fotometria

Métodos fotométricos

Química Analítica Quantitativa

Tec. Integrado em Química

Profa: Alécia Maria Gonçalves

FOTOMETRIAFOTOMETRIA

Análise de amostras

Quantitativo

Qualitativo

Métodos físicos

Métodos químicos

Ópticos

Elétricos

MÉTODOS DE ANÁLISEMÉTODOS DE ANÁLISE

Conceito : propagação de energia

Classificação: (a) CORPUSCULAR

(b) ELETROMAGNÉTICA

RADIAÇÕES

ELETROMAGNÉTICA (REM):

Ondas de rádio, Microondas, ultravioleta, vísivel, infravermelho,Raios X, Raios gama ().

Características: ausência de massa e carga; origem atômica ou nuclear.

R.E.M. - MODELO ONDULATÓRIOR.E.M. - MODELO ONDULATÓRIO

Ondas: perturbação que se transmite através do vácuo ou de um meio sólido, líquido ou gasoso.

AS ONDAS TRANSFEREM ENERGIA SEM TRANSPORTE DE MATÉRIA

crista

vale

a

•Frequência (f): Número de oscilações por unidade de tempo. Unidade : 1/s ou s-1 = 1 Hertz

Velocidade de propagação:

λ.fvT

λv

t

sv

Unidade: m/s ou m.s-1

T

1f

tempo

oscilaçõesf

•Comprimento de onda () : Distância entre dois deslocamentos máximos verticais ou distância mínima para que a forma da onda se repita. Unidade: m

•Período (T) : Tempo necessário para que haja uma oscilação completa da onda. Unidade: s

R.E.M. - MODELO QUÂNTICO

Max Planck (1901) TEORIA DOS QUANTiCA Albert Einstein

Radiação eletromagnética se propaga em pequenos pulsos de energia FFÓTONSS PARTÍCULAS SEM CARGA, MASSA NULA E COM ENERGIA BEM DEFINIDA.

E = energia do fóton F= frequência h = constante de Planck = 6,625.10-34 J.s

A ENERGIA (eV) PROPAGADA PELA RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA É DIRETAMENTE PROPORCIONAL A FREQUÊNCIA DA ONDA

FhE .

Equação:

h = constante de Planck (6,62 . 10-34 J . s) f = freqüência da onda eletromagnética (s-1); c

= velocidade da luz (3 . 108 m . s-1); l = comprimento de onda da onda

eletromagnética (m); e = quantum de energia da onda

eletromagnética (J) e J = joule = unidade de energia no Sistema Internacional (SI).

FhE .

RELAÇÃO ENTRE COMPRIMENTO DE ONDA, FREQUÊNCIA E ENERGIA DA REM

F ou FE E

c = x f f = c logo E = h . c

espectro solar

UV R

.4 .6 .8 1um 2 3 4 5 6 8 10um 20 30

próximo médio distante

Comprimento de Onda

Fonte: INPE / SERE

infravermelho

1000.01A

0.1 1 1nm 1um10010 1mm10010 10 100 1km10 1001m 10

raiosgama

raios X ultravioleta

vis.

infravermelho microondas rádio

300Mhz

30 3300Ghz

300Khz

30 3 30

B G

visível

o espectro eletromagnético

Frequência

EHF SHF UHF VHF HF MF LF VLF

Comprimento de Onda

Comp. de Onda (λ) em nm Cor Absorvida Cor Complemento (aparente)

400 – 465 Violeta Verde-amarelo

465 – 482 Azul Amarelo

482 – 487 Azul-esverdeado Alaranjado

487 – 493 Turquesa Verde-alaranjado

493 – 498 Verde-azulado Vermelho

498 – 530 Verde Vermelho-púrpura

530 – 559 Verde-amarelado Púrpuro-avermelhada

559 - 571 Amarelo-verde Púrpura

571 – 576 Amarelo-esverdeado Violeta

576 – 580 Amarelo Azul

580 – 587 Laranja-amarelado Azul

587 – 597 Alaranjado Azul-esverdeado

597 – 617 Laranja-avermelhado Turquesa

617 – 780 Vermelho Turquesa

A = abc = log l0

l1

Para T = 100% = A = 0,000Para T = 50%Lambert-beer = A = 0,301Para T = 10% = A = 1,000

c = concentração da espécie química absorventea = constante de absorvidadel = espessura atravessada pelo feixe luminosoI0 = intensidade de luz incidenteI1= intensidade de luz emergente (transmitida)T = transmitânciaA = absorbância

Lei de Absorção (Lambert-Beer )

A = log (100%) T%

Transmitância - T%

Absorbância - A

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

1,00 0,69 0,39 0,220,52 0,30 0,15 0,09 0,04 0,00

2 4 6 8 10 0

1,69 1,39 1.22 1,09 1,00.

ESCALA DE TRANSMITÂNCIA E ABSORBÂNCIA

A B

C D E F

G

A B

C D E F G

A - Fonte de REM : W , visível ; W-halogênio, UV ao IV; H ou Deutério, UV remotoB - ColimadorC - Seleção de : Filtro – Fotocolorímetro ; Monocromador - EspectrofotometroD - CubetaE - Célula FotoelétricaF - AmplificadorG - Registrador : Analógico ou digital

Fotocolorímetro

Espectrofotômetro

FOTOMETRIA PRÁTICAFOTOMETRIA PRÁTICA

1. Identificação de Substâncias Curva de absorção

2. Determinação da concentração de Substâncias Lei de Lambert-Beer

A = A = εε . C . C

. ε varia com o comprimento de onda ( ) CURVA DE ABSORÇÃO

A

ideal

Ideal Absorbância Máxima

. Determinação do valor de ε CURVA DE PADRÃO / CALIBRAÇÃO

a.Solução padrão concentração conhecida

b.Diluição do Padrão (concentrações conhecidas)

c.Leituras das diluições no espectrofotometro no Ideal Absorbância

d. Traçar a Curva padrão

e. Determinar a tg = ε

C1 C2 C3 C4

A1 A2 A3 A4

A

C

tg = tg = εε

Erros Espectrofotométricos

Valor em absorbância 0,2 a 0,7 ou concentração de 20 a 70% de transmitância - Faixa ideal 0,434 ou 38,4%

-Aferição e calibração para a faixa de transmitância

Influências na cor

Fatores que influenciam no desenvolvimento da cor:-pH;-Força iônica;-Estabilidade com respeito ao tempo;-Estabilidade na atmosfera;-Temperatura;-Estado de oxidação do elemento;-Quantidade de reagentes adicionados;-Natureza dos íons presentes;-Especificidade dos reagentes;- Outras substâncias que podem estar presentes na amostra desconhecida e causar erros no resultado são classificadas como interferentes e o controle destes efeitos pode ser obtido com o uso de agentes inibidores que reagem com as substâncias interferentes.

Equipamentos Fotométricos

Comparador Visual – tubos de Nessler


Espectrofotômetro

Instrumento que contém componentes para:- gerar energia luminosa;- selecionar um comprimento de onda de luz específico;- passar o raio de luz através da amostra;- medir a mudança na intensidade da luz na passagempela amostra;- mostrar a intensidade do sinal em um display.

O aparelho de espectrofotometria tem em seu interior uma cubeta que ira se tornar parte do sistema óptico e não deve alterar o raio de luz que passa através dele, por isso deve-se tomarr alguns cuidados para que não haja erro na leitura.

Espectrofotômetros


Colorímetro

Procedimento Colorimétrico

-Comparação: Amostra / Padrão-Prova em Branco-Identificação Fotométrica (identificar substâncias complexas)

Conceitos

A absorbância é usada para converter o sinal em concentração , mas a transmitância é mais facilmente medida

A unidade de medida da lei de Beer é (M,N,PPM) mas quando se trabalha em molaridade a absortividade é representada por ε ( absortividade molar)

Como trabalhar Os aparelhos sempre lêem a transmitância e

convertem em absorbância ,,ou o analista calcula a absorbância.

Construída a curva de absorbância do composto, localiza-se o ponto mínimo da transmitância que é o Maximo da absorbância

Identificado o comprimento de onda mais sensível podemos construir as curvas de calibração do composto, sempre com λ max. Com as curvas construídas podemos determinar a concentração

Exemplos

Dada a tabela abaixo construa um gráfico de absorbância e transmitância para o composto

Operações e aplicações da espectrofotometria Seqüência de operação de uma

espectrofotômetro

1-Conhecer o funcionamento do equipamento e o princípio da técnica

2-Seleção do comprimento de onda adequado

3-Construção da Curva analítica

4-Quantificação das amostras

Onde errar

No conhecimento do funcionamento do equipamento

Preparação de padrões

Espectrofotometro UV e UV-Vis vel�Espectrofotometros UV e UV-VIS com monitor de cristal liquido e impressora:

- Possibilidade de efetuar varredura (SCAN);Diferente dos outros instrumentos deste porte possui:

- Impressora acoplada ao mesmo que possibilita impressâo de curva de calibração; - Software de validação (opcional);

- Garantia da lâmpada de deutério de 1,500 h.

Fabricante CECIL INSTRUMENTS LIMITED

Tipo de amostra que pode ser analisada requisitos Estar no estado líquido A espécie que vai ser analisada deve

apresentar cor( absorver no comprimento de onda de trabalho do espectrofotômetro)

Se incolor mas podendo ser convertida a uma espécie colorida pela adição de algum reagente químico

Caso contrario procure outro método

Desvios A lei de Beer deveria sempre ter respostas lineares

entre absorbância e a concentração e isto nem sempre acontece pois ocorrem interação entre os centros absorventes que passam a interagir entre si ou com outras espécies presentes no meio.

Químicos a espécie absorvente está sujeita a associar-se ou reagir com o solvente.

Instrumental, na escolha do comprimento de onda Equipamento pequenas concentrações não são

notadas por equipamentos de baixa sensibilidade Soluções muito concentradas quase toda luz que

entra na cubeta é absorvida Escolha do comprimento de onda

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