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23/05/2016 Mauricio X. Coutrim
QUI346 ESPECTROMETRIA ATÔMICA
EMISSÃO
ABSORÇÃO
23/05/2016 Mauricio X. Coutrim
ENERGIA RADIANTE
Quantidades discretas de energia radiante (quantum,
E = h.n) absorvida pelos átomos neutros no estado
gasoso promovem elétrons de um nível de energia
fundamental para um nível mais energético (excitado).
Esses elétrons tendem a retornarem aos estados de
energia iniciais (processos de relaxação) emitindo
energia radiante (h.n).
ENERGIA RADIANTE
O colorido dos fogos
de artifícios se deve às
energias liberadas de
transições eletrônicas.
O maior brilho vem da
oxidação do magnésio,
o amarelo se deve ao
sódio, o vermelho a
compostos de
estrôncio, o verde a
compostos de bário e
o azul a moléculas de
cloreto de cobre.
EMISSÃO ATÔMICA
Uma experiência envolvendo
átomos de metal alcalino
23/05/2016 Mauricio X. Coutrim
Fonte: Krug, FJ.
Fundamentos de
Espectroscopia Atômica:
http://web.cena.usp.br/apost
ilas/krug/AAS%20fundamen
tos%20te%C3%B3ricos%20
FANII.pdf
EXCITAÇÃO ATÔMICA: Absorção de Energia
M + en → M*
23/05/2016 Mauricio X. Coutrim
Átomos gasosos com é
no estado fundamental
(atomização)
Átomos com
elétrons excitados
en = hn; energia absorvida (eletromagnética
característica – fonte de radiação)
en = hn; energia absorvida (térmica da chama,
plasma, fornos eletrotérmicos)
PROCESSO DE RELAXAÇÃO: Emissão de Energia
M* → M + en
23/05/2016 Mauricio X. Coutrim
Átomos excitados (com
elétrons em níveis mais
elevados de energia)
Átomos com elétrons
retornados ao estado
fundamental
en = hn; energia emitida na região do UV ou do
visível (espécies coloridas)
21/01/2011 Mauricio X. Coutrim
ENERGIA RADIANTE Excitação Eletrônica
Os elétrons (no
átomo) mudam de
nível energético
sob energia
discreta.
As transições
eletrônicas nos
átomos são mais
“simples” que nas
moléculas.
Distribuição Eletrônica vs Níveis de Energia
23/05/2016 Mauricio X. Coutrim
Transições eletrônicas do Na
23/05/2016 Mauricio X. Coutrim
Transições eletrônicas do Na
23/05/2016 Mauricio X. Coutrim
O ÁTOMO DE HIDROGÊNIO
As transições eletrônicas no
átomo de Hidrogênio
23/05/2016 Mauricio X. Coutrim
O elétron no estado
excitado tende a retornar
ao fundamental, emitindo
energia discreta (que
depende da transição
ocorrida). O conjunto
dessas transições
possíveis constitui o
espectro de emissão (o do
Hidrogênio é o mais
simples).
Possíveis energia de
emissão do átomo de H.
O ESPECTRO DO HIDROGÊNIO
23/05/2016 Mauricio X. Coutrim
n
O espectro atômico não tem bandas. Ele
é constituído de linhas. Não há vibração e
rotação no átomo como há na molécula.
Espectro de Absorção vs Emissão
23/05/2016 Mauricio X. Coutrim
Espectro de Absorção vs Emissão
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ESPECTROS ATÔMICOS (VISÍVEL)
Aluminum
Oxygen
Argon
Calcium
Carbon
Helium
Hydrogen
Iron
Krypton
Magnesium
Neon
Nitrogen
Sulfur
Sodium
Xenon
ESPECTROSCOPIA ATÔMICA
A importância
dos métodos
espectroscópicos
atômicos para a
determinação de
metais
23/05/2016 Mauricio X. Coutrim
Figure 1. This diagram illustrates the operation of
three common techniques for measuring metals.
ETAPAS DOS PROCESSOS ESPECTROFOTOMÉTRICOS ATÔMICOS
ATOMIZAÇÃO
NEBULIZAÇÃO
(Efeito Venturi /spray
→ aerossol - S/G)
átomo gasoso no
estado fundamental
do solvente
ATOMIZAÇÃO: Emissão ou Absorção Atômica
Etapas da atomização (temperatura):
Após a nebulização e evaporação do solvente
ocorre a vaporização e a dissociação.
Analitos, na fase gasosa, absorvem hn e geram:
– Moléculas excitadas (poucas que não atomizam), ou
– Átomos com é excitados (em maior quantidade), ou
– Íons excitados (alguns cátions e elétrons).
Elétrons excitados emitem hn .
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AS ALTAS TEMPERATURAS PROVOCAM PROCESSOS
COMPLEXOS SIMULTÂNEOS
A ATOMIZAÇÃO NA CHAMA
FONTE DE ENERGIA
Atomização por chama
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Regiões da chama:
1) Zona de combustão primária
(Hidrocarbonetos = cor azul:
luminescência C2, CH, etc)
4) Zona de combustão secundária
3) Entre zonas
Triangulo do fogo
(combustão) - Combustível
- Oxidante
- Iniciador da reação
A ATOMIZAÇÃO NA CHAMA
A FORMAÇÃO
DA CHAMA E
AS REGIÕES
DE
TEMPERATURA
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COMBUSTÍVEL OXIDANTE
Regiões de
Temperaturas da
chama GN / Ar
1) 1700 oC
2) 1800 oC
3) 1860 oC
4) 1700 oC
A ATOMIZAÇÃO NA CHAMA
Combustível Oxidante Temp. (oC) Vel. Queima*
(cm.s-1)
Gás Natural (GN) Ar 1700 – 1900 39 -43
GN O2 2700 – 2800 370 – 390
H2 Ar 2000 – 2100 300 – 440
H2 O2 2550 – 2700 900 – 1400
Acetileno (C2H2) Ar 2100 – 2400 158 – 266
C2H2 O2 3050 – 3150 1100 – 2480
C2H2 Oxido Nitroso
(N2O)
2600 – 2800 285
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* O fluxo do gás de queima precisa ser regulado com a velocidade de queima
PROPRIEDADES DAS CHAMAS
ATOMIZAÇÃO NA CHAMA: Atomizador
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Nebulizador
utilizado na
espectrome
tria de
emissão e
absorção
atômica
ATOMIZAÇÃO NA CHAMA: Queimador
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Utilizado em técnicas de
chama (fotometria de
emissão atômica e na
espectrofotometria de
absorção atômica) é
construído para fornecer
uma chama
estequiometricamente
ótima. Para a absorção
atômica precisa da
geometria retilínea. Queimador para EAA