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Fundamentos da espectrofotometria
LCE-108 – Química Inorgânica e Analítica
Wanessa Melchert Mattos
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Métodos espectroscópicos
São baseados na medida da quantidade de radiação produzida ou absorvida pelas moléculas ou pelas espécies atômicas de interesse.
Classificação: Raios Raios x Ultravioleta (UV) Visível Infravermelho Microondas
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Espectroscopia
y
x
z campo elétrico
campo magnético
radiação eletromagnética
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Frequência () = n° de oscilações por segundo (Hz)
Tempo (s)
Espectroscopia
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E = h
h 6,6 x 10-34 J s, constante de Planck
c =
Relação entre frequência e comprimento de onda:
c 3,0 x 108 m/s, velocidade da luz no vácuo
A luz é constituída por partículas, denominadas fótons. Cada fóton transporta uma quantidade de energia, que é dada por:
Espectroscopia
![Page 6: Fundamentos da espectrofotometria · E = h h 6,6 x 10-34 J s, constante de Planck c = Relação entre frequência e comprimento de onda: c 3,0 x 108 m/s, velocidade da luz no vácuo](https://reader033.vdocuments.com.br/reader033/viewer/2022041901/5e609c95f5f098663e736e00/html5/thumbnails/6.jpg)
raios γ
raios X
microondas
infravermelho
ultravioleta
espectro visível
rádio
λ espectro eletromagnético
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![Page 8: Fundamentos da espectrofotometria · E = h h 6,6 x 10-34 J s, constante de Planck c = Relação entre frequência e comprimento de onda: c 3,0 x 108 m/s, velocidade da luz no vácuo](https://reader033.vdocuments.com.br/reader033/viewer/2022041901/5e609c95f5f098663e736e00/html5/thumbnails/8.jpg)
Energia
Freqüência
Comprimento de onda ()
Comprimento de onda ()
Espectro Eletromagnético
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E2
E0
E1
e1
e2
e3
e1
e2
e3
e1
e2
e3
ea
eb
ec
ed A
Absorção de radiação eletromagnética
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raios γ
raios X
microondas
infravermelho
ultravioleta
espectro visível
rádio
λ espectro eletromagnético
Métodos
Ópticos
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Absorção de radiação eletromagnética
![Page 12: Fundamentos da espectrofotometria · E = h h 6,6 x 10-34 J s, constante de Planck c = Relação entre frequência e comprimento de onda: c 3,0 x 108 m/s, velocidade da luz no vácuo](https://reader033.vdocuments.com.br/reader033/viewer/2022041901/5e609c95f5f098663e736e00/html5/thumbnails/12.jpg)
Absorção de radiação eletromagnética
![Page 13: Fundamentos da espectrofotometria · E = h h 6,6 x 10-34 J s, constante de Planck c = Relação entre frequência e comprimento de onda: c 3,0 x 108 m/s, velocidade da luz no vácuo](https://reader033.vdocuments.com.br/reader033/viewer/2022041901/5e609c95f5f098663e736e00/html5/thumbnails/13.jpg)
/ nm cor cor complementar
380-420 violeta
420-440
440-470
470-500
500-520
520-550
550-580
580-620
620-680
680-780
absorvida transmitida
verde-amarelo
verde-amarelo
amarelo
amarelo
violeta
violeta
violeta-azul
violeta-azul
azul
azul
azul-verde
azul-verde
verde
verde
laranja
laranja
vermelho
vermelho
púrpura
púrpura
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b
I0 It
T = It / I0 (%T = 100 x T)
A = log (1 / T) = log (I0 / It)
Lei de Beer
Lei de Beer: A = bc
c
A
m = b
A
A = 0 T = 1 100% transmissão
A = 1 T = 0,1 10% transmissão
90% absorção
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Análise quantitativa
amostra
adição de reagente
branco amostra soluções de referência
c1 c3 c4 c2
cx c2
desenvolvimento da reação (t)
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Análise quantitativa
Exemplo: determinação de ferro com 1,10-fenantrolina
2Fe3+ + C6H8O6 2Fe2+ + C6H6O6 + 2H+
Fe2+ + 3 phen [Fe(phen)3]2+ N N
phen =
10 mg L-1 branco 5 mg L-1
![Page 17: Fundamentos da espectrofotometria · E = h h 6,6 x 10-34 J s, constante de Planck c = Relação entre frequência e comprimento de onda: c 3,0 x 108 m/s, velocidade da luz no vácuo](https://reader033.vdocuments.com.br/reader033/viewer/2022041901/5e609c95f5f098663e736e00/html5/thumbnails/17.jpg)
(nm)
(L
mol
-1 c
m-1)
400 500 600 700
2000
6000
10000
4000
8000
Espectro de absorção
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Ax = 0,296
cx = 0,296 / 0,0598 L mg-1
cx = 4,95 mg L-1
Ax
cx 2,0 4,0 6,0 8,0 10 0
0,2
0,4
0,6
cFe / (mg L-1)
A
A = 0,0598 CFe (mg L-1)
Análise quantitativa
cFe / mg L-1 A
2,0 0,120
4,0 0,239
6,0 0,359
8,0 0,478
10 0,598
![Page 19: Fundamentos da espectrofotometria · E = h h 6,6 x 10-34 J s, constante de Planck c = Relação entre frequência e comprimento de onda: c 3,0 x 108 m/s, velocidade da luz no vácuo](https://reader033.vdocuments.com.br/reader033/viewer/2022041901/5e609c95f5f098663e736e00/html5/thumbnails/19.jpg)
Espectrofotômetros
![Page 20: Fundamentos da espectrofotometria · E = h h 6,6 x 10-34 J s, constante de Planck c = Relação entre frequência e comprimento de onda: c 3,0 x 108 m/s, velocidade da luz no vácuo](https://reader033.vdocuments.com.br/reader033/viewer/2022041901/5e609c95f5f098663e736e00/html5/thumbnails/20.jpg)
amostra
Espectrofotômetros
fonte de radiação
monocromador detector
amplificador
sinal
referência Io
amostra It
A = log (Io/It)
![Page 21: Fundamentos da espectrofotometria · E = h h 6,6 x 10-34 J s, constante de Planck c = Relação entre frequência e comprimento de onda: c 3,0 x 108 m/s, velocidade da luz no vácuo](https://reader033.vdocuments.com.br/reader033/viewer/2022041901/5e609c95f5f098663e736e00/html5/thumbnails/21.jpg)
deutério
tungstênio
/ nm
Inte
nsid
ade
Fontes de radiação
200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100
![Page 22: Fundamentos da espectrofotometria · E = h h 6,6 x 10-34 J s, constante de Planck c = Relação entre frequência e comprimento de onda: c 3,0 x 108 m/s, velocidade da luz no vácuo](https://reader033.vdocuments.com.br/reader033/viewer/2022041901/5e609c95f5f098663e736e00/html5/thumbnails/22.jpg)
Sistema óptico
fenda de entrada
monocromadores
fenda de entrada
fenda de saída
espelhos
rede de difração
fenda de saída
prisma lente
lente
![Page 23: Fundamentos da espectrofotometria · E = h h 6,6 x 10-34 J s, constante de Planck c = Relação entre frequência e comprimento de onda: c 3,0 x 108 m/s, velocidade da luz no vácuo](https://reader033.vdocuments.com.br/reader033/viewer/2022041901/5e609c95f5f098663e736e00/html5/thumbnails/23.jpg)
Celas de medida
material transparência aplicabilidade
quartzo 150-3000 nm UV, visível
vidro 375-2000 nm visível
plástico 380-800 nm visível
0,1 cm < b < 10 cm
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Celas de medida
![Page 25: Fundamentos da espectrofotometria · E = h h 6,6 x 10-34 J s, constante de Planck c = Relação entre frequência e comprimento de onda: c 3,0 x 108 m/s, velocidade da luz no vácuo](https://reader033.vdocuments.com.br/reader033/viewer/2022041901/5e609c95f5f098663e736e00/html5/thumbnails/25.jpg)
Detectores
Transdutor ideal:
sensibilidade resposta rápida
anodo catodo
e-
radiação
amplificador
90 V + -
fototubo
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Detectores
fotomultiplicadora
anodo ~ 107 e- / fóton
radiação catodo
quartzo
(n1 x n2) e- / fóton
n1 e- / fóton
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100% T 0% T
Espectrofotômetros
![Page 28: Fundamentos da espectrofotometria · E = h h 6,6 x 10-34 J s, constante de Planck c = Relação entre frequência e comprimento de onda: c 3,0 x 108 m/s, velocidade da luz no vácuo](https://reader033.vdocuments.com.br/reader033/viewer/2022041901/5e609c95f5f098663e736e00/html5/thumbnails/28.jpg)
Espectrofotômetros
![Page 29: Fundamentos da espectrofotometria · E = h h 6,6 x 10-34 J s, constante de Planck c = Relação entre frequência e comprimento de onda: c 3,0 x 108 m/s, velocidade da luz no vácuo](https://reader033.vdocuments.com.br/reader033/viewer/2022041901/5e609c95f5f098663e736e00/html5/thumbnails/29.jpg)
Determinação de fósforo solúvel em solos pelo método
“azul de molibdênio”
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100 mL H2SO4 0,025 mol L-1
Preparo do extrato
5 cm3 de solo
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Procedimento Experimental
Retirar 10,00 (A ou C) ou
20,00 (B ou D) mL da
amostra com pipeta
volumétrica
Acrescentar:
-5 mL de sulfo-bismuto-molíbdico;
-1 mL de ácido ascórbico 30 g L-1;
-completar o volume e homogeneizar;
-aguardar15 minutos.
Medida
espectrofotométrica
Extrato de solo
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Procedimento Experimental – curva de calibração
Retirar 10,00 mL
do padrão
Acrescentar:
-5 mL de sulfo-bismuto-molíbdico;
-1 mL de ácido ascórbico 30 g L-1;
-completar o volume e homogeneizar;
-aguardar15 minutos.
Medida
espectrofotométrica
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Cálculos
• Calcular a quantidade de P presente no solo em mg Kg-1 e mg
dm-3.
• Classifique o solo em:
mg dm-3 Teor de fósforo
0 – 6 Muito Baixo
7 – 15 Baixo
16 – 40 Médio
41 – 80 Alto
> 81 Muito Alto
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Informações Adicionais
• Densidade do solo A e C = 1,2 g cm-3
• Densidade do solo B e D = 1,4 g cm-3
• 1 cm3 = 110-3 dm3