QUI 102 Metodologia Analítica

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1 QUI 102 Metodologia Analítica Prática 1: Fotometria de Emissão em Chama INTRODUÇÃO TEÓRICA Prof. Rafael Arromba de Sousa Departamento de Química - ICE rafael.arromba@ufjf.edu.br EMISSÃO DE RADIAÇÃO 1859 Kirchoff e Bunsen identificaram que sais diferentes produziam cores diferentes em uma chama NaCl 1666 Isaac Newton observou a decomposição da luz solar através de um prisma 1

2 ESPECTROMETRIA ATÔMICA Baseada em medidas da luz absorvida ou emitida pelos elementos da amostra Determina os elementos que estão presentes e a sua concentração Técnicas de análise relativas: uso de curva de calibração A composição elementar de uma amostra é uma informação importante para se entender (ou prever) suas propriedades Ex: Teor de elementos minerais em água de coco ELEMENTO CONCENTRAÇÃO (mg L -1 ) Ca 172 K 1663 Mg 69 Mn 2,9 Na 24 Zn 0,11 PRINCÍPIO FÍSICO: O processo da emissão de luz pelos átomos excitação e relaxação eletrônica (estado gasoso) Energia Excitação Decaimento Modelo matemático: E = E1 E 0 = hν = h.c / λ h= constante de Plank c= veloc. luz no vácuo λ= = comprimento de onda (característico dos elementos) Figura retirada de material didático da Profa Elisabeth de Oliveira E é inv. prop. ao λ 2

3 ATOMIZAÇÃO: necessária para se obter o espectro de emissão atomização relaxação (emissão atômica) MX g M g + X g excitação M* g + X* g vaporização MX s dessolvatação M(H 2 O) + X - aq excitação: ocorre com a transferência de energia térmica proveniente da chama A TÉCNICA DE FOTOMETRIA DE CHAMA Histórico e principais características 1752: Melville (Na) Fotometria de chama - Chama de ar/glp ou ar/acetileno - emissão de átomos (Na, K, Li e Ca) - interferências espectrais - interferências químicas: - T= C amostras líquidas Na e K em fluídos biológicos C 2 O 4, SO 4, PO 3 e AlO 3

4 Fotometria de Chama BASEIA-SE na excitação de átomos neutros de Na, Li, Ca e K obtida pelo uso de uma chama Chama: : sistema composto por gases à alta temperatura Ar-GLP ( o C) ou Ar-acetileno ( o C) Temperatura: proporção entre os gases Os átomos excitados voltam ao seu estado fundamental com emissão de um fóton de radiação que pode ser identificado e medido Na K Li Na (589,0 ou 589,6 nm),, K (766,5 nm),, Li (670,8 nm) e Ca (422,7 nm) O equipamento: fotômetro de chama Preço ( ): ~ R$ 4190,00* Faixa linear: mg L -1 Boa repetibilidade média: RSD 1% Volume de amostra: de 3-5 ml Tempo de leitura: 6-8 s products_id=1103 Na, K, Li e Ca Laboratórios clínicos (unidade em meq/l) Laboratórios de controle de qualidade - alimentos - produtos agrícolas QUIMIS Analyser 4

5 Fotômetro de Chama Instrumentação básica para um fotômetro de chama Interferências em fotometria de chama Interferências espectrais Ex: Sr(OH) 2 emite na mesma região que o Li em 670,8 nm Interferências químicas - Formação de compostos estáveis, muito comum com Ca 2+ (formação de sais de C 2 O 4, SO 4, PO 3 e AlO ) Interferências físicas - Viscosidade (e Ionização) Em geral, para minimizar interferências: Preparar os padrões em um meio semelhante ao da solução de amostra Otimizar a temperatura da chama (solventes orgânicos podem ser usados) Utilizar (quando necessário) o método de adição de padrão 5

6 Minimizando as interferências em fotometria de chama Interferências espectrais - Variar o comprimento de onda da leitura - Mascarantes : EDTA (para cátions) Interferências químicas - Mascarantes : sais de La (para ânions) Minimizando as interferências em fotometria de chama Interferências físicas Tampão iônico Padrão interno sais de Li* evita a ionização do analito compensar diferenças na viscosidade (*) Se o analito não for o Li. Neste caso, o Cs pode ser usado como tampão 6

7 Vantagens da Fotometria BAIXO CUSTO (frente a outros métodos espectrométricos) SIMPLICIDADE OPERACIONAL (adequada a rotinas) DESEMPENHO ANALÍTICO SATISFATÓRIO (boas exatidão, precisão e limites de detecção) Fotometria exemplos importantes de aplicações em análises clínicas MÉTODOS PARA: saliva, plasma sanguínio e urina DILUIÇÕES DIFERENTES: dependem do elemento e tipo de amostra OBS: Ca EM URINA: recomenda-se a sua separação antes da análise 7

8 Literatura consultada Cienfuegos, F., Vaitsman, D.; Análise Instrumental Editora Interciência: Rio de Janeiro, Informações gerais sobre a técnica, instrumentação e aplicações Skoog, D. A.; Holler, F. L.; Nieman, T. A.; Principles of Instrumental Analysis, 5 th ed., Sauders College Publishing: Philadelphia, Informações gerais sobre a técnica e aplicações Okumura, F.; Cavalheiro, E. T. G.; Nóbrega, J. A.; Experimentos simples usando fotometria de chama para ensino de princípios de espectrometria atômica em cursos de química analítica, Quim. Nova, 27 (2004) Tubino M. e col.; "Direct Determination of Potassium in Human Blood Serum by Flow Injection Flame Photometry, with Automatic Dilution"; Anal Lett,, 29 (1996) Álcool etílico - Determinação da concentração de sódio - Método da fotometria de chama, NBR10422:2007 8