espectroanalitica - absorcao molecular

Prof. Valmir F. Juliano

INTRODUINTRODUÇÇÃO AOS MÃO AOS MÉÉTODOSTODOSESPECTROALESPECTROALÍÍTICOSTICOS

QUI624

“…“…Ao transferir bens materiais, o doador Ao transferir bens materiais, o doador perde a sua posse. Hperde a sua posse. Háá, por, poréém, alguns m, alguns atributos intratributos intríínsecos que não podem ser nsecos que não podem ser transferidos de um indivtransferidos de um indivííduo para o outro, duo para o outro,

como a beleza e a coragem. O como a beleza e a coragem. O conhecimento, por outro lado, conhecimento, por outro lado, éé algo tão algo tão importante que os deuses decidiram que o importante que os deuses decidiram que o doador pode retêdoador pode retê--lo mesmo que o tenham lo mesmo que o tenham

transmitidotransmitido…”…”

AtribuAtribuíído a Pitdo a Pitáágoras de Samos, cerca de 2.500 goras de Samos, cerca de 2.500 anos atranos atráás.s.

http://chemkeys.com/br/http://chemkeys.com/br/

Classificação dos métodos analíticosCLÁSSICOS E INSTRUMENTAIS

Baseados em propriedades físicas (químicas em alguns casos )

Chamados de métodos de via úmida

Gravimetria Volumetria

Espectrométrico

Eletroanalítico

Propriedades Propriedades eleléétricastricas

Propriedades Propriedades óópticaspticas

Cromatográfico

Propriedades Propriedades mistasmistas

Natureza ondulatNatureza ondulatóória da ria da RadiaRadiaçção Eletromagnão Eletromagnééticatica

λν

chhE ==

E = energia

h = constante de Planck (6,626 . 10-34 J s)

ν = frequência

c = velocidade da luz (2,998 . 108 m s-1)

λ = comprimento de onda

Baixa energia Alta energia

Comprimento de onda e EnergiaComprimento de onda e Energia

Frequência λλλλ (m) Energia Nome Uso

1020 a 1021 10-12 Nuclear Raios-γ Medicina

1017 a 1019 10-10 Eletrônica Raios-X Diagnóstico por imagens

1015 a 1016 10-7 Eletrônica Ultra-Violeta Higienização

1013 a 1014 10-6 Eletrônica Visível Iluminação

1012 a 1013 10-4 Vibracional Infravermelho Aquecimento

109 a 1011 10-2 Rotacional Microondas Cozimento

105 a 108 102 Radio Frequência Comunicação

Usos da radiaUsos da radiaçção eletromagnão eletromagnééticatica

Uso em QuUso em Quíímica:mica:MMéétodos Espectromtodos Espectroméétricos,tricos,

EspectrofotomEspectrofotoméétricos, tricos, EspectroquEspectroquíímicos ou micos ou EspectroanalEspectroanalííticos?!?ticos?!?

Tutti quanti

MMéétodos Espectromtodos EspectroméétricostricosOs métodos espectrométricos abrangem um grupo de métodos analíticos baseados na espectroscopia

atômicaatômica e molecularmolecular.

Espectroscopia é um termo geral para a ciência que estuda a interação dos diferentes tipos de radiação

com a matéria.

A espectrometria e os métodos espectrométricos se referem às medidas das intensidades da radiação

usando transdutores fotoelétricos ou outros dispositivos eletrônicos.

• Os comprimentos de onda da radiação eletromagnética se estendem dos raios-gama até as ondas de rádio, com aplicações diferenciadas.• Os métodos espectrométricos se baseiam em propriedades ópticas (mesmo que a radiação não seja percebida pelo olho humano), quer sejam de emissão ou absorção de radiação eletromagnética de determinados λ.• Como as interações da radiação com a matéria podem ocorrer tanto em nível atômico como em nível molecular, os métodos instrumentais espectrométricos se dividem em 4 classes:

•• EmissãoEmissão (emissão atômica)•• LuminescênciaLuminescência (fluorescência atômica e molecular,

fosforescência)•• EspalhamentoEspalhamento (Raman, turbidimetria e nefelometria)•• AbsorAbsorççãoão (absorção atômica e molecular)

MMéétodos Espectromtodos Espectroméétricostricos

Tipo de espectroscopiaTipo de espectroscopia Faixa de Faixa de comprimento comprimento de onda usualde onda usual

Faixa de Faixa de nnúúmero de onda mero de onda

usual, cmusual, cm--11

Tipo de transiTipo de transiçção ão quânticaquântica

Emissão de raios gamaEmissão de raios gama 0,005 0,005 –– 1,4 1,4 ÅÅ –– NuclearNuclear

AbsorAbsorçção, emissão, fluorescência ão, emissão, fluorescência e difrae difraçção de raiosão de raios--xx

0,1 0,1 –– 100 100 ÅÅ –– ElEléétrons internostrons internos

AbsorAbsorçção de ultravioleta de vão de ultravioleta de váácuocuo 10 10 –– 180 nm180 nm 11xx101066 a 5a 5xx101044 ElEléétrons ligadostrons ligados

AbsorAbsorçção, emissão e fluorescência ão, emissão e fluorescência no UV/Visno UV/Visíívelvel

180 180 –– 780 nm780 nm 55xx101044 a 1,3a 1,3xx101044 ElEléétrons ligadostrons ligados

AbsorAbsorçção no IV e espalhamento ão no IV e espalhamento RamanRaman

0,78 0,78 –– 300 300 µµmm 1,31,3xx101044 a 33a 33 RotaRotaçção/vibraão/vibraçção de ão de molmolééculasculas

AbsorAbsorçção de microondasão de microondas 0,75 0,75 –– 375 mm375 mm 13 a 0,0313 a 0,03 RotaRotaçção de molão de molééculasculas

Ressonância de spin eletrônicoRessonância de spin eletrônico 3 cm3 cm 0,330,33 Spin de elSpin de eléétrons em trons em um campo magnum campo magnééticotico

Ressonância MagnRessonância Magnéética Nucleartica Nuclear 0,6 0,6 –– 10 m10 m 1,71,7xx1010--22 a 1a 1xx1010--33 Spin de nSpin de núúcleos em cleos em um campo magnum campo magnééticotico



250 300 350 400 450 500 550

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

Ab

sorb

ânci

a

λλλλ (nm)

27

5,3

34

1,8

39

6,1

47

4,9

5

ABSORABSORÇÇÃO ATÔMICAÃO ATÔMICA: O espectro é em forma de linhas finas devido aos níveis atômicos sem subníveis energéticos.



350 400 450 500 550 600 650 700 750

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

Ab

sorv

ânci

a

λλλλ (nm)

λmax

ABSORABSORÇÇÃO MOLECULARÃO MOLECULAR: O espectro de absorção é caracterizado por bandas largas devido aos vários níveis e subníveis energéticos dos orbitais moleculares.

E0

E1

E2

Eletrônica~ 100 kJ mol-1

UV-Vis

Vibracional~ 1 kJ mol-1

IV

Rotacional~ 0,01 kJ mol-1

RMN


� Quando as energias envolvidas são altas, por exemplo emissões de Raios-X, as transições eletrônicas acontecem com os elétrons dos orbitais mais internos e, nestes casos, serão independentes das ligações que os átomos estejam fazendo.

� Quando um elétron é excitado a um nível vibracional mais alto de um estado eletrônico, a relaxação para um nível vibracional mais baixo desse estado ocorre antes que a transição eletrônica ao estado fundamental possa ocorrer. A razão disso éexplicada em termos da transferência do excesso de energia para outros átomos através de uma série de colisões.


COMPONENTES BCOMPONENTES BÁÁSICOS DOS EQUIPAMENTOSSICOS DOS EQUIPAMENTOS

� Fonte de radiação:*• Lâmpadas de xenônio, deutério, tungstênio,

lasers, etc� Seletor de comprimento de onda:

• Filtros e monocromadores.� Transdutores:

• Tubos fotomultiplicadores, fotodiodos, CCD, fotocélulas, etc.

* Para algumas técnicas de emissão, serão necessários mais alguns componentes.



Fonte

Seletor de comprimento

de onda

Transdutor

Fotômetro de feixe único para medidas de absorção na região visível


Fonte

Seletor de comprimento

de onda

Transdutor

Espectrofotômetro manual de feixe duplo para medidas de absorção na região UV/Visível

• Espectrometria de Absorção Molecular na região do ultravioleta/visível.

• Espectrometria de Luminescência Molecular.

• Espectrometria de Absorção Atômica.

• Espectrometria de Emissão Atômica.

MMéétodos Espectromtodos Espectroméétricostricosabordados nesta disciplinaabordados nesta disciplina

AbsorAbsorçção molecular ão molecular no UV/Visno UV/Vis

Mais fMais fáácil que botânica....cil que botânica....

• Porque as nuvens são brancas?•• Espalha todos os Espalha todos os λλ igualmente.igualmente.

• Porque durante o dia o céu é azul e porque ao entardecer ou amanhecer ele é alaranjado?

•• Espalhamento Rayleigh: Espalhamento Rayleigh: λλ menores se menores se espalham com maior facilidade.espalham com maior facilidade.

AbsorAbsorçção Molecular no UV/Visão Molecular no UV/Vis

• Medidas de absorção da radiação eletromagnética na região do UV/Visível encontram vasta aplicação para identificação e determinação de milhares de espécies inorgânicas e orgânicas.

• Os métodos de absorção molecular talvez sejam os mais amplamente usados dentre todas as técnicas de análise quantitativa em laboratórios químicos e clínicos em todo mundo.


• Absorção da radiação eletromagnética de comprimentos de onda na faixa de 160 a 780 nm.• Comprimentos de onda inferiores a 150 nm são altamente energéticos que levam à ruptura de ligações químicas.• Acima de 780 nm atinge-se o IV próximo, onde a energia, já relativamente baixa, começa apenas a promover a vibração molecular e não mais transições eletrônicas.• Devido ao grande número de estados vibracionais e rotacionais, um espectro de absorção no UV/Vis apresenta um formato alargado (banda).


Região da luz visRegião da luz visíível do espectro eletromagnvel do espectro eletromagnééticotico

Comprimento de onda (nm)

L L U U Z Z V V I I S S ÍÍ V V E E LL


Região da luz visRegião da luz visíível do espectro eletromagnvel do espectro eletromagnééticotico

L L U U Z Z V V I I S S ÍÍ V V E E LL


Sensibilidade Sensibilidade do olho humanodo olho humano

Comprimento de onda

Visão diurnaVisão diurna

(Fot(Fotóópica)pica)

Visão noturnaVisão noturna

(Escot(Escotóópica)pica)


Cor Observada λλλλ (nm) Cor Complementar

Ultravioleta < 380

Violeta 380 – 430 Verde amarelado

Azul 430 – 480 Amarelo

Azul esverdeado 480 – 495 Alaranjado

Verde azulado 495 – 510 Vermelho

Verde 510 – 540 Púrpura

Verde amarelado 540 – 565 Violeta

Amarelo 565 – 595 Azul

Alaranjado 595 – 620 Azul esverdeado

Vermelho 620 – 780 Verde azulado

COLORIMETRIA: Um objeto tem a cor correspondente aos COLORIMETRIA: Um objeto tem a cor correspondente aos comprimentos de onda que ele reflete.comprimentos de onda que ele reflete.


CCoorres es primprimááriasrias

CCoorres es secundsecundááriasrias

• Qual o tipo de fonte de radiação deve ser usado para a espectrometria UV e Visível?• Região UV: 160 a 380 nm

• Lâmpada de deutério, xenônio ou vapor de mercúrio

Lâmpada de DLâmpada de D22

Lâmpada deLâmpada deVapor de HgVapor de Hg


• Qual o tipo de fonte de radiação deve ser usado para a espectrometria UV e Visível?• Região Visível: 380 a 780 nm

• Lâmpada de filamento de tungstênio• LED coloridos


• Como selecionar o comprimento de onda desejado?•• Filtros Filtros óópticos:pticos:

• Filtros de absorção• Simplesmente absorvealguns comprimentos deOnda.

• Filtros de interferência• Usando de reflexões einterferências destrutivase construtivas, selecionao comprimento de onda desejado.



Filtros Filtros ÓÓpticos de Absorpticos de Absorççãoão


A visualização desta imagem

através de filtros ópticos

exemplifica bem o funcionamento

dos filtros em barrar

determinados comprimentos de

onda.


Filtros Filtros ÓÓpticos de Interferênciapticos de Interferência

Filtro de Filtro de interferênciainterferência

Filtro de absorFiltro de absorççãoão


• Como selecionar o comprimento de onda desejado?•• Monocromadores:Monocromadores:

• Fenda de entrada• Lente colimadoraou espelho• Prisma ou redede difração ouholográfica• Elemento defocalização• Fenda de saída


Detector

Cubeta Fenda Lentes

Lentes

Fenda

Rede de difração

Fonte luminosa



• Como fazer a leitura do absorção de luz?•• Transdutores de radiaTransdutores de radiaçção:ão:

• Fotônicos monocanais• Células fotovoltáicas• Fototubos• Fotomultiplicadores• Fotodiodos

• Fotônicos multicanais• Arranjo de fotodiodos (PDA)• Dispositivos de transferência de cargas

• CID e CCD (bidimensionais)


Arranjo linear de Arranjo linear de fotodiodosfotodiodos

(pda - photodiode array)

Tubo fotomultlicadorTubo fotomultlicador


Como ocorre a absorComo ocorre a absorçção da luz?ão da luz?• A absorção de radiação UV ou visível por uma espécie atômica ou molecular pode ser considerada como um processo que ocorre em duas etapas:

• M + hν � M* excitação• M* � M + calor relaxação

• São três tipos de transições eletrônicas:• 1) elétrons π, σ e n• 2) elétrons d e f• 3) transferência de carga.

ObsObs.: Se M* sofrer decomposição ou formar novas espécies, o processo é chamado de reação fotoquímica e, neste caso, não será possível fazer a quantificação de M.


Como melhorar a absorComo melhorar a absorçção da luz?ão da luz?• Se o analito M não for uma espécie absorvente ou que tenha uma baixa absorção, deve-se buscar reagentes reajam seletiva e quantitativamente seletiva e quantitativamente com M formando produtos que absorvam no UV ou no visível.

• Uma série de agentes complexantes são usados para determinação de espécies inorgânicas.

• Exemplos: SCN- para Fe3+; I- para Bi3+.

• Natureza do solvente, pH, temperatura, concentração de eletrólitos e presença de substâncias interferentes são as variáveis comuns que influenciam o espectro de absorção e, evidentemente, seus efeitos precisam ser conhecidos.


Qual a relaQual a relaçção entre a absorão entre a absorçção e a concentraão e a concentraçção?ão?


Potência do Potência do feixe incidentefeixe incidente Potência do feixe Potência do feixe

transmitidotransmitido

Caminho Caminho óópticoptico

Perdas por reflexão e espalhamento com uma solução contida em uma célula (cubeta) de vidro típica.


As reflexões ocorrem em qualquer interface que separa os materiais.

Como não há como evitar estas reflexões e espalhamentos, torna-se necessário usar a mesma cubeta (ou uma idêntica) nas medidas das várias soluções dos padrões e da solução amostra do analito.


Para compensar os efeitos da perda de potência do feixe luminoso ao atravessar o solvente, a potência do feixe transmitido pela solução do analito deve ser comparada com a potência do feixe transmitido em uma cubeta idêntica contendo apenas o solvente.

solução

solvente

solvente

solução

P

PTA

P

P

P

PT loglog

0

=−=⇒≈=

Se o material de fabricação da cubeta provocar uma diminuição na potência do feixe luminoso, essa diminuição também será compensada.

• A lei de BeerBeer--LambertLambert, também conhecida como lei de BeerBeer--LambertLambert--BouguerBouguer ou simplesmente como lei de BeerBeer éuma relação empírica que relaciona a absorção de luz com as propriedades do material atravessado por esta.

• A lei de Beer foi descoberta independentemente (e de diferentes maneiras) por Pierre Bouguer em 1729, Johann Heinrich Lambert em 1760 e August Beer em 1852.



1

0

0

1

0

loglogI

ITA

I

I

P

P

P

PT

solvente

solução=−=⇒=≈=

• A expressão final da lei de Beer é A = A = εεεεεεεεbcbc, a qual pode ser obtida pela integração de:

onde S é a área da seção atravessada pela luz e Px éa potencia ao longo do caminho óptico.

S

dS

P

dP

x

x =−

0 2 4 6 8 100,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

Tra

nsm

itân

cia

Concentração

0,0 2,5 5,0 7,5 10,00,0

0,5

1,0

1,5

2,0

Ab

sorb

ânci

a

Concentração

abcA = (g/L) bcA ε= (mol/L)

LEI DE LAMBERTLEI DE LAMBERT--BEERBEER


Onde A Onde A éé a absorbância, a a absorbância, a éé a a absortividade e c absortividade e c éé a concentraa concentraçção ão em g/Lem g/L

Onde A Onde A éé a absorbância, a a absorbância, a éé a a absortividade molar e c absortividade molar e c éé a a concentraconcentraçção em mol/L.ão em mol/L.

350 400 450 500 550 600 650 700 7500,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

5 ppm

4 ppm

3 ppm

2 ppm

1 ppm

0,5 ppm

0,1 ppm

Absorb

ân

cia

λ (nm)

0,0 2,5 5,0 7,5 10,00,0

0,5

1,0

1,5

2,0

Fe(SCN)6

3-

A460 nm

CFe

(mg/L)

AbsorAbsorçção Molecular no UV/Visão Molecular no UV/VisEspectros de

absorção do complexo [Fe(SCN)6]3- para

várias concentrações.

Com os valores de absorbância no

comprimento de onda de máxima absorção (λmax) constrói-se a

curva analítica.


Aumento do caminho óptico


Aumento da concentração

•• AplicaAplicaçção da lei de Beer para misturasão da lei de Beer para misturas• A absorbância é uma propriedade aditiva. Assim, a

presença de várias espécies absorventes na solução para o mesmo comprimento de onda resultará em uma absorbância maior que para soluções individuais. Contudo não poderá haver interação entre as várias espécies.

• AT = A1 + A2 + ... + An = ε1bc1 + ε2bc2 + ... + εnbcn

• LimitaLimitaçções da lei Beerões da lei Beer• Poucas exceções são encontradas para a generalização

de que a absorbância está relacionada linearmente com o caminho óptico. Por outro lado, são encontrados desvios de proporcionalidade com a concentração quando b é constante.


•• LimitaLimitaçções reais da Lei de Beerões reais da Lei de Beer• Para soluções com concentrações maiores que 0,01

mol/L, mesmo não sendo da espécie absorvedora, a distância média entre as espécies diminui a ponto de alterar a capacidade das espécies em absorver a radiação.

• O índice de refração do meio também causam desvios. Assim, se as variações de concentração causam alterações significativas no índice de refração da solução, os desvios da lei de Beer são observados. Quando esse fator é preponderante, uma correção pode ser aplicada, acrescentando à expressão da lei de Beer o termo n/(n+2)2, onde n é o índice de refração.


22 )(n

εbcnA

+=

•• Desvios QuDesvios Quíímicos Aparentesmicos Aparentes• Desvios aparentes da lei de Beer surgem quando um

analito se dissocia, se associa ou reage com um solvente para dar um produto que tenha um espectro de absorção diferente do analito. Um exemplo disto é a mudança de cor de indicadores ácido-base de acordo com o equilíbrio em função do pH.

• HIn � H+ + In-

cor 1 cor 2

• Quanto menor o pH maior a concentração de HIn e vice-versa. O resultado será uma absorção menor ou maior no comprimento de onda selecionado.


•• Desvios Instrumentais com RadiaDesvios Instrumentais com Radiaçção ão PolicromPolicromááticatica

• A obediência estrita à lei de Beer é observada com radiação verdadeiramenteverdadeiramente monocromática. Na prática os monocromadores produzem uma banda mais ou menos simétrica de comprimentos de onda em torno daquele desejado. O resultado é um desvio negativo.


•• Desvios Instrumentais com RadiaDesvios Instrumentais com Radiaçção ão PolicromPolicromááticatica

• A dedução deste desvio é dado a seguir:

A´= log (Po´/ P´) = ε´bc e A” = log (Po”/ P”) = ε”bc

Po = Po´ + Po” e P = P´ + P”

Am = log[ (Po´+ Po”) / (P´+ P” )] < (A´+ A”) = log[(Po´xPo”)/(P´xP”)]

Se Se εεεεεεεε´́= = εεεεεεεε””, , AAmm = = AA´́ + A+ A”” e a lei de e a lei de BeerBeer éé obedecida.obedecida.


•• Desvios Instrumentais com RadiaDesvios Instrumentais com Radiaçção Espão Espúúriaria• Um efeito similar ao da radiação policromática é

observado com radiações espúrias. • Estas radiações aparecem em pequenas quantidades no

processo de monocromatização por efeitos de espalhamento em várias superfícies internas.

• Essas radiações diferem grandemente em comprimentos de onda da radiação principal.

• Assim, a presença de radiações espúrias confere igualmente um desvio negativo à lei de Beer.


InstrumentaInstrumentaçção:ão:•1) Fonte de radiação: lâmpadas de deutério (UV) e tungstênio (vis) ou de arco de xenônio para toda a faixa de comprimentos de onda UV/Vis.•2) Compartimento para amostra (cubeta): Deve ter paredes perfeitamente normais (90º) à direção do feixe.

•Quartzo (transparente em toda a faixa UV/Vis)•Vidro (somente visível, absorve muito a radiação UV).Muito frequentemente utilizam-se tubos cilíndricos por questões de economia, mas deve-se ter o cuidado de repetir a posição do tubo em relação ao feixe.

•3) Instrumentos de feixe simples e duplo.•A diferença consiste basicamente em ter a possibilidade de descontar a perda de potência do feixe que passa pelo solvente (branco) simultaneamente à medida da amostra.




AplicaAplicaçções:ões:• Como já mencionado, são três tipos de transições eletrônicas, de acordo com a espécie absorvente:

• 1) elétrons π, σ e n (moléculas orgânicas)• 2) elétrons d e f (íons de metais de transição)• 3) transferência de carga (complexos)


Ener

gia

σ

π

n

π∗

σ∗

Ener

gia

dxy, dxz, dyz

dz2 , dx2-y2

dx2-y2

dxy

dz2

dxz, dyz


Os mOs méétodos espectrofotomtodos espectrofotoméétricos apresentam tricos apresentam caractercaracteríísticas importantes:sticas importantes:

• 1) Ampla aplicação para sistemas orgânicos e inorgânicos;

• 2) Limites de detecção típicos de 10-4 a 10-5 mol/L (podem ser melhorados para 10-6 a 10-7 mol/L);

• 3) Seletividade de moderada a alta;• 4) Boa exatidão (tipicamente as incertezas são da

ordem de 1 a 3%, podendo ser melhoradas a décimos percentuais com alguns cuidados especiais);

• 5) Facilidade e conveniência na aquisição de dados.


AnAnáálise quantitativa:lise quantitativa:A primeira etapa da análise envolve o estabelecimento das condições de trabalho.

• Determinação do(s) máximo(s) de absorção• No máximo de absorção, além da máxima sensibilidade

por unidade de concentração, os efeitos de desvios da lei de Beer são menores. Adicionalmente, o ajuste do comprimento de onda é mais reprodutível, não implicando em variações significativas de ε e, por consequência, da absorbância.

Não é seguro pressupor uma concordância com a lei de Beer e usar apenas um padrão para determinar a absortividade molar. Assim é recomendável a construção das curvas:

• Curva analítica, em casos mais simples ou• Adição de padrão, quando a matriz interfere.


Exemplo:Exemplo:Para determinar Fe3+ em uma amostra, tomou-se cinco alíquotas de 2,00 mL de uma amostra e transferiu-se para cinco balões volumétricos de 50,00 mL. Em cada balão foram adicionados um excesso do complexante (SCN-) e alíquotas de 5,00, 10,00, 15,00 e 20,00 mL de uma solução padrão de Fe3+, de concentração 5,553 mg/L, completando-se o volume com água destilada. Determine a concentração de Fe3+ na amostra.

Vp, mL A

0,00 0,2412

5,00 0,4052

10,00 0,5692

15,00 0,7332

20,00 0,8972


Um bom procedimento de adiUm bom procedimento de adiçção de padrão consiste ão de padrão consiste em adicionar quantidades do padrão bem prem adicionar quantidades do padrão bem próóximos da ximos da quantidade do analito na alquantidade do analito na alííquota da amostra. Assim, quota da amostra. Assim, os efeitos da matriz sobre o analito da amostra os efeitos da matriz sobre o analito da amostra tambtambéém serão sentidos pelo analito proveniente do m serão sentidos pelo analito proveniente do padrão. Uma regra simples consiste em adicionar o padrão. Uma regra simples consiste em adicionar o padrão em quantidades padrão em quantidades ½½x, x, 2x da quantidade x, x, 2x da quantidade estimada do analito. Adicionalmente podeestimada do analito. Adicionalmente pode--se incluir se incluir mais alguns pontos mais alguns pontos ¾¾x, 1,5x e 3x.x, 1,5x e 3x.

Exemplo:Exemplo:É possível fazer a determinação traçando o gráfico tanto em volume quanto em concentração do padrão adicionado.

Vp, mL A

0,00 0,2412

5,00 0,4322

10,00 0,6232

15,00 0,8142

20,00 1,0052

C, mg/L A

0,000 0,2412

0,555 0,4322

1,111 0,6232

1,666 0,8142

2,221 1,0052

y = 0,0382x + 0,2412

R2 = 1

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00

Volume de solução-padrão adicionado, mL

Ab

sorb

ânci

a

y = 0,344x + 0,2412

R2 = 1

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

0,000 0,500 1,000 1,500 2,000 2,500

Concentração de padrão adicionado, mg/L

Ab

sorb

ânci

a

Vx = 0,2412/0,0382

Vx = 6,31 mL

Cx = 6,31x5,553/2

CCxx = 17,53 mg/L= 17,53 mg/L


Cd = 0,2412/0,344

Cd = 0,7012 mg/L

Cx = 0,7012x50/2

CCxx = 17,53 mg/L= 17,53 mg/L

Exemplo:Exemplo:Analisando o valor encontrado, pode-se observar que o procedimento de adição de padrão atendeu a recomendação. Admitindo-se que a estimativa da concentração do analito seria 1 mg/L, as adições foram ½x, x, 1,5x e 2x.

C, mg/L A

0,000 0,2412

0,555 0,4322

1,111 0,6232

1,666 0,8142

2,221 1,0052


Cd = 0,2412/0,344

Cd = 0,7012 mg/L½½x x xx

1,5x1,5x2x2x

TitulaTitulaçção fotomão fotoméétricatricaIgualmente aos demais tipos de titulaIgualmente aos demais tipos de titulaçção, o objetivo ão, o objetivo éé

detectar o PE com a maior exatidão possdetectar o PE com a maior exatidão possíível. Devevel. Deve--se se considerar quanto cada um, titulante, titulado e produto de considerar quanto cada um, titulante, titulado e produto de reareaçção, contribui com a absorbância no comprimento de onda ão, contribui com a absorbância no comprimento de onda selecionado.selecionado.

• 1) Titulado e produto não absorvem, mas o titulante sim;• 2) Titulado e titulante não absorvem, mas produto sim;• 3) Titulado absorve, mas titulante e produto não;• 4) Titulado e titulante absorvem, mas produto não;• 5) Titulado não absorve, mas titulante e produto sim,

sendo a absortividade do titulante maior;• 6) Titulado não absorve, mas titulante e produto sim,

sendo a absortividade do produto maior;Alternativamente um indicador absorvente pode provocar a Alternativamente um indicador absorvente pode provocar a variavariaçção da absorbância necessão da absorbância necessáária para a localizaria para a localizaçção do PE.ão do PE.


TitulaTitulaçção fotomão fotoméétricatrica


TitulaTitulaçção fotomão fotoméétricatrica• Similarmente à titulação condutométrica, torna-se necessário corrigir a absorbância em função do aumento de volume (efeito de diluição).

• Ac = A (Vi + Va) / Vi• As titulações fotométricas fornecem resultados mais exatos que uma análise fotométrica direta, uma vez que utilizam várias medidas para a detecção do ponto final. Adicionalmente, a presença de espécies absorvente podem não interferir, uma vez que apenas a variação na absorbância está sendo medida.• O ponto final fotométrico é determinado por medidas de absorbância bem distantes da região do ponto de equivalência. Assim, as reações não precisam ter constantes de equilíbrio tão favoráveis, como no caso de titulações potenciométricas ou com indicadores.


TitulaTitulaçção fotomão fotoméétricatrica• O ponto final fotométrico tem sido aplicado a todos os tipos de reações.

• Ácido-base � uso de indicadores• Oxirredução• Complexação indicadores ou reagentes coloridos • Precipitação

• As mesmas titulações clássicas podem ser feitas fotometricamente, com a vantagem da detecção do ponto final não depender da acuidade visual do analista.

• Com isso aqueles indicadores que mudam sutilmente de cor podem ser utilizados.


TitulaTitulaçção fotomão fotoméétricatrica• Um exemplo é titulação simultânea de Bi3+ e Cu2+ com EDTA. Em 745 nm nenhum dos cátions, nem o EDTA absorvem e nem o completo Bi-EDTA que é mais estável. Somente o complexo Cu-EDTA absorve neste λ.


-0,01

0,01

0,03

0,05

0,07

0,09

0,11

0,13

0,15

0 1 2 3 4 5 6

Volume de EDTA 0,1 mol/L, mL

Ab

sorb

ânci

a

Ponto final Cu

Ponto final Bi

Para refletir e responder:Para refletir e responder:A absorção molecular na região do visível poderia ser utilizada para analisar íons Fe2+ (a solução Fe2+, mesmo concentrada, apresenta uma coloração amarelo-esverdeada muito clara)?

Caso sua resposta seja positiva, encontre os valores de absortividade molar para solução aquosa de Fe2+ para corroborar sua afirmativa. Caso sua resposta seja negativa, indique que tipo de procedimento seria necessário para analisar Fe2+ por absorção molecular na região do visível.


ExercExercíício:cio:• Uma solução padrão foi adequadamente diluída para fornecer as concentrações de ferro mostradas abaixo. O complexo Fe(II)/1,10-fenantrolina foi formado em alíquotas de 25,00 mL dessas soluções, que foram em seguida diluídas a 50,00 mL. As absorbâncias foram medidas em 510 nm em células de 1,00 cm e estão mostradas na tabela a seguir.• As leituras de absorbâncias de soluções-amostras, preparadas a partir de 10,00 mL de amostras originais diluídas em balões de 50,00 mL, onde foi adicionado o agente complexante, foram: 0,143, 0,068, 0,675 e 1,512. Determine as concentrações de Fe2+ nas amostras originais e discuta se as absorbâncias são adequadas para a faixa de trabalho.


ExercExercíício:cio:


[Fe2+], ppm

4,00

10,00

16,00

24,00

32,00

40,00

[[Fe(fen)3]2+], ppm

Absorbância

2,00 0,164

5,00 0,425

8,00 0,628

12,00 0,951

16,00 1,260

20,00 1,582

Preparar a tabela de C x A

Concentrações das soluções-padrão

Concentrações dos complexos formados e

leituras de absorbância

ExercExercíício:cio:• Traçar o gráfico da concentração do complexo versusabsorbância, verificar FLT e determinar a equação da reta.


0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 220,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

Y = A + B * X

Parameter Value Error

--------------------------------

A 0,01478 0,00997

B 0,07812 8,175E-4

--------------------------------

R SD N P

--------------------------------

0,99978 0,01244 6 <0.0001

--------------------------------

Ab

sorb

ânci

a

[[Fe(fen)3]2+], ppb

∑ −

−+=

22

2

)(

)(1

xxB

yy

NB

ss

i

rx

5,23107812,0

)835,0(

6

1

07812,0

01244,02

2

x −

+=y

sx

( )5,231)(

2

22 =−=−∑

∑∑N

xxxx i

i i

835,0==∑

N

yy

i

Exemplo:Exemplo:• A partir do gráfico construído e dos valores obtidos pela regressão linear, pode-se determinar as concentrações de Fe2+ nas amostras de uma maneira rotineira, bastando que as amostras não apresentem interferências de matriz.• A equação obtida da regressão é:

A = 0,07812 [Fe(fen)3] + 0,01478•• As leituras de 0,143 e 0,068 estão abaixo do primeiro ponto da As leituras de 0,143 e 0,068 estão abaixo do primeiro ponto da curva e portanto não estão adequadas para curva tracurva e portanto não estão adequadas para curva traççada. Observe:ada. Observe:•• 0,068 0,068 �� [Fe([Fe(fenfen))33] = 0,681 ] = 0,681 ppmppm �� s = 0,122 s = 0,122 ppmppm �� 17,9%17,9%•• 0,143 0,143 �� [Fe([Fe(fenfen))33] = 1,64 ] = 1,64 ppmppm �� s = 0,11 s = 0,11 ppmppm �� 6,7%6,7%• Os outros dois valores estão adequados e a concentração para cada um deles é:• 0,675 � [Fe(fen)3] = 8,45 ppm � s = 0,068 ppm � 0,8%

• Diluição 5x �� [Fe2+] = 42,25 ± 0,34 ppm• 1,512 � [Fe(fen)3] = 19,17 ppm � s = 0,11 ppm � 0,6%

• Diluição 5x �� [Fe2+] = 95,85 ± 0,55 ppm


Fim da AbsorFim da Absorçção Molecular ão Molecular no UV/Visno UV/Visíível...vel...

Mas os MMas os Méétodos todos EspectromEspectroméétricos tricos

continuam...continuam...

espectroanalitica - absorcao molecular

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