Mestrando: Jefferson Willian Martins Prof. Dr. Júlio César José da Silva Juiz de Fora, 2/2017

Transcrição

1 1 ESPECTROFOTOMETRIA DE UV-VIS Mestrando: Jefferson Willian Martins Prof. Dr. Júlio César José da Silva Juiz de Fora, 2/2017

2 2 CONCEITOS PRINCIPAIS O que é Espectroscopia e Espectrometria? IUPAC, Compendium of Chemical Terminology, Gold Book, 2012.

3 3 CONCEITOS PRINCIPAIS O que é Espectroscopia e Espectrometria? The study of physical systems by the electromagnetic radiation with which they interact or that they produce. Spectrometry is the measurement of such radiations as a mean of obtaining information about the systems and their components. In certain types of optical spectroscopy, the radiation originates from an external source and is modified by the system, whereas in other types, the radiation originates within the system itself. IUPAC, Compendium of Chemical Terminology, Gold Book, 2012.

4 4 CONCEITOS PRINCIPAIS O que é Espectroscopia e Espectrometria? The study of physical systems by the electromagnetic radiation with which they interact or that they produce. Spectrometry is the measurement of such radiations as a mean of obtaining information about the systems and their components. In certain types of optical spectroscopy, the radiation originates from an external source and is modified by the system, whereas in other types, the radiation originates within the system itself. IUPAC, Compendium of Chemical Terminology, Gold Book, 2012.

5 CONCEITOS PRINCIPAIS Diferentes substâncias interagem de forma diferente com a radiação eletromagnética 5 Matéria Radiação Eletromagnética

6 6 Radiação Eletromagnética (Luz) CONCEITOS PRINCIPAIS O Campo Elétrico (E) e o Campo Magnético (B) são ortogonais.

7 7 CONCEITOS PRINCIPAIS Propriedades das Ondas Eletromagnéticas: Comprimento de Onda: λ λ é expresso em metros Amplitude: A

8 8 CONCEITOS PRINCIPAIS Propriedades das Ondas Eletromagnéticas: A frequência (υ) de uma onda é definida como o número de oscilações completas por segundo. Uma oscilação por segundo é chamada de um Hertz (1Hz) s 1 = 10 6 Hz = 10 MHz

9 9 CONCEITOS PRINCIPAIS Propriedades das Ondas Eletromagnéticas: A velocidade (c) de propagação é dada por c = υ*λ C vácuo = ms 1 Ao mudar o meio de propagação a frequência permanece constante.

10 CONCEITOS PRINCIPAIS Propriedades das Ondas Eletromagnéticas: Em outros meios de propagação, a velocidade das OE s é dada por. 10 v = c n, onde n é o índice de refração do meio. n vácuo = 1 n ar = 1, n água=1.330

11 CONCEITOS PRINCIPAIS Propriedades das Ondas Eletromagnéticas: 11

12 CONCEITOS PRINCIPAIS Propriedades das Ondas Eletromagnéticas: As ondas eletromagnéticas também podem ser vistas como pacotes de energia denominados fótons A energia de um fóton, ou seja, a energia uma OE é dada por: E = hv = hc, onde h é a constant de Planck λ 12

13 CONCEITOS PRINCIPAIS Propriedades das Ondas Eletromagnéticas: 13

14 CONCEITOS PRINCIPAIS 14

15 15 ABSORÇÃO DA LUZ O estado de menor energia molecular é chamado de Estado Fundamental. Ao receber fótons, ou seja, energia a molécula passa para um estado de maior energia chamado de estado excitado.

16 16 ABSORÇÃO DA LUZ Emissão de fótons Maior Energia da Molécula Menor Energia da Molécula Absorção de fótons

17 17 ABSORÇÃO DA LUZ Espectroscopia de Absorção Quantização da energia absorvida em função do comprimento de onda Espectrometria e Espectrofotometria Espectroscopia de fotoluminecência Quantização da energia emitida após a absorção Fluorescência e Fosforescência

18 ABSORÇÃO DA LUZ 18 Os resultados obtidos por medidas espectroscópicas são expressos em gráficos chamados Espectros O perfil do espectro gerado depende do meio: Vapor ou Solução

19 ABSORÇÃO DA LUZ 19 Os resultados obtidos por medidas espectroscópicas são expressos em gráficos chamados Espectros

20 20 ESPECTROFOTOMETRIA DE UV-VIS Quando a radiação é absorvida por uma amostra, há uma diminuição na intensidade do feixe incidente. Esta diminuição é dependente da natureza da amostra, assim como da concentração do analito. O campo elétrico das radiações eletromagnéticas interage com átomos, moléculas e íons da amostra de certa forma que alguns comprimentos de onda são seletivamente absorvidos. Por isso, a espectroscopia pode ser utilizada como uma ferramenta qualitativa ou quantitativa.

21 ESPECTROFOTOMETRIA DE UV-VIS 21 Luz Monocromática: Luz de comprimento de onda único. Portanto, antes de ser irradiada sobre a amostra, o feixe de luz passa por um monocromador. P0 é a intensidade da radiação incidida e P é a intensidade da radiação transmitida.

22 ESPECTROFOTOMETRIA DE UV-VIS 22 A transmitância (T) é definida como: T = P P 0 A absorvância (A) é definida como: A = Log P 0 P = Log T

23 ESPECTROFOTOMETRIA DE UV-VIS 23 Quanto maior a Transmitância, Menor Absorvância A absorvância é diretamente proporcional à concentração da substância e também ao caminho óptico (b) b = Distância percorrida pelo feixe.

24 ESPECTROFOTOMETRIA DE UV-VIS 24 Reflexão (perda) Espalhamento (perda) Faixa de Trabalho: nm. feixe incidente, P o feixe emergente, P Cubeta deve estar sempre limpa e ser constituída de material que não absorva na faixa de trabalho do UV-Vis.

25 ESPECTROFOTOMETRIA DE UV-VIS Lei de Lambert-Beer. A = ε*b*c 25 b é o caminho óptico, cm C é a concentração do analito, mol L 1 ε é a absortividade molar, L mol 1 cm 1 Intrínseco a cada substância e possui valores diferentes para diferentes comprimentos de onda.

26 Lei de Lambert-Beer. ESPECTROFOTOMETRIA DE UV-VIS 26 Relação linear entra a Absorvância e a concentração da substância analisada.

27 ESPECTROFOTOMETRIA DE UV-VIS Exemplo: Encontre a absorvância e a transmitância de uma substância a 0,00240 M, cujo ε é 313 M 1 cm 1, em uma célula de 2,0 cm de espessura. A = ε*b*c =313 M 1 cm 1 * 0,00240 M * 2,0 cm = 1,5 A = log T, logo: T = 10 A = 10 1,5 = 0,

28 ESPECTROFOTOMETRIA DE UV-VIS Limitações da Lei de Lambert-Beer. 28 A interação linear entre absorvância e concentração só é valida para radiações monocromáticas. A lei de Beer é válida apenas para soluções diluídas ( 0,01 mol L 1 ).

29 ESPECTROFOTOMETRIA DE UV-VIS Todas as moléculas absorvem radiação UV-Vis? 29 Para que uma molécula absorva radiação UV-Vis é preciso que haja na molécula a presença de um grupo Cromóforo. Grupos Cromóforos: São os grupos funcionais com absorção característica na região do ultravioleta violeta ou do visível.

30 ESPECTROFOTOMETRIA DE UV-VIS Todas as moléculas absorvem radiação UV-Vis? 30 A molécula de Aspartame possui vários grupos cromóforos e por isso é capaz de absorver diversos comprimentos de onda na região do UV.

31 ESPECTROFOTOMETRIA DE UV-VIS Todas as moléculas absorvem radiação UV-Vis? A molécula de Aspartame possui vários grupos cromóforos e por isso é capaz de absorver diversos comprimentos de onda na região do UV. 31

32 ESPECTROFOTOMETRIA DE UV-VIS Todas as moléculas absorvem radiação UV-Vis? 32

33 ESPECTROFOTOMETRIA DE UV-VIS Todas as moléculas absorvem radiação UV-Vis? É possível realizar reações de complexação para gerar moléculas que irão absorver radiação UV-Vis. 33

34 ESPECTROFOTOMETRIA DE UV-VIS Como funcionam filtros solares a base de moléculas orgânicas? 34 Os filtros solares nos protegem de radiações UV, pois a exposição crônica a essas radiações apresenta sérios riscos à saúde humana.

35 35 ESPECTROFOTOMETRIA DE UV-VIS Como funcionam filtros solares a base de moléculas orgânicas? As moléculas orgânicas presentes nos filtros absorvem a radiação UV atuando como agente protetor para a nossa pele.

36 36 1) EXERCÍCIO a) Uma solução preparada dissolvendo-se 25,8g de Benzeno (C 6 H 6 PM 78,114) em Hexano e diluindo-se a 250,0 ml tem um pico de absorção em 256nm e uma absorbância de 0,266 numa célula de 1,000cm. Encontre a absortividade molar do Benzeno neste comprimento de onda. a) Uma amostra de Hexano contaminada com Benzeno tem absorvância de 0,070 em 256 nm em uma célula de 5,000 cm. Qual a concentração de benzene em mg L 1?

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