fundamentos da espectrofotometria · e = h h 6,6 x 10-34 j s, constante de planck c = relação...
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Fundamentos da espectrofotometria
LCE-108 – Química Inorgânica e Analítica
Wanessa Melchert Mattos
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
Espectroscopia
y
x
z campo elétrico
campo magnético
radiação eletromagnética
Frequência () = n° de oscilações por segundo (Hz)
Tempo (s)
Espectroscopia
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
raios γ
raios X
microondas
infravermelho
ultravioleta
espectro visível
rádio
λ espectro eletromagnético
Energia
Freqüência
Comprimento de onda ()
Comprimento de onda ()
Espectro Eletromagnético
E2
E0
E1
e1
e2
e3
e1
e2
e3
e1
e2
e3
ea
eb
ec
ed A
Absorção de radiação eletromagnética
raios γ
raios X
microondas
infravermelho
ultravioleta
espectro visível
rádio
λ espectro eletromagnético
Métodos
Ópticos
Absorção de radiação eletromagnética
Absorção de radiação eletromagnética
/ 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
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
Análise quantitativa
amostra
adição de reagente
branco amostra soluções de referência
c1 c3 c4 c2
cx c2
desenvolvimento da reação (t)
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
(nm)
(L
mol
-1 c
m-1)
400 500 600 700
2000
6000
10000
4000
8000
Espectro de absorção
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
Espectrofotômetros
amostra
Espectrofotômetros
fonte de radiação
monocromador detector
amplificador
sinal
referência Io
amostra It
A = log (Io/It)
deutério
tungstênio
/ nm
Inte
nsid
ade
Fontes de radiação
200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100
Sistema óptico
fenda de entrada
monocromadores
fenda de entrada
fenda de saída
espelhos
rede de difração
fenda de saída
prisma lente
lente
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
Celas de medida
Detectores
Transdutor ideal:
sensibilidade resposta rápida
anodo catodo
e-
radiação
amplificador
90 V + -
fototubo
Detectores
fotomultiplicadora
anodo ~ 107 e- / fóton
radiação catodo
quartzo
(n1 x n2) e- / fóton
n1 e- / fóton
100% T 0% T
Espectrofotômetros
Espectrofotômetros
Determinação de fósforo solúvel em solos pelo método
“azul de molibdênio”
100 mL H2SO4 0,025 mol L-1
Preparo do extrato
5 cm3 de solo
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
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
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
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