qui346 quÍmica analÍtica...
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18/02/2015 Mauricio X. Coutrim
QUI346 – QUÍMICA ANALÍTICA INSTRUMENTAL
Prof. Mauricio Xavier
Coutrim – DEQUI
Suporte:
http://professor.ufop.br/mcoutrim/classes/química-analítica-instrumental
2016-1
QUI346 – QUÍMICA ANALÍTICA INSTRUMENTAL
18/02/2015 Mauricio X. Coutrim
PLANEJAMENTO DE QUÍMICA ANALÍTICA INSTRUMENTAL – QUI 346
(Esse documento deve ser obtido em http://professor.ufop.br/mcoutrim/classes/química-
analítica-instrumental)
1o semestre / 2016 - Prof. Mauricio X. Coutrim / Turmas 31 a 33
Horário – Teoria: 2ª feira das 8:20h às 10:00h (s. 07 ICEB I). Laboratório: 4ª feira (Lab.
107)
Período: Início: 13/10/15 - Término: 23/03/16
Objetivo – Proporcionar na teoria e na prática o conhecimento das principais técnicas
analíticas a partir dos princípios químicos envolvidos e da instrumentação utilizada.
Metodologia – Aulas expositivas e dialogadas com utilização de quadro negro e projetor
multimídia para aprendizado e fixação dos conceitos. Aulas práticas desenvolvidas no
laboratório com orientação e acompanhamento do professor. Exercícios extra sala de aula.
Monitoria para auxílio nos estudos.
Avaliação – Aproveitamento com no mínimo 6,0 pontos e mais que 75% de frequência às
aulas. Realização de três avaliações escritas (a primeira e a segunda valendo 1,5
pontos cada e a terceira valendo 2,5 pontos), avaliação da parte experimental (2,5
pontos), mini avaliações (0,5 ponto) e um seminário (1,5 pontos). Alunos com menos
que 60% de aproveitamento no total das avaliações e pelo menos 75% de frequência às
aulas poderão fazer o exame especial.
2016-1
QUI346 – QUÍMICA ANALÍTICA INSTRUMENTAL
Mauricio X. Coutrim
Cronograma das aulas teóricas
* Mini avaliação extra sala de aula. Serão realizadas 10 mini avaliações totalizando 0,5 ponto.
Semana Data Assunto
1 11/04
Apresentação / Revisão de conceitos relacionados às medidas e expressão de resultados em química analítica,
atomicidade e energia radiante.
Introdução a Espectrofotometria de Absorção Molecular no UV/VIS: Princípios – Interação radiação / matéria.
2 * 18/04 Espectrofotometria de absorção molecular no UV/VIS: Fundamentação. Lei de Lambert-Beer. Espectro UV/VIS. Espécies
orgânicas e inorgânicas absorvedoras de energia. Análise química qualitativa. Instrumentação.
3 * 25/04 Espectrofotometria de absorção molecular no UV/VIS: Determinação quantitativa e aplicação da técnica. Espectrometria
de absorção molecular no Infravermelho: Fundamentação, instrumentação e aplicação.
4 02/05 NÃO HAVERÁ AULAS (DIA LETIVO DE 5ª FEIRA!!!)
5 * 09/05 Espectrometria de emissão molecular – Fotoluminescência: Fundamentação, instrumentação e aplicação.
6 16/05 1a AVALIAÇÃO (semanas 01 a 05)
7 23/05 Espectroscopia atômica. Fundamentos de espectrofotometria de emissão e absorção atômica. Atomização: importância e
tipos de atomizadores.
8 * 30/05 Fotometria de chama e de plasma indutivamente acoplado (ICP): Instrumentação, interferências, análise química
quantitativa e aplicação (determinação simultânea).
9 * 06/06 Espectrofotometria de Absorção Atômica: Espectro atômico, instrumentação, interferências, análise química quantitativa e
aplicação.
10 13/06 2a AVALIAÇÃO (semanas 07 a 09)
11 20/06 Cromatografia: Princípios da cromatografia – equilíbrio entre fases (extração Liq-Liq).
12 * 27/06 Cromatografia em fase gasosa (GC): Princípios e instrumentação.
13 * 04/07 GC: Instrumentação, determinações qualitativas e quantitativas e aplicação.
14 11/07 Cromatografia em fase líquida de alta eficiência (HPLC): Princípios e instrumentação.
15 * 18/07 HPLC: Análises qualitativas e quantitativas e aplicação. Derivatização.
16 * 25/07 Técnicas diversas de extração: Limpeza (clean up) e pré concentração de amostras).
17 * 01/08 Revisão (esclarecimentos de dúvidas). Exercícios.
18 08/08 3ª AVALIAÇÃO (semanas 11 a 18)
19 15/08 EXAME ESPECIAL
2016-1
QUI346 – QUÍMICA ANALÍTICA INSTRUMENTAL
Cronograma das aulas de laboratório
ATENÇÃO! Levar em todas as aulas práticas, além da vestimenta própria, laptop e/ou calculadora científica.
Sem. Data Tópico Exper
1 13/04 Apresentação das aulas práticas no laboratório. Obtenção de espectros de Cafeína e de ácido acetilsalicílico (AAS):
Varredura no UV/Vis
02
2 20/04 Determinação espectrofotométrica de Cafeína e de ácido acetilsalicílico (AAS) no UV 04
3 27/04 Elaboração de gráficos (curvas analíticas) no excel.
4 04/05 Determinação espectrofotométrica de ácido acetil salicílico (AAS) no Visível 05
5 11/05 Determinação simultânea na espectrometria de absorção molecular – Cafeína e AAS 08
6 18/05 Determinação de Li em comprimido por fotometria de chama – Calibração externa 10
7 25/05 Determinação de Na e K em isotônicos por fotometria de chama – Adição de padrão 11
8 01/06 Extração líquido/líquido – Eficiência, Coeficientes de partição e Razão de distribuição 12
9 08/06 Extração líquido/líquido – Eficiência, Coeficientes de partição e Razão de distribuição 12
10 15/06 A instrumentação em cromatografia gasosa (GC) e líquida (HPLC) (demonstrativa)
11 22/06 Cromatografia gasosa (GC) – avaliação da separação em GC 13
12 29/06 Cromatografia gasosa (GC) – Determinação quantitativa em GC (métodos de quantificação) 13
13 06/07 NÃO HAVERÁ AULAS (DIA LETIVO DE 6ª FEIRA!!!)
14 13/07 Cromatografia Líquida (HPLC) – Determinações qualitativa e quantitativa em HPLC 14
15 20/07 SEMINÁRIO: VALIDAÇÃO DE MÉTODOS ANALÍTICOS
16 27/07 SEMINÁRIO: VALIDAÇÃO DE MÉTODOS ANALÍTICOS
17 03/08 Avaliação escrita sobre os experimentos realizados
18 10/08 Fechamento de Notas
QUI346 – QUÍMICA ANALÍTICA INSTRUMENTAL
18/02/2015 Mauricio X. Coutrim
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Bibliografia Básica:
SKOOG, D.A.; HOLLER, F.J.; NIEMAN, T.A. – Princípios de Análise Instrumental,
Bookman, 6ª ed., Porto Alegre, 2009.
COLLINS, C.H. (coord.) et al. – Fundamentos de Cromatografia, Editora Unicamp, 1a ed.,
Campinas, 2006.
Bibliografia Complementar:
VOGEL, A.I. – Análise Química Quantitativa, LTC Ed., Rio de Janeiro, 2002.
SKOOG, D.A.; WEST, D.M.; HOLLER, F.J.; CROUCH, S.R. – Fundamentos de Química
Analítica, Thomson Learning Ltda., 1ª ed. (8ª ed. americana), São Paulo, 2006.
HAGE, D.S.; CARR, J.D. – Química Analítica e Análise Quantitativa – Pearson Ed.
Brasil, S. Paulo, 2012.
EWING, G.W. – Métodos Instrumentais de Análise Química - Vol. 1, Edgard Blucher, 1ª
ed. (1972), 9ª reimpressão, S. Paulo, 2004.
LANÇAS, F.M. – Cromatografia em Fase Gasosa, Ed. Instituto Internacional de
Cromatografia (I.I.C.), São Carlos (http://www.iicweb.org/biblioteca.php).
CIOLA, R. – Fundamentos da Cromatografia a Líquido de Alto Desempenho, Ed.
Edgard Blücher, São Paulo, 1998.
QUI346 – QUÍMICA ANALÍTICA INSTRUMENTAL
18/02/2015 Mauricio X. Coutrim
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Bibliografia Básica:
SKOOG, D.A.; HOLLER, F.J.; NIEMAN, T.A. – Princípios de Análise Instrumental,
Bookman, 6ª ed., Porto Alegre, 2009.
COLLINS, C.H. (coord.) et al. – Fundamentos de Cromatografia, Editora Unicamp, 1a ed.,
Campinas, 2006.
Bibliografia Complementar:
VOGEL, A.I. – Análise Química Quantitativa, LTC Ed., Rio de Janeiro, 2002.
SKOOG, D.A.; WEST, D.M.; HOLLER, F.J.; CROUCH, S.R. – Fundamentos de Química
Analítica, Thomson Learning Ltda., 1ª ed. (8ª ed. americana), São Paulo, 2006.
HAGE, D.S.; CARR, J.D. – Química Analítica e Análise Quantitativa – Pearson Ed.
Brasil, S. Paulo, 2012.
EWING, G.W. – Métodos Instrumentais de Análise Química - Vol. 1, Edgard Blucher, 1ª
ed. (1972), 9ª reimpressão, S. Paulo, 2004.
LANÇAS, F.M. –Cromatografia em Fase Gasosa, Ed. Instituto Internacional de
Cromatografia (I.I.C.), São Carlos.
CIOLA, R. – Fundamentos da Cromatografia a Líquido de Alto Desempenho, Ed.
Edgard Blücher, São Paulo, 1998.
18/02/2015 Mauricio X. Coutrim
QUÍMICA ANALÍTICA?
É o ramo da química que se preocupa com
métodos para identificar e/ou quantificar
espécies químicas presentes nos mais
diferentes tipos de amostras (matriz).
18/02/2015 Mauricio X. Coutrim
QUÍMICA ANALÍTICA
Química Analítica Qualitativa: Os métodos
qualitativos geram informações sobre a
identidade das espécies atômicas ou
moleculares ou mesmo grupos funcionais na
amostra.
Química Analítica Quantitativa: Os métodos
quantitativos proporcionam resultados
numéricos relacionados à quantidade dos
componentes na amostra. http://proquimica.iqm.unicamp.br/newpage11.htm
Ref. 123RF BANCO DE IMAGENS ROYALTY FREE. In: http://br.123rf.com/photo_18702696_m%C3%BAltiplos-
e-subm%C3%BAltiplos-prefixos-de-tabela.html, consultado em 30/10/14
10/04/2016 Mauricio Xavier Coutrim
INFORMAÇÕES DOS RÓTULOS
Espécie química
Concentração
Massa molar
Densidade
Informações de segurança
para o manuseio
Impurezas
18/02/2015 Mauricio X. Coutrim
ALGARISMOS SIGNIFICATIVOS
Qualquer algarismo na expressão do resultado de
uma medida que esteja fora da precisão do
intervalo de confiança é considerado como
algarismo não significativo. E o último algarismo
de um valor de uma medida é considerado
algarismo duvidoso.
1 5,8 05,81
primeiro algarismo duvidoso. algarismos corretos + Algarismos significativos =
18/02/2015 Mauricio X. Coutrim
ALGARISMOS SIGNIFICATIVOS
• Para toda medida deve ser estabelecido a
confiança que o valor encontrado representa para
a medida. Pois, toda medida vem acompanhada de
erros e incertezas. E esses erros podem ser
determinados e indeterminados.
• Para instrumentos de medidas graduados, se as
incertezas (intervalos de confiança) não forem
declaradas elas podem ser consideradas como
sendo metade da menor divisão.
18/02/2015 Mauricio X. Coutrim
ALGARISMOS SIGNIFICATIVOS
Sempre que uma operação matemática apresentar
uma valor com mais algarismos do que os
significativos esse resultado deve ser arredondado.
Como regra geral para arrendamento o algarismo
duvidoso fica inalterado se o algarismo que lhe
precede for menor do que cinco e é aumentado de
um se esse for maior do que cinco.
10/04/2016 Mauricio Xavier Coutrim 17
ESTEQUIOMETRIA
1) Qual a massa de AgNO3 (169,9 g/mol) necessária para converter 2,33 g
de Na2CO3 (106,0 g/mol) para Ag2CO3 (275,7 g/mol)? Qual a massa de
Ag2CO3 (275,7 g/mol) que se formará?
2) Qual a massa de Ag2CO3 (275,7 g/mol) formada quando 25,0 mL de
AgNO3 (169,9 g/mol) 0,200 mol.L-1 são misturados com 50,0 mL de
Na2CO3 (106,0 g/mol) 0,0800 mol.L-1?
Eq. da reação: AgNO3 (aq) + Na2CO3 (aq) → Ag2CO3 (s) + 2 NaNO3 (aq)
É a relação entre o no de mols de reagentes e produtos
numa reação química
10/04/2016 Mauricio Xavier Coutrim 18
EXPRESSÃO DE RESULTADOS
Tipos de erros:
– Erros determinados ou sistemáticos
Erros de métodos: referem-se ao método analítico propriamente
dito. Ex.: uso inadequado do indicador, precipitado parcial
(solúvel), reação incompleta, co-precipitação, reações paralelas,
volatilização do precipitado numa calcinação, higroscopicidade
não considerada na determinação da massa da substância, etc.
Erros operacionais: são relacionados com a capacidade técnica
do analista. A inexperiência e a falta de cuidado podem ocasionar
vários erros. Ex.: perda de reagente, vidraria suja, etc.
Erros em análises químicas
10/04/2016 Mauricio Xavier Coutrim 19
EXPRESSÃO DE RESULTADOS
– Erros determinados ou sistemáticos (cont.)
Erros pessoais (erros de analistas; ex. viragem de indicador, etc)
Erros devidos a instrumentos e reagentes: são relacionados
com imperfeições e limitações do equipamento. Ex.: peso analítico
mal calibrado, vidraria volumétrica mal calibrada, ataque de
reagentes sobre a vidraria, etc.
– Erros indeterminados
São erros aleatórios e não se consegue prevê-los nem eliminá-
los, mas, podem ser estimados estatiscamente.
Erros em análises químicas
10/04/2016 Mauricio Xavier Coutrim 20
EXPRESSÃO DE RESULTADOS
Erros Aleatórios
Todas as medidas possuem erros aleatórios.
Esses erros tendem a cancelar uns aos outros, tendo
um efeito mínimo sobre o valor médio. Entretanto,
ocasionalmente podem ocorrer na mesma direção, um
grande erro líquido, positivo ou negativo.
Para um número grande de determinações, a
distribuição dos resultados das réplicas se aproxima de
uma curva gaussiana.
Uma curva gaussiana ou curva normal de erros
apresenta uma distribuição simétricas dos dados em
torno da média de um conjunto grande de dados.
Erros em análises químicas
10/04/2016 Mauricio Xavier Coutrim 21
EXPRESSÃO DE RESULTADOS
Erros em análises químicas
Definições
Réplicas: análises da mesma amostra exatamente da mesma forma.
Mediana: é o valor central das medidas das réplicas
organizadas numa seqüência crescente ou decrescente
Média (aritmética): divisão da soma das medidas das réplicas pelo número de réplicas: Amplitude: Diferença entre o maior e o menor valor.
10/04/2016 Mauricio Xavier Coutrim 22
EXPRESSÃO DE RESULTADOS
Erros em análises químicas
Definições relacionadas
Precisão: é a proximidade entre resultados obtidos exatamente da mesma forma (réplicas). É afetada pelos erros aleatórios
Exatidão: indica a proximidade entre a medida e o valor verdadeiro. É afetada pelos erros sistemáticos ou determinados
Erro absoluto: E = xi – xv ≠ desvio em relação à média = │xi – ӯ │
Erro relativo percentual: Er = ((xi – xv) / xv).100%
Valor anômalo (outlier): Resultado ocasional que difere significativamente dos resultados restantes
10/04/2016 Mauricio Xavier Coutrim 23
EXPRESSÃO DE RESULTADOS
Ref. Bacan, N. et al. Química Analítica Quantitativa Elementar. 3ª ed, 2001.
Exatidão e Precisão
Erros em análises químicas
EXPRESSÃO DE RESULTADOS
MELHOR PRECISÃO E EXATIDÃO POSSÍVEIS
10/04/2016 Mauricio X. Coutrim
Os resultados das
medidas devem ter
boa repetibilidade e
reprodutibilidade
(boa precisão) e
estarem o mais
próximo possível
do valor verdadeiro
(boa exatidão)
10/04/2016 Mauricio Xavier Coutrim 25
EXPRESSÃO DE RESULTADOS
AVALIAÇÃO DE ERROS ALEATÓRIOS
Tratamento Estatístico (Distribuição de Gauss)
Y = e^[-(Xi – m)2.(2s)-2]. 1/(s.√(2p)), onde:
Y
Y = Probabilidade de ocorrência de um
dado valor Xi da variável X;
m = média da população;
s = desvio padrão da população;
(Xi – m) = desvio de Xi da média da
população
= desvio de Xi da média da população
em relação ao desvio padrão
s = √( ∑(xi – m)2.N-1)
Erros em análises químicas
10/04/2016 Mauricio Xavier Coutrim 26
EXPRESSÃO DE RESULTADOS
AVALIAÇÃO DE ERROS ALEATÓRIOS
Erros em análises químicas
População é a coleção de todas as medidas de interesse:
m = média da população
d = desvio médio = ( S |Xi – m| ) / N
s = desvio padrão da população
Amostra é um subconjunto de medidas selecionadas a partir da população:
x = média da amostra
đ = estimativa do desvio médio = ( S |Xi – x| ) / N
s = estimativa do desvio padrão
Variância = DPR (desvio padrão relativo) = (s.100)/ x, em porcentagem.
10/04/2016 Mauricio Xavier Coutrim 27
N - 1
EXPRESSÃO DE RESULTADOS
Intervalo de confiança é a faixa de valores onde se
espera encontrar a média da população (m) com
uma certa probabilidade.
– Os valores extremos dessa faixa constituem os limites
de confiança (Ex. 7,15 ± 0,25mg).
– A probabilidade de que o valor esteja nesse intervalo é
chamado de nível de confiança.
Limite de confiança da média = intervalo em que
deve se encontrar a média da população
– Quando se tem o desvio padrão (s): m =
– Quando se tem a estimat. desvio padrão (s): m =
10/04/2016 Mauricio Xavier Coutrim 28
EXPRESSÃO DE RESULTADOS
EXPRESSÃO DE RESULTADOS
1) Qual o desvio padrão para cada valor médio obtido?
2) Determine os Intervalos de confiança das médias
10/04/2016 Mauricio Xavier Coutrim 32
DETERMINAÇÃO QUANTITATIVA
CURVA ANALÍTICA
Coeficiente Linear
Coeficiente Angular
DETERMINAÇÃO QUANTITATIVA
A curva analítica (curva de regressão) é a melhor reta
que se ajusta aos pares ordenados (conc; sinal)
10/04/2016 Mauricio X. Coutrim
CURVA DE REGRESSÃO
CURVA ANALÍTICA
DETERMINAÇÃO QUANTITATIVA
Só são considerados os
erros do equipamento
(leituras, instabilidades,
etc) -eixo y (variável
dependente)- (ey) que
são muito maiores que
os erros de
concentração (soluções
padrão preparadas com
concentrações tão
exatas quanto possível)
-eixo x (variável
independente) 10/04/2016 Mauricio X. Coutrim
CURVA ANALÍTICA
DETERMINAÇÃO QUANTITATIVA
O ajuste da regressão linear
aos dados experimentais
pode ser avaliado pelo
coeficiente de correlação
linear (r ou r2 deve ser
próximo da unidade).
A equação da curva de
regressão mostra os
coeficientes angular (A) e
linear (B) com minimização de
erros: Y = AX + B Mauricio X. Coutrim
(valor experimental)
(valor predito pela regressão)
10/04/2016
CURVA ANALÍTICA
DETERMINAÇÃO QUANTITATIVA
Construção da curva de regressão linear
10/04/2016 Mauricio X. Coutrim
A
B A
Equação da Curva
S = A.Cs + B
B A
CURVA ANALÍTICA
A = Coef. Angular
B = Coef. Linear
A A2
DETERMINAÇÃO QUANTITATIVA
A precisão da concentração obtida depende
dos erros envolvidos na medida
X = (ῩX – B) / A, onde X = concentração da amostra e ῩX = sinal médio
2 graus de
liberdade:
A e B Desvio Padrão da Regressão
Onde, m = número de replicata, n = número
de padrões (pontos) da curva, ȳ = sinal
médio dos padrões, xi e ẋ = concentrações
individual e média dos padrões
mX é o valor esperado para a concentração da
amostra na ausência de erros determinados e t
depende do nível de confiança do resultado
10/04/2016 Mauricio X. Coutrim
CURVA ANALÍTICA
E A QUÍMICA ANALÍTICA INSTRUMENTAL?????
18/02/2015 Mauricio X. Coutrim
PODEMOS DEFINÍ-LA COMO SENDO A UTILIZAÇÃO DE UMA
INSTRUMENTAÇÃO PARA SE OBTER INFORMAÇÕES SOBRE
QUE ESPÉCIE QUÍMICA (QUALI) E QUANTO DELA EXISTE
(QUANTI) NUMA AMOSTRA!
NESSE CURSO VAMOS TRATAR PRINCIPALMENTE DAS
TÉCNICAS ESPECTROSCÓPICAS (INTERAÇÃO DA MATÉRIA
COM ENERGIA RADIANTE) E CROMATOGRÁFICAS (TÉCNICAS
DE SEPARAÇÃO).
ENTÃO VAMOS REVISAR ALGUNS CONCEITOS JÁ
APRENDIDOS QUE ESTÃO RELACIONADOS COM A
INTERAÇÃO DA MATÉRIA COM ENERGIA RADIANTE!
18/02/2015 Mauricio X. Coutrim
QUI346 – QUÍMICA ANALÍTICA INSTRUMENTAL
Absorção Molecular no UV-Vis
Prof. Mauricio Xavier
Coutrim – DEQUI
18/02/2015 Mauricio X. Coutrim
RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA
Onda eletromagnética (vácuo: v = 2,99792.108 m.s-1)
l = comprimento de onda
A = amplitude da onda
l A
v = υ . l
υ = frequência (s-1)
l = comprimento (m, cm)
v = velocidade (m.s-1, m.cm-1)
ῡ = 1/l = no de onda (cm-1)
INTRODUÇÃO OU
REVISÃO!?!?
RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA
Determine a frequência de uma onda
viajando na velocidade da luz com
comprimento igual a 190 nm (região do UV).
(R. 1,58.1015 s-1)
Determine o número de onda da onda
descrita acima. (R. 5,263.104 cm-1)
Determine o número de ondas de um feixe
de radiação infravermelha de l = 5,00 mm.
(R. 2,00.103 cm-1)
RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA
São pacotes discretos de energia (fótons)
Cada fóton tem componente elétrica e
magnética (os campos trocam de direção
diversas vezes por segundo - frequência - no
movimento do fóton)
No vácuo todos os fótons:
– Tem a mesma velocidade: v = l . n
– Sua energia depende da frequência: E = h . n l = comprimento de onda (m)
n = frequência (s-1)
h = constante de Planck (6,62618.10-34 J.s)
RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA
Calcule a energia, em joules, de um fóton da
radiação infravermelha com l = 5,00 mm. (R.
3,98.10-20 J)
Calcule a energia dessa radiação sabendo que
ela é proveniente de 200 mL de uma substância
com concentração igual a 2,50 mmol.L-1 e que
cada molécula dessa substância contribui com
um fóton para a referida radiação. (R. 11,98 J)
Qual a faixa de energia de um fóton na região do
UV (180 a 380 nm)? (1,11.10-18J a 5,23.10-19J)
18/02/2015 Mauricio X. Coutrim
ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO
Faixa de energia dos fótons
A luz visível é parte do espectro
18/02/2015 Mauricio X. Coutrim
ENERGIA RADIANTE
Energia eletromagnética (espectro)
Origem:
– Orbital atômico (energia atômica)
– Vibração molecular (energia molecular)
– Rotação molecular (energia molecular)
18/02/2015 Mauricio X. Coutrim
ENERGIA DOS ELÉTRONS NOS ÁTOMOS
Os elétrons nos átomos possuem
diferentes energias. No estado
fundamental eles ocupam níveis
de mínima energia.
Como essa energia é quantizada
elas são discretas.
Os níveis de energia são divididos
em subníveis de energia
(Diagrama de Linus Pauling).
18/02/2015 Mauricio X. Coutrim
ENERGIA DOS ELÉTRONS NOS ÁTOMOS
Mesmo o átomo não tendo um nível (subnível) de energia ocupado por
elétrons no estado fundamental algum elétron ao receber energia
poderá vir a ocupá-lo.
O átomo de H
(hidrogênio) mesmo
com um único elétron
poderá ter qualquer
nível de energia
ocupado por ele
(diagrama ao lado).
18/02/2015 Mauricio X. Coutrim
POTENCIAL DE IONIZAÇÃO
Cada mudança do elétron
dentro do átomo requer
uma energia bem definida
e discreta que depende do
átomo (elétrons vizinhos),
da posição inicial do
elétron e de sua posição
final.
Potencial de Ionização é a
energia necessária para a
remoção de um elétron do
átomo.
18/02/2015 Mauricio X. Coutrim
POTENCIAL DE IONIZAÇÃO
Energia necessária para remover um elétron do
átomo (Ex. Primeiro potencial de ionização)
ENERGIA DOS ELÉTRONS
A energia de um elétron
num orbital atômico no
estado fundamental é
definida pelos números
quânticos (n, l, ml, ms).
Elétrons ocupando o
mesmo orbital (no máximo
dois, pelo Princípio de
Exclusão de Pauli)
possuem a mesma energia.
A forma do orbital ‘s’.
Representação das formas dos orbitais ‘p’.
Representação das formas dos orbitais ‘d’
18/02/2015 Mauricio X. Coutrim
ENERGIA DOS ELÉTRONS
Orbitais moleculares são diferentes de orbitais atômicos! A energia de um elétron em um átomo depende dos demais elétrons desse átomo e do(s) outro(s) átomo(s).
Exemplo: orbital s na molécula F2.
Os orbitais atômicos geralmente se hibridizam para formarem os orbitais moleculares. Exemplo: orbitais sp2 na molécula do eteno.
18/02/2015 Mauricio X. Coutrim
ORBITAL MOLECULAR
Níveis de Energia nos orbitais moleculares
Diagrama de Energia do Orbital Molecular para a molécula de H2
(orbital ligante)
(orbital anti-ligante)
18/02/2015 Mauricio X. Coutrim
ENERGIA MOLECULAR
Os estados de energia definidos (quantizados) nas moléculas proveniente dos movimentos dos elétrons dependem da proximidade dos átomos ligados.
Potencial de energia dos elétrons na
molécula do H2
INTERAÇÃO ENERGIA MATÉRIA
Energia incidente
Energia refletida
(espalhada)
Energia transmitida
Energia absorvida
ESQUEMA SIMPLISTA DAS POSSIBILIDADES DE
INTERAÇÃO ENTRE A ENERGIA E A MATÉRIA
18/02/2015 Mauricio X. Coutrim
INTERAÇÃO RADIAÇÃO / MATÉRIA
Quando a energia de uma fonte é dirigida a um
material ocorre três formas de interação:
– Parte da energia é absorvida;
– Parte da energia é espalhada;
– Parte da energia é transmitida.
A energia absorvida promove transições
eletrônicas (estados excitados) que persistem
por um curto tempo e em seguida, devido aos
processos de relaxação, retornam ao estado
fundamental.
18/02/2015 Mauricio X. Coutrim
TRANSIÇÕES ELETRÔNICAS
As transições eletrônicas nos átomos são mais
simples que nas moléculas.
As transições eletrônicas nas moléculas são mais
complexas porque a energia que origina o
espectro provem de:
– Transições eletrônicas dos elétrons (energia
eletrônica);
– Vibrações entre os átomos (energia vibracional);
– Diversos movimentos rotacionais (energia rotacional).