Espectros de Absorção

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1 Espectros de Absorção Rui Pedro Lousa das Neves Bioquímica Grupo 3 Coimbra 21 /4/99

2 Introdução Este trabalho prático trabalhos consistiu no estudo, análise e interpretação do espectro de absorção de espécies químicas, em solução, que contendo iões metálicos. Assim, de uma forma sintética os objectivos destes dois trabalhos são: correlacionar os comprimentos de onda ( λ ) da cor absorvida com a cor observada ( = cor apresentada pela solução). estabelecer uma relação entre a absorvância e as diferentes molaridades de uma mesma solução. Para este trabalho é necessário ter também em conta a Lei de Beer-Lambert, que nos permite a determinação de molaridades de soluções a partir do espectro de absorção dessas mesmas soluções. Cálculos Preparação de soluções Solução de Cu(NO 3 ) 2. 3H 2 O Concentração C pretendida = 0,2 M Volume v = 100 ml M (Cu(NO 3 ) 2. 3H 2 O) = 241,60 g/mol n = C. v n = 0,02 mol m = n. M m = 4,832 g As diluições feitas desta solução foram diluições com o objectivo de obter metade da concentração inicial, assim sendo, e para um volume final de 10ml : Diluição Volume retirado da solução 0,2 M 5 ml 2,5 ml 1,25 ml 0,625 ml Concentração 0,1 M 0,05 M 0,025 M 0,0125 M

3 Resultados : λ Cu(NO 3 ) 2 Ni(NO 3 ) 2 Ni(NO 3 ) 2 + NH ,203 1,059 0, ,167 0,475 0, ,153 0,211 0, ,166 0,185 0, ,155 0,153 0, ,157 0,155 0, ,181 0,161 0, ,226 0,187 0, ,316 0,255 0, ,474 0,364 0, ,728 0,472 0, ,683 0,478 0, ,491 0,514 0,63 Os gráficos seguintes referem-se aos resultados apresentados no quadro Nitrato de Cobre 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 c.d.o.(nm) Gráfico 1

4 Nitrato de Niquel 1,200 1,000 0,800 0,600 0,400 0,200 0,000 c.d.o. (nm) Gráfico 2 Nitrato de Niquel + Amoníaco 0,700 0,600 0,500 0,400 0,300 0,200 0,100 0,000 c.d.o. (nm) Gráfico 3

5 Transmitância: λ Cu(NO 3 ) , , , , , , , , , , , , ,2 O gráfico que se segue refere-se aos valores apresentados no quadro anterior Nitrato de Cobre Transmitância c.d.o. (nm) Gráfico 4

6 Relação entre a concentração e a absorvância: Concentração aos 675 nm 0,2 M 0,240 0,1 M 0,118 0,05 M 0,056 0,025 M 0,020 0,0125 M 0,002 Relação concentração/absorvância 0,302 0,252 0,202 0,152 0,102 0,052 y = 1,2617x - 0,0106 R 2 = 0,9991 0,002 0,013 0,063 0,113 0,163 0,213 Concentração (M) Gráfico 5 Conclusões Podemos dizer que o trabalho realizado correspondeu ás expectativas. Os resultados obtidos não fugiram dos esperados e o trabalho correu bem. Sobre ele podemos tirar algumas conclusões: a primeira prende-se com o que se pretendia obter no primeiro objectivo. Isto é, existe de facto uma correlação entre a radiação absorvida e a cor que a substância apresenta. A cor exibida por um qualquer objecto (solução neste caso) é a que se obtém ao retirar-se á luz incidente as radiações que são absorvidas. Assim se uma amostra absorver preferencialmente em comprimentos de onda na ordem dos 675 nm (como é o caso do nitrato de cobre), aos quais corresponde uma radiação de cor alaranjada, transmite nos retantes e por isso a cor apresentada pela solução será azul. É esta relação de complementariedade entre algumas cores que nos permitem construir os diagramas de cores complementares. Se atentarmos a um qualquer desses diagramas, podemos observar que as cores referidas encontram-se em posição diametralmente opostas evidenciando isso a relação referida.

7 De resto a relação entre absorvância e transmitância fica bem demostrada no gráfico seguinte embora sem qualquer valor quantitativo visto que as unidades utilizadas no eixo dos yy não são as correctas. Nele podemos ver que para uma mesma solução (nitrato de cobre), as radiações menos absorvidas são as mais transmitidas e são estas que dão a cor a solução. Relação transmitância/absorvância Transmitância c. d. o. (nm) Esta relação vs Transmitância é-nos também dada pela expressão metemática: : A = ε.c.l = log ( I o / I t ) A = - log T T = 10 -A T = I o / I t ε - Absorvitividade molar c Concentração molar l Espessura da célula I o Intensidade da luz incidente I t intensidade da luz transmitida Um outro exemplo que se observou foi a cor da solução de nitrato de níquel: verde contrastando com as radiações mais absorvidas pela solução. Esta solução absorve preferencialmente radiações de comprimento de onda na ordem dos nm e ainda dos nm correspondendo estas a radiações de cor violeta e vermelho respectivamente. Através do diagrama de cores complementares podemos observar que a cor que se encontra diametralmente oposta ás referidas é o verde : cor apresentada pela solução. No que respeita à parte do trabalho relacionada com o estudo da influência da concentração na transmitância (aspectos quantitativos) verificámos que há uma relação directa entre estas duas variáveis. Esta relação linear é-nos fornecida pela Lei de Beer-Lambert, cuja expressão geral é dada por: A = ε. c. l

8 Podemos, facilmente, relacionar esta expressão com a equação da recta obtida no gráfico traçado. O gráfico obtido teria de passar pela origem, contudo o erro cometido pode ser desprezado. y = 1,2617. x + 0,0106 A = ε. l. c desprezável Através desta relação seria possível extrapolar ou imtrapolar com vista saber a concentração desconhecida de uma solução, sabendo a sua absorvância, a sua absorvitividade molar (ε ) e a espessura da célula (l). Ou, por outo lado, calcular a absorvância sabendo todas os outros factores da expressão. Quanto ao ensaio relativo á solução primeiramente aquosa e posteriormente em amoníaco de nitrato de níquel, verificámos logo a partida uma diferença na cor: enquanto a primeira apresentava uma coloração verde( já referida anteriormente) a segunda apresentava-se com uma cor azul escura. Após a observação dos gráficos da absorvância das duas soluções viemos a reforçar o observado anteriormente. As soluções apresentavam absorvância máxima para os seguintes comprimentos de onda: ( radiações violeta) e nm ( radiações vermelho e alaranjado) e a segunda: nm ( radiações verde, amarelo, alaranjado e vermelho). É de notar que a espécie química em solução não é a mesma. Sendo Ni(H 2 O) 6 2+ na solução aquosa e Ni(NH 3 ) 6 2+ na de amoníaco, e a excitação de electrões no átomo central faz com que eles ocupem orbitais d com diferentes orientações espaciais aumentando ou diminuindo as repulsões electónicas entre eles e as nuvens dos ligandos causa um desdobramento das orbitais d causa uma alteração das interacções com os ligandos. Relacionadas com esses aumentos ou diminuições de repulsões, surgem também aumentos ou diminuições da energia de certas orbitais. Falamos então num desdobramento das orbitais d pois estas ficam agrupadas segundo dois níveis distintos de energia. Sendo assim, como as diferentes energias dependem dos ligandos, é fácil de compreender o porquê de espectros tão diferentes. Bibliografia Chang, Raymond, Química, McGraw-Hill, Gil, Victor, Química, 12º Ano, Plátano Editora, Lisboa,1996