UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE

ENGENHARIA DE MATERIAIS

Prof. Mauricio Bomio

Disciplina

Tcnicas de caracterizao

dos materiais

MTR0354 2012.2

ESPECTROFOTOMETRIA

UV-VISVEL

Fundamentos da Espectrofotometria

Uma maneira boa de cutucar molculas, com radiao eletromagntica (luz)

A espectrofotometria faz parte da classe dos mtodos analticos que baseiam-se na interao da matria com a

energia radiante

Luz incidente

Luz

emergente

Luz absorvida

Perdas:

- reflexes

- disperso

-absoro

Boa sensibilidade

Baixo custo de anlise

Fcil operao Equipamentos

robustos

Fundamentos da Espectrofotometria Propriedades da luz

Absoro de Luz

Espectro Eletromagntico

Fundamentos da Espectrofotometria

Absoro de radiao eletromagntica

Fundamentos da Espectrofotometria

Porque ocorre o fenmeno da absoro? Molculas que apresentam eltrons que podem ser

promovidos a nveis de energia mais elevados mediante a absoro de energia TRANSIES ELETRNICAS

Nveis discretos de energia so absorvidos devido vibraes e rotaes das molculas ROTACIONAL E VIBRACIONAL

Por este motivo no se observa uma linha de absoro ntida, mas sim uma banda de absoro ESPECTRO UV-VISVEL

Transies Eletrnicas

Energia Rotacional e Vibracional

Espectro UV-Visvel

Fundamentos da Espectrofotometria

Dois requisitos devem ser observados para que uma determinada radiao possa ser absorvida por uma molcula:

1 - A radiao incidente deve ser de frequncia equivalente aquela rotacional ou vibracional, eletrnica ou nuclear da molcula,

2 - A molcula deve ter um dipolo permanente ou um dipolo induzido, ou seja, deve haver algum trabalho que a energia absorvida possa fazer.

Cores de Radiao Regio do Visvel

Espectros de absoro de diferentes substncias

Espectros de absoro diferentes substncias

(1: bacterioclorofila; 2: clorofila a; 3: clorofila b; 4: ficoeritrobilina; 5: beta-caroteno)

Teoria da Espectrofotometria Lei de Lambert

Lei de Beer

1 cm

Io IT1

Io IT3

3 cm

soluo 10 g/l

Io IT1

soluo 20 g/l

IT2

Io

It = Io 10-Kl It = Io 10

-Kc

Lei de Beer-Lambert A espectroscopia de absoro molecular est

baseada na medida de absorbncia (A) ou

transmitncia (T), que esto relacionadas

atravs das equaes:

Lei de Beer-Lambert

A absorbncia muito importante porque ela diretamente proporcional

concentrao, c, de espcies absorventes de luz na amostra

Desvios da Lei de Beer-Lambert LIMITAO REAL

A Lei vlida somente para baixas concentraes

Altas concentraes = Interao entre as molculas afeta a distribuio de carga, alterando o coeficiente de absortividade molar

DESVIO QUMICO Surgem quando um analito se dissocia, se associa ou reage com um

solvente para dar um produto que tem um espectro de absoro diferente

Desvios da Lei de Beer

DESVIO INSTRUMENTAL

A lei s vlida para radiao monocromtica, ou seja, para um nico comprimento de onda ()

Como minimizar o desvio?

Escolher a regio onde o constante na regio selecionada

Partes Essenciais de um Espectrofotmetro

Fontes de radiao;

Monocromador;

Compartimento de amostra;

Detector.

Espectrofotmetros

Feixe Simples

Feixe Duplo

Celas de Medida

Aplicaes

Aplicaes Espectroscopia ultravioleta visvel

Dixido de Titnio (TiO2)

TiO2 Anatase

Aplicaes Clculo de energia de Gap

2/1)( gapEhh

O band gap (Eg) foi calculado pelo mtodo de Wood e Tauc[87]. Nesse mtodo Eg est relacionado com a

absorbncia e a energia dos ftons segundo a equao:

Em que a absorbncia, h a constante de Planck, a freqncia, Egap a energia de band gap.

[87] Wood, D. L.; Tauc, Phys. Rev. B. 1972, 5, 3144.

2.10 2.25 2.40 2.55 2.70 2.85 3.00 3.15 3.30 3.45 3.60 3.75

PMO - Coprecipitao

Ajuste Linear PMO - Coprecipitao

Extrapolao do ajuste linear

Ab

so

rb

nc

ia (

u.a

)

Energia do Fton (eV)

Egap = 3.28 eV

Referncias.

Captulo 13