QUI346 ESPECTROMETRIA ATÔMICA

Transcrição

1 QUI346 ESPECTROMETRIA ATÔMICA EMISSÃO ABSORÇÃO

2 ENERGIA RADIANTE Quantidades discretas de energia radiante (quantum, E = h.n) absorvida pelos átomos neutros no estado gasoso promovem elétrons de um nível de energia fundamental para um nível mais energético (excitado). Esses elétrons tendem a retornarem aos estados de energia iniciais (processos de relaxação) emitindo energia radiante (h.n).

3 ENERGIA RADIANTE O colorido dos fogos de artifícios se deve às energias liberadas de transições eletrônicas. O maior brilho vem da oxidação do magnésio, o amarelo se deve ao sódio, o vermelho a compostos de estrôncio, o verde a compostos de bário e o azul a moléculas de cloreto de cobre.

4 EMISSÃO ATÔMICA Uma experiência envolvendo átomos de metal alcalino Fonte: Krug, FJ. Fundamentos de Espectroscopia Atômica: ilas/krug/aas%20fundamen tos%20te%c3%b3ricos%20 FANII.pdf

5 EXCITAÇÃO ATÔMICA: Absorção de Energia M + en M* Átomos gasosos com é no estado fundamental (atomização) Átomos com elétrons excitados en = hn; energia absorvida (eletromagnética característica fonte de radiação) en = hn; energia absorvida (térmica da chama, plasma, fornos eletrotérmicos)

6 PROCESSO DE RELAXAÇÃO: Emissão de Energia M* M + en Átomos excitados (com elétrons em níveis mais elevados de energia) Átomos com elétrons retornados ao estado fundamental en = hn; energia emitida na região do UV ou do visível (espécies coloridas)

7 ENERGIA RADIANTE Excitação Eletrônica Os elétrons (no átomo) mudam de nível energético sob energia discreta. As transições eletrônicas nos átomos são mais simples que nas moléculas. 21/01/2011 Mauricio X. Coutrim

8 Distribuição Eletrônica vs Níveis de Energia

9 Transições eletrônicas do Na

10 Transições eletrônicas do Na

11 O ÁTOMO DE HIDROGÊNIO As transições eletrônicas no átomo de Hidrogênio O elétron no estado excitado tende a retornar ao fundamental, emitindo energia discreta (que depende da transição ocorrida). O conjunto dessas transições possíveis constitui o espectro de emissão (o do Hidrogênio é o mais simples). Possíveis energia de emissão do átomo de H.

12 O ESPECTRO DO HIDROGÊNIO O espectro atômico não tem bandas. Ele é constituído de linhas. Não há vibração e rotação no átomo como há na molécula. n

13 Espectro de Absorção vs Emissão

14 Espectro de Absorção vs Emissão

15 ESPECTROS ATÔMICOS (VISÍVEL) Aluminum Argon Calcium Carbon Helium Hydrogen Iron Krypton Magnesium Neon Nitrogen Oxygen Sodium Sulfur Xenon

16 ESPECTROSCOPIA ATÔMICA A importância dos métodos espectroscópicos atômicos para a determinação de metais Figure 1. This diagram illustrates the operation of three common techniques for measuring metals.

17 ETAPAS DOS PROCESSOS ESPECTROFOTOMÉTRICOS ATÔMICOS do solvente NEBULIZAÇÃO (Efeito Venturi /spray aerossol - S/G) ATOMIZAÇÃO átomo gasoso no estado fundamental

18 ATOMIZAÇÃO: Emissão ou Absorção Atômica Etapas da atomização (temperatura): Após a nebulização e evaporação do solvente ocorre a vaporização e a dissociação. Analitos, na fase gasosa, absorvem hn e geram: Moléculas excitadas (poucas que não atomizam), ou Átomos com é excitados (em maior quantidade), ou Íons excitados (alguns cátions e elétrons). Elétrons excitados emitem hn. AS ALTAS TEMPERATURAS PROVOCAM PROCESSOS COMPLEXOS SIMULTÂNEOS

19 A ATOMIZAÇÃO NA CHAMA FONTE DE ENERGIA Atomização por chama Triangulo do fogo (combustão) - Combustível - Oxidante - Iniciador da reação Regiões da chama: 1) Zona de combustão primária (Hidrocarbonetos = cor azul: luminescência C 2, CH, etc) 4) Zona de combustão secundária 3) Entre zonas

20 A ATOMIZAÇÃO NA CHAMA A FORMAÇÃO DA CHAMA E AS REGIÕES DE TEMPERATURA Regiões de Temperaturas da chama GN / Ar 1) 1700 o C 2) 1800 o C 3) 1860 o C 4) 1700 o C COMBUSTÍVEL OXIDANTE

21 A ATOMIZAÇÃO NA CHAMA Combustível Oxidante Temp. ( o C) Vel. Queima* (cm.s -1 ) Gás Natural (GN) Ar GN O H 2 Ar H 2 O Acetileno (C 2 H 2 ) Ar C 2 H 2 O C 2 H 2 PROPRIEDADES DAS CHAMAS Oxido Nitroso (N 2 O) * O fluxo do gás de queima precisa ser regulado com a velocidade de queima

22 ATOMIZAÇÃO NA CHAMA: Atomizador Nebulizador utilizado na espectrome tria de emissão e absorção atômica

23 ATOMIZAÇÃO NA CHAMA: Queimador Utilizado em técnicas de chama (fotometria de emissão atômica e na espectrofotometria de absorção atômica) é construído para fornecer uma chama estequiometricamente ótima. Para a absorção atômica precisa da geometria retilínea. Queimador para EAA