Doseamento do Fe 2+ por espectroscopia de absorção

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1 Práticas Laboratoriais de Diagnóstico e Teoria do Restauro I (Ciências da Arte e do Património) Doseamento do Fe 2+ por espectroscopia de absorção Objectivo Determinar a concentração do ferro(ii) numa solução aquosa, com base na formação do complexo deste ião com 1,10-fenantrolina. Introdução A energia da radiação electromagnética na gama do ultravioleta-visível (UV-Vis) é suficiente para promover a excitação electrónica das moléculas. Assim, o espectro de UV-Vis de uma dada espécie representa a absorvância (A) em função do comprimento de onda ( ) da radiação (Fig. 1). A máx (nm) Fig. 1 Exemplo de um espectro de UV-vis. A quantidade de radiação absorvida por uma dada substância designa-se por absorvância (A) e é definida pela seguinte relação: A = log I 0 /I onde: I 0 e I são as intensidades luminosas da radiação (monocromática) incidente e transmitida, respectivamente. A absorvância está relacionada com a transmitância (T) através da relação: A = log 1/T = -log T = -log I / I 0 1

2 O doseamento de espécies recorrendo à espectroscopia de absorção baseia-se na lei de Lambert- Beer, a qual relaciona a quantidade de radiação UV-Vis absorvida com a concentração de uma dada espécie absorvente em solução: A = l c onde: A é a absorvância; é o coeficiente de absorção molar (L mol -1 cm -1 ) que é função da espécie absorvente e do comprimento de onda da radiação e é independente da concentração; l é a largura da célula (percurso óptico) (cm); c é a concentração da espécie absorvente (mol L -1 ). A lei de Lambert-Beer permite portanto determinar a concentração de substância presente numa dada amostra, conhecidos os valores do coeficiente de absorção molar e do comprimento da célula e medindo a absorvância com um espectrofotómetro. Para medir experimentalmente o valor da absorvância da solução é necessário o uso de um recipiente denominado célula. Nestas condições, a interacção entre a radiação e as paredes da célula é inevitável, produzindo-se uma diminuição na intensidade da radiação em cada interface, como consequência da reflexão, ou eventualmente da absorção. Além disso, o feixe pode sofrer uma diminuição de intensidade, durante a sua passagem através da solução, como resultado da dispersão por macromoléculas, ou poeiras. Para corrigirmos estes efeitos, a intensidade do feixe transmitido através da solução em estudo é comparada com a intensidade do feixe que passa através duma célula idêntica, contendo o solvente ou um branco. Assim, a absorvância experimental vem: A exp = A am + solv + cel - A solv + cel em que a primeira parcela representa a absorvância devida à amostra, solvente e célula e a segunda a absorvância devida ao solvente e à célula. Deste modo, o valor experimental da absorvância vem já corrigido para o solvente (ou branco) e célula. Neste trabalho, determinar-se-á a concentração de ferro (II) numa amostra. Como o ferro não absorve na gama do visível, será primeiro transformado num complexo que, esse sim, absorve na gama do visível. Esse complexo é obtido por reacção do Fe(II) com a 1,10-fenantrolina (Figura 2). N Fig. 2. Estrutura da 1,10-fenantrolina. N Material e Equipamento Solução 6x10-5 mol L -1 de fenantrolina-1,10 ferrosa, solução de concentração desconhecida. Espectrofotómetro de UV-Visível e respectivas células; 4 balões volumétricos de 25 ml; pipetas graduadas de 10 e 5 ml; gobelets. 2

3 Procedimento 1. A partir da solução 6 x10-5 mol L -1 de fenantrolina-1,10 ferrosa, prepare 25 ml de cada uma das seguintes soluções: Solução A 2x10-5 mol L -1 Solução B 3x10-5 mol L -1 Solução C 4x10-5 mol L -1 Solução D 5x10-5 mol L Com as soluções 6 x10-5 e 2x10-5 mol L -1, obtenha os espectros de absorção da fenantrolina- 1,10 ferrosa, fazendo primeiro a baseline colocando dois brancos no espectrofotómetro. 3. Regule o espectrofotómetro para o valor do comprimento de onda correspondente ao máximo de absorção da fenantrolina-1,10 ferrosa, determinado através da análise dos resultados obtidos no ponto anterior. 4. Coloque o branco no espectrofotómetro. 5. Lave a célula 2 vezes com a solução A e encha-a com a mesma solução. 6. Registe a leitura da absorvância desta solução. 7. Repita os passos 5 e 6 para cada uma das outras soluções: B, C, D e desconhecida. 8. Lave todo o material utilizado, tendo o cuidado de despejar as soluções em recipientes apropriados. Bibliografia [1] D. A. Skoog, D. M. West, F.J. Holler, Fundamentals of Analytical Chemistry; 7th ed.; Holt Saunders College Publishing: New York, [2] H. Willard, L. Merritt Jr., J. Dean, Análise Instrumental, Fundação Calouste Gulbenkian, Lisboa, [3] J. A. Martinho Simões, M. A. R. Botas Castanho, I. M. S. Lampreia, F. J. V. Santos, C. A. Nieto de Castro, M. F. Norberto, M. T. Pamplona, L. Mira, M. M. Meireles, Guia do Laboratório de Química e Bioquímica, Lidel, Lisboa,

4 Doseamento do Fe 2+ por Espectroscopia de Absorção Nomes dos elementos do grupo: Questionário Turma: 1. Preencha o quadro seguinte, indicando os volumes de solução 6x10-5 mol L -1 de 1,10 fenantrolina ferrosa que usou para preparar os 25 ml das soluções A, B, C e D. Exemplifique os cálculos para um dos casos. Solução Volume (ml) da solução mol L -1 A B C D 2. Indique o comprimento de onda correspondente ao máximo de absorção da 1,10-fenantrolina ferrosa (anexe os espectros de absorção das duas soluções usadas para o obter): 4

5 3. Trace a recta de calibração correspondente à variação da absorvância da 1,10-fenantrolina ferrosa com a concentração e determine: a) Os parâmetros da recta que melhor se ajusta aos pontos experimentais. b) A concentração do Fe (II) na solução aquosa de concentração desconhecida. c) O coeficiente de absorção molar para o comprimento de onda seleccionado. 4. Esse trabalho ilustra um método para determinar indirectamente a quantidade de Fe(II) presente numa solução. Qual o objectivo de se complexar o Fe(II) com a fenantrolina? 5