Relatrio de Aula Prtica e Terica de Anlise Instrumental

Relatrio de Aula Prtica e Terica de Anlise Instrumental

Espectrofotometria

Anlises de metais por espectroscopia de absoro atmica (Determinao de cromo em gua e leitura de padres de cromo)

Disciplina: Anlise Instrumental

Professora: Eleonora M.Pereira de Luna Freire

Aluno(Ouvinte):Fernando Vasconcelos Figueirdo

Aluno:

29/04/2008

UFPE

Departamento de Engenharia Qumica ::::: CTGRelatrio de Aula Prtica e Terica de Anlise InstrumentalNmero: 07Ttulo: Anlises de metais por espectroscopia de absoro atmica (Determinao de cromo em gua e leitura de padres de cromo) Definies Gerais:

Espectrofotometria um processo de medida que, basicamente, emprega as propriedades dos tomos e molculas de absorver e/ou emitir energia eletromagntica em uma das regies do espectro eletromagntico.

Absorbncia o inverso da transmitncia. Log = 1/T

Transmitncia a relao entre a luz transmitida (I) e a luz incidente (I0). O valor mximo que pode emergir 100%. T = I/I0

Lei de Beer a lei que rege a espectrofotometria que estabelece a relao entre: transmitncia, espessura da amostra e a concentrao das espcies que absorvem.

Log10 (I0/I) = a.c.b = A

Onde:a = constante caracterstica do soluto (absortividade)

b = concentrao do soluto

c = comprimento do caminho tico atravs da amostra

A = absorbncia

A b.c

Diretamente proporcional

Curva de calibrao a relao entre a concentrao e/ou a absorbncia (mais comum) ou transmitncia. O resultado dessa curva deve ser uma linha reta que passa pela origem.

Melhor comprimento de onda aquele onde a sensibilidade alta porque est com o coeficiente molar mximo (absortividade).

Espectrofotometria por absoro atmicaO processo de absoro atmica pode ser representado pela figura:

tomos no estado fundamental so capazes de absorver energia luminosa de um comprimento de onda especfico, alcanando um estado excitado. Aumentando-se o nmero de tomos presentes no caminho tico pode-se aumentar a quantidade de radiao absorvida.Medindo-se a variao da quantidade de luz transmitida, pode-se realizar uma determinao quantitativa do analito presente. Na tcnica de absoro atmica, fontes especiais de luz conjugadas com sistemas eficientes de seleo de comprimentos de onda permitem a determinao especfica de elementos.

Aplicaes da tcnicaChama: aproximadamente 64 elementosForno: aproximadamente 55 elementosGerao de hidretos: 8 elementos Vapor frio: 1 elemento (Hg)

Ambiental: solos, guas, plantas, sedimentos...Clnica: urina, cabelo, outros fluidos...Alimentos: enlatados...Industrial: Fertilizantes, lubrificantes, minrios Composio, velocidade e temperatura para vrias chamas utilizadas em AAS.

Emisso Atmica versus Absoro AtmicaA maioria dos equipamentos modernos de espectrofotometria atmica capaz de medir tanto a radiao absorvida por uma espcie atmica como a sua emisso. Desta forma muito importante para o operador compreender os processos que ocorrem em cada uma das tcnicas.

Como podemos ver, existem algumas diferenas bsicas entre as tcnicas de emisso e absoro atmica. Na tcnica de emisso, a chama serve para dois propsitos: (i) ela converte o aerossol da amostra em um vapor atmico (onde se encontram tomos no estado fundamental) e (ii) excita, termicamente, estes tomos, levando-os ao estado excitado. Quando estes tomos retornam ao estado fundamental, eles emitem a luz que detectada pelo instrumento. A intensidade de luz emitida est relacionada com a concentrao do elemento de interesse na soluo.

Na absoro atmica, a nica funo da chama converter o aerossol da amostra em vapor atmico, que pode ento absorver a luz proveniente de uma fonte primria. A quantidade de

radiao absorvida est relacionada com a concentrao do elemento de interesse na soluo.Fontes luminosas Uma vez que os tomos absorvem luz de comprimentos de onda muito especficos, em absoro atmica, torna-se necessria a utilizao de fontes que produzam um espectro de emisso composto por linhas estreitas do elemento de interesse e que no emitam radiao de fundo ou outras linhas estranhas. Essas fontes de linhas, de alta intensidade, conferem alta especificidade tcnica de absoro atmica, fazendo-a praticamente livre de interferncias. As principais fontes usadas em absoro atmica so a lmpada de catodo oco (LCO) e a lmpada de descarga sem eletrodos (EDL).

A lmpada de catodo oco uma excelente fonte de linhas para a grande maioria dos elementos devido sua estabilidade. Entretanto, no caso de alguns elementos mais volteis, as lmpadas de catodo oco possuem baixa intensidade de emisso e uma vida til muito curta. Para estes elementos as EDL podem ser utilizadas. As fontes EDL emitem radiao mais intensa do que as LCO, conferindo maior preciso e sensibilidade s anlises.Lmpada de catodo oco.LmpadaEsquema da lmpada

SHAPE \* MERGEFORMAT

Lmpadas de Descarga sem EletrodosAs EDLs so fontes empregadas em absoro atmica, alimentadas com energia na faixa das freqncias de rdio. Elas produzem espectros intensos, de linhas estreitas, com pouca auto-

absoro. Nas EDLs, uma pequena quantidade do elemento ou de um sal do elemento (ou ainda a combinao das duas coisas), selada dentro de um bulbo de quartzo ou de vidro junto com uma pequena quantidade de um gs inerte. Este bulbo ento colocado dentro de um cilindro cermico que envolvido por uma bobina helicoidal ressonante, que ir gerar a energia empregada para o processo de atomizao. Quando um campo de rdiofreqncia aplicado (10 a 3000 MHz), atravs da bobina helicoidal, a energia gerada por este campo ioniza o gs inerte e excita os tomos metlicos dentro do bulbo que, quando voltam ao estado fundamental, liberam esta energia absorvida, emitindo luz com o espectro caracterstico do elemento.LmpadaEsquema da lmpada

Lmpadas Multi-elementaresO catodo de uma LCO deve ser construdo a partir do metal puro, de modo que o espectro de emisso desta lmpada contenha somente as linhas de emisso do elemento de interesse. Entretanto, possvel construir um catodo a partir de uma liga contendo diversos metais. A lmpada resultante, dita multi-elementar, pode ser usada como uma fonte eficiente para a determinao de todos os metais constituintes do catodo. Existem, atualmente, 17 tipos de lmpadas multi-elementares disponveis no mercado. Nem todos os metais podem ser usados em combinaes devido a limitaes metalrgicas e espectrais. Certos elementos no formam ligas ao serem combinados, ou possuem raias importantes que se sobrepe.Espectrofotmetro so os equipamentos que medem a absoro/transmisso de radiao de solues que contm as espcimes absorventes..

Partes de espectrofotmetro Os instrumentos empregados na tcnica de Absoro Atmica

possuem cinco componentes bsicos :

1 - Fonte de radiao ou fonte de luz, que emite o espectro do elemento de interesse(Monocromtica X Policromtica)

2 - A clula de absoro ou Atomizador, na qual os tomos da amostra so produzidos(Chama X Tubo de grafite X Superfcies metlicas),

3 - O monocromador, para a disperso da luz e seleo do comprimento de onda a ser utilizado,

4 - O detector, que mede a intensidade de luz, transforma este sinal luminoso em um sinal eltrico(Fotomultiplicador X Detector de estado slido)

e o amplifica.

5 - Um display (ou registrador) que registra e mostra a leitura depois do sinal ser processado.

Tcnicas de anlise (Sistemas de atomizao)Sistema nebulizador-queimadorA funo da clula de absoro converter a amostra em tomos no estado fundamental,no eixo tico do sistema de absoro atmica, obtidos de maneira reprodutvel, de modo que os

dados obtidos sejam quantitativos. A amostra deve encontrar-se, inicialmente, na forma lquida.

O processo de nebulizao responsvel pela converso da amostra em pequenas gotculas, que so direcionadas para a chama, onde o solvente evaporado, produzindo partculas secas. As partculas secas so fundidas e, posteriormente, vaporizadas. No ltimo estgio os tomos so dissociados, produzindo as espcies absorventes. Alguns processos indesejveis podem ocorrer, como (i) excitao dos tomos pela chama, com a conseqente emisso da energia de excitao; (ii) tomos excitados podem reagir com outros tomos e molculas na chama produzindo espcies moleculares e/ou radicais, que produzem espectros moleculares; (iii) ionizao dos tomos.

nebulizador-queimadorCmara de nebulizao

Forno de grafite Amostra inserida em um tubo de grafite, aquecido eletricamente Maior tempo de residncia do vapor atmico Maior sensibilidade Pequenos volumes de amostra Amostras slidasPrograma de temperatura do forno Secagem (50-200 oC) Eliminao do solvente Calcinao (200-800 oC)Eliminao da matriz (mineralizao) Atomizao (2000-3000 oC)Produo de vapor atmico

Utilizao de gases de purga (argnio) Remoo de gases produzidos na secagem e calcinao

Reduzir a oxidao do tubo

Evita a produo de gases txicos durante a atomizao

Sistema de gerao de hidretos

Sistema de vapor frio Hg (voltil)

Processo de absoro atmica

tomos no estado fundamental so capazes de absorver energia luminosa de um comprimento de onda especfico, alcanando um estado excitado. Aumentando-se o nmero de tomos presentes no caminho tico pode-se aumentar a quantidade de radiao absorvida. Medindo-se a variao da quantidade de luz transmitida, pode-se realizar uma determinao quantitativa do analito presente. Na tcnica de absoro atmica, fontes especiais de luz conjugadas com sistemas eficientes de seleo de comprimentos de onda permitem a determinao especfica de elementos.

Inicialmente, temos a amostra em soluo em forma de ons( Usa-se o cido clordrico e o ntrico para fazer a digesto da amostra )(. Os nions no so dosados.

Processo-1 Nebulizao ( M+ + A-) = AEROSOL

Processo-2 Desolvatao ( M+ + A-) = Dissociao e vaporizao

Processo-3 Liquefao( MA) e Vaporizao(MA)

Processo-4 Atomizao ( Mo + Ao) = ESTADO FUNDAMENTAL

Processo-5 Excitao ( M*) = Devido lmpada

Processo-6 Radiao de ressonncia Alan Walsh and the First Atomic Absorption SpectrometerAlan Walsh foi o criador e desenvolvedor do mtodo de anlise qumica por absoro atomic das quais revolucionou a anlise quantitativa entre 1950 e 1960.

Reagentes:

1-gua destilada.2-Solues padro de Cromo 2, 4, 7, 10 e 15 ppm.

3-Soluo padro de Cromo de 2,5 ppm ( usada como amostra)

Equipamentos, Materiais e Vidrarias:

1-Espectrofotmetro de Absoro Atmica Varian Modelo AA240FS

2-Queimador com cabea de titnio3-Sistema de exausto.

4-Arsinttico5-AcetilenoClculos:

Clculo para diluio dos padres - frmula

VPE = VPD x CPD

CPEOnde:

VPE = volume do padro estoque de 1000 ppm necessrio para preparar o padro desejado

VPD = volume do padro diludo = 100 ml

CPD = concentrao de cada padro diludo = 10 ou 20 ou 30 ou 40 ou 50 ou 60 ppm

CPE = concentrao do padro estoque = 1000 ppm

Tabela do volume do padro estoque necessrio para a preparao dos padres

Concentrao dos padres em ppmVolume de preparao de cada padro em mlConcentrao do padro estoque em ppmVolume do padro estoque usado para diluio em ml

1010010001

2010010002

3010010003

4010010004

5010010005

6010010006

Consideraes gerais

1) Todo o material e vidrarias utilizados na preparao da soluo devero estar devidamente limpos e enxaguados com gua destilada;

2) Todos os regentes utilizados na preparao da soluo devero ter purezas elevadas e conhecidas;

3) Todos os reagentes utilizados devero estar dentro do prazo de validade contido no recipiente, estabelecido pelo fabricante;

4) Os bales volumtricos devero estar devidamente calibrado;

5) A temperatura do laboratrio dever ser controlada. Geralmente, o ambiente de um laboratrio deve ter a temperatura de 25 oC.

6) Inicialmente, marcar todos os bales volumtricos com as seguintes indicaes: branco, 10 ppm, 20 ppm, 30 ppm , 40 ppm, 50 ppm, 60 ppm e amostra de 10 ml.

7) cuidado ao manusear cido ntrico concentrado. Utilizar a pra para medir os volumes a adicionar amostras de padres dentro da capela de exausto. Pois este cido bastante corrosivo e causa queimaduras graves.

8) Medir os volumes cuidadosamente necessrios para a diluio de cada padro, para evitar erros nas concentraes e conseqentemente gerar uma curva de calibrao com grandes desvios de leitura tanto no espectrofotmetro como no comparador de Nessler.

Observaes:

1) Aferir corretamente o volume nos bales dos padres e amostras.

2) Se a amostra no ficar com a colorao dentro da faixa dos padres, comparados no tubo de Nessler, realizar diluies com 5 ou 20 ml, por exemplo.

Ligando o equipamento e as Leitura dos padres e amostra no Espectrofotmetro

Realizar as leituras de concentrao no Espectrofotmetro de absoro atmica da Varian AA240FS.

a) Abrir os cilindros de gases: arsinttico e acetileno.

b) ligar o equipamento e ajustar os parmetros de leitura no SpectrAA 5.0.1 software.

c)Colocar a lmpada de catodo oco multielementar ( determina: cromo, ferro, cobalto, cobre, mangans e nquel), suporte de lmpada pr-selecionado.Este equipamento possui 04 suportes para lmpadas.

d) Ajustar a Corrente da lmpada : 10 ma , fenda : 0,2mm e comprimento de onda = 357,9 nme) Alinhar o feixe de luz da lmpada de catodo oco com o carto Varian, no centro do queimador( chama apagada).

f) Ajustar , mecanicamente ,o ganho da lmpada.

g) Quando a chama estiver acesa, zerar o equipamento com gua destilada, aspirando atravs do nebulizador.

h)realizar as leituras de absorbncias dos padres de cromo , seguindo a ordem de menor maior concentrao para evitar erros leitura durante uma calibrao e depois, analisar o padro de 2,5 ppm de cromo ( padro usado como amostra).

Tabelas de leituras realizadas no Espectrofotmetro

Concentrao de cromo(ppm)Absorbncia (ABS) 357,9 nm% de preciso

Branco a gua destilada0,0036

20,04461

40,09311

70,15271

100,20170,9

150,28970,9

Curva de calibrao Concentrao de PO43- x %Transmitncia(T)Concentrao-ppm%transmitnciaClculo da concentraoConcentrao na curva-ppm

1093(97-y)/0,48578

2087(97-y)/0,485721

3082(97-y)/0,485731

4077(97-y)/0,485741

5072(97-y)/0,485751

6069(97-y)/0,485758

amostra 020881(97-y)/0,485733

Aula Prtica :07 Relatrio Experimental

1-Construir a curva de calibrao de cromo com os dados obtidos?

2-Calcular os erros da leitura do padro que foi usado como amostra de 2,5 ppm de cromo ?Leitura obtida= 1,92 ppmConcentrao terica= 2,5 ppm

Consideraes finais

1) O Espectrofotmetro Perkinelmer Coleman 295, trabalha na escala de absorbncia at 0,900.

Referncias Bibliogrficas

Anlise Inorgnica Quantitativa VOGEL 4 editora Guanabara dois

Anlise Instrumental Freddy Cinfuegos/ Delmo Valtsman editora Intercincia.

http://pt.wikipedia.org/wiki/Cor

Introduction -- Atomic absorption spectroscopy (AAS) is the measurement of an absorption of optical radiation by atoms in the gaseous state. The original equipment was developed by Walsh . The following is a general discussion of AAS or basic protocols for the P-E 3030B.