xx µL da solução amostra;b) Acrescentar os demais reagentes necessários para a reação colorimétrica do ferro como realizado para preparar a curva analítica;c) Agitar e completar o volume do balão com água destilada;d) Ler os valores de absorvância do complexo.

Padrão Volume da solução

estoque de Fe(III) /

[Fe(III)] / µmol L-1

Absorvância

estoque de Fe(III) /

µL

1 100

2 200

3 300

4 400

5 500

Amostra 1 --- ---

Amostra 2 --- ---

Amostra 3 --- ---

Questionário1) Discutir clara, porém brevemente, os métodos tiocianato e 1,10-fenantrolina como reagentes colorimétricos para o ferro, incluindo nesta discussão os seguintes pontos: a) tempo de estabilidade do complexo formado, b) quantidade de reagente colorimétrico e c) efeito do pH do meio na formação do complexo.

2) Interpretar qualitativamente a curva de absorvância versus volume de 1,10-fenantrolina obtida experimentalmente.

3) Se o complexo [Fe(o-phen) ]2+ estiver dissociado apreciavelmente, o que você 3) Se o complexo [Fe(o-phen)3]2+ estiver dissociado apreciavelmente, o que você

esperaria obter na curva de absorvância versus volume de 1,10-fenantrolina.

4) Sabe-se que o Fe(II) e a 1,10-fenantrolina formam um complexo 1:3 estável ([Fe(o-phen)3]

2+). A partir deste fato e dos dados obtidos na curva de absorvância versus volume de 1,10-fenantrolina calcule a concentração molar da 1,10-fenantrolina na solução original usada no laboratório.

5) Defina o sistema que você adotaria para realizar uma determinação quantitativa do ferro. Explique o por que da sua escolha.

RelatórioIntrodução teórica

Objetivos

Parte experimental

Fluxograma do procedimento

Dados obtidos

Tratamento dos dados

Questionário

Conclusão

Referências bibliográficas.

coloquio [modo de compatibilidade] - ufjf · pesar cerca de 0,075 g de o-fenantrolina. solubilizar...

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