Bibliografia. ESPECTROFOTOMETRIA no UV-Vis 21/3/2012 ANALÍTICA V 1S Prof. Rafael Sousa. Notas de aula:

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1 ANALÍTICA V 1S 2012 Aula ESPECTROFOTOMETRIA no UV-Vis ABSORÇÃO e EMISSÃO MOLECULAR Espectrofotometria no UV-VisVis Prof. Rafael Sousa Departamento de Química - ICE rafael.arromba@ufjf.edu.br Notas de aula: Plano de aula: - Definição de espectrofotometria - Aspectos conceituais da ABSORÇÃO MOLECULAR - Medidas de absorção e análises quantitativas - Instrumentos para análises espectrofotométricas - Aspectos práticos - A quimioluminescência - Espectrofluorimentria(princípios e aplicações) -Instrumentação para espectrofluorimetria Bibliografia Espectrofotometria - Introdução Análise Instrumental F Cienfuegos, D Vaitsman; 2000 Vogel-Análise Química Quantitativa GH Jeffrey e col., 6 a ed., Guanabara Koogan, Rio de Janeiro, 2002 LUZ Análise Química Quantitativa D. Harris; 7 a ed., 2008 Análise química (métodos espectroscópios) Principles ofinstrumental Analysis DA Skoog, FL Holler, TA Nieman; 5 th ed., 1998 MATÉRIA Tutoriais dos fabricantes de espectrofotômetros Fundamentals of Analytical Chemistry DA Skoog, DM West, FL Holler; 5 th ed., 1998 Diferentes substâncias interagem de forma diferente com a RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA 1

2 Espectrofotometria - Introdução Espectrofotometria: Medida da luz que é absorvidaou ou emitida por uma espécie química Espectrofotometria - Introdução Aplicações: ANALITOS ORGÂNICOS Alguns exemplos: - Compostos nitrogenados -Fármacos (àc. acetil salicílico) -Fenóis - Gorduras (colesterol) Espectro obtido para o Β-caroteno Espectro obtido para Ag coloidal ANALITOS INORGÂNICOS Alguns exemplos: - Íons como fosfato, nitrato e sulfato -Amônia - Elementos metálicos em geral, na forma de complexo Entendendo o contexto O espectro eletromagnético LUZ É RADIAÇÃO? Aspecto ondulatório da radiação eletromagnética (nm) Relação entre comprimentos de onda e energia Ondas com diferentes comprimentos de onda (λ) diferentes cores (Vis) luz visível + outras frequencias FORMAS DE ENERGIA Análises instrumentais: medidas de frações específicas de luz (visível ou não) MÁXIMOS DE ABSORÇÃO 2

3 Aspecto ondulatório da radiação eletromagnética Relação entre comprimentos de onda (λ) e energia (E) Na espectrofotometria os máximos de absorção são a principal diferença que se observa no espectro de substâncias diferentes: fenômeno menos energético Modelo matemático h= constante de Planck (6, Js) c= veloc. luz no vácuo (2, ms -1 ) h c E = h ν= λ Eé é inversamente proporcional ao λ Espectro obtido para o Β-caroteno Espectro obtido para Ag coloidal O que faz a absorção da luz ser diferente? Grupos cromóforos São grupos funcionais com absorção característica na região do ultra-violeta ou do visível Ex: Carboxila (-COOH): nm Absorve em vários comprimentos de onda diferentes (vários grupos funcionais) Outros grupos cromóforos: Carboxila (-COOH): nm Aldeído (-CHO): 210; Amino(-NH 2 ): 195 Haletos(-Br: 208) Dissulfeto(-S-S-): 194; 255 Ester (-COOR): 205 Éter (-O-): 185 Nitro (-NO 2 ): 210 Nitroso (-NO): 302 Tiocarbonila(=C=S-): 205 Tioeter(-S-): 194; 215 Tiol (-SH): 195 Substâncias diferentes Diferentes grupos funcionais 3

4 Cada transição eletrônica vem acompanhada de uma transição rotacional e vibracional Espectros na forma de banda Processos de absorção da radiação envolvem: Transições eletrônicas (UV-Vis) Transições vibracionais Envolvem diferenças energéticas menores Cada nível de ENERGIA VIBRACIONAL: Subníveis de ENERGIA ROTACIONAL Níveis de energia vibracional Níveis de energia eletrônicos Envolvem diferenças energéticas ainda menores ENTRETANTO átomos no estado gasoso também podem absorver radiçãono UV-VisVis Exemplos de medidas ESPECTROSCÓPICAS PARA CASA C1 - Explicar porque os espectros abaixo apresentam perfis diferentes, considerando que os espectros de absorção moleculares são geralmente bandas enão picosestreitos. EspectroMETRIA ATÔMICA (vapor) EspectroFOTOMETRIA MOLECULAR (vapor ou solução) 4

5 Como usar a luz no laboratório? O processo de absorção da luz no laboratório 1ª etapa: excitação eletrônica da molécula M M + hv M* 2ª etapa: relaxação M* M M + calor Pode-se usar faixas específicas do espectro! M* M + M (fotodecomposição) M* M M + hv (luminescência) Medida de absorção e análise quantitativa Característica dos processos de absorção na região do visível Medidas de absorção (A): - Obtidas a partir de medidas de transmitância (T) -Quanto menora transmitância, maior a absorbância A= -logt= logp 0 /P A absorbância aumenta com a concentração da espécie absorvedora - depende da substância (absortividade molar) - depende do espaço físico ocupado pela amostra (caminho óptico) A A cor de uma espécie é complementar àquela que ela absorve: Solução verde-amarelada absorve violeta amarela violeta-azulazul laranja azul vermelha azul-verde púrpura verde violeta verde-amarelo violeta-azuladoazulado amarelo azul laranja azul-esverdeado vermelho verde púrpura A A região que contem o λde máxima absorção de uma espécie de interesse pode ser prevista se a solução da amostra for colorida 5

6 Medida de absorção e análise quantitativa Representação gráfica para soluções de KMnO 4 em λ = 545 nm e um caminho óptico de 1 cm. a) Em %Transmitância versus c Relação entre absorção e concentração = ANÁLISE QUÍMICA (Lei de Lambert-Beer) Johann Heinrich Lambert ( ) observou que a intensidade da luz transmitida por um meio absorvedor era proporcional à espessura do meio pelo qual a luz passava b) Em Absorbância versus c August Beer ( ) observou que a intensidade da luz transmitida por um meio absorvedor era proporcional à concentração da espécie absorvedora Relação entre absorção e concentração = ANÁLISE QUÍMICA (Lei de Lambert-Beer Beer) Determinação da Concentração A 1)PREPARAR AMOSTRA SOLUÇÃO DE AMOSTRA α = a b A =a b C a= absortividade molar (ε: L mol - 1 cm - 1 ) b= caminho óptico (cm) C= concentração em (mol L - 1 ) Geralmente a amostra é analisada na forma de uma solução aquosa Ex: Determinação de Fe 3+ em tecido animal Concentração Relação linear entre Ae Conc. seas medidas são feitas em condição de caminho óptico constante amostra laboratorial preparo (ou tratamento) da amostra solução de amostra APLICAÇÕES DA equação da reta: A = α C - Concentrações desconhecidas -OU determinar o valor de apara se obter o de ε Meio adequado (compatível) com a técnica a ser utilizada 6

7 Determinação da Concentração 2)PREPARAR PADRÕES DE CALIBRAÇÃO TÉCNICA INSTRUMENTAL PADRÕES: : Soluções semelhante à solução de amostra com concentração conhecida da espécie de interesse (ANALITO) Determinação da Concentração 4)Conhecer o limite de detecção (LD): Menor quantidade que pode ser detectada com razoável certeza para um dado procedimento analítico (IUPAC) LD = C bco + 3xS bco em termos concentração LQ = C bco + 10xS bco em termos concentração 3)A CONCENTRAÇÃO A SER DETERMINADA NA SOLUÇÃO DE AMOSTRA compatível com a faixa de trabalho do equipamento Não pode estar muito concentrada Não pode estar muito diluída LD= = limite de detecção LQ= = limite de quantificação (o INMETRO recomenda usar o primeiro ponto da curva analítica de calibração) y= = menor sinal medido y bco= = sinal do branco C bco= = concentração do branco (considerado = zero) S bco= = desvio padrão do branco (n= 10 no mínimo) S = Sensibilidade do método (coef. angular da curva analítica (α)) Bibliografia utilizada Principles of Instrumental Analysis DA Skoog, FL Holler, TA Nieman; 5 th ed., 1998 Análise Instrumental F Cienfuegos, D Vaitsman; 2000 Vogel-Análise Química Quantitativa GH Jeffrey e col., 6 a ed., Guanabara Koogan, Rio de Janeiro, 2002 Análise Química Quantitativa D. Harris; 7 a ed., 2008 Tutoriais de fabricantes de espectrofotômetros Slides didáticos fornecidos pelo Prof. Dr. Júlio C. J. Silva (UFJF) Figuras da Apostila didática da disciplina QA 581 do IQ -Unicamp 7