ANALÍTICA V 1º semestre de Aula 4: ESPECTROSCOPIA. Prof. Rafael Sousa. Notas de aula:

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1 ANALÍTICA V 1º semestre de 2013 Aula 4: ESPECTROSCOPIA Espectrofotometria no UV-Vis Vis - Parte I Prof. Rafael Sousa Departamento de Química - ICE rafael.arromba@ufjf.edu.br Notas de aula:

2 Terminologias (IUPAC, Compendium of Chemical Terminology, Gold Book, 2012) ESPECTROFOTOMETRIA ESPECTROSCOPIA ESPECTROMETRIA

3 ESPECTROFOTOMETRIA no UV-Vis ABSORÇÃO e EMISSÃO MOLECULAR Plano de aula: - Definição de espectrofotometria - Aspectos conceituais da ABSORÇÃO MOLECULAR - Medidas de absorção e análises quantitativas - Instrumentos para análises espectrofotométricas - Aspectos práticos - Luminescência (não será estudado) Fluorescência e Fosforescência

4 Bibliografia recomendada Análise Instrumental F Cienfuegos, D Vaitsman; 2000 Vogel-Análise Química Quantitativa GH Jeffrey e col., 6 a ed., Guanabara Koogan, Rio de Janeiro, 2002 Análise Química Quantitativa D. Harris; 7 a ed., 2008 Principles ofinstrumental Analysis DA Skoog, FL Holler, TA Nieman; 5 th ed., 1998 Tutoriais dos fabricantes de espectrofotômetros Fundamentals of Analytical Chemistry DA Skoog, DM West, FL Holler; 5 th ed., 1998

5 Espectrofotometria -Introdução LUZ Análise química (métodos espectroscópios) MATÉRIA Diferentes substâncias interagem de forma diferente com a RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA

6 Espectrofotometria -Introdução Espectro obtido para o Β-caroteno Espectro obtido para Ag coloidal Possível definição para espectrofotometria metria : Medida da luz que é absorvidaou ou emitida por uma espécie química

7 Espectrofotometria -Introdução Aplicações: ANALITOS ORGÂNICOS Alguns exemplos: - Compostos nitrogenados -Fármacos (ác. acetil salicílico) -Fenóis - Gorduras (colesterol) ANALITOS INORGÂNICOS Alguns exemplos: - Íons como fosfato, nitrato e sulfato -Amônia - Elementos metálicos em geral, na forma de complexo

8 Entendendo o contexto O espectro eletromagnético LUZ É RADIAÇÃO! (nm) luz visível + outras frequencias FORMAS DE ENERGIA

9 Aspecto ondulatório da radiação eletromagnética Relação entre comprimentos de onda e energia Ondas com diferentes comprimentos de onda (λ) diferentes cores (Vis) Análises instrumentais: medidas de frações específicas de luz (visível ou não) MÁXIMOS DE ABSORÇÃO

10 Aspecto ondulatório da radiação eletromagnética Relação entre comprimentos de onda (λ) e energia (E) Modelo matemático h= constante de Planck (6, Js) h c E = h ν= c= veloc. luz no vácuo (2, ms -1 ) λ Eé é inversamente proporcional ao λ

11 Na espectrofotometria os máximos de absorção são a principal diferença que se observa no espectro de substâncias diferentes: fenômeno menos energético Espectro obtido para o Β-caroteno Espectro obtido para Ag coloidal O que faz a absorção da luz ser diferente?

12 São os Grupos cromóforos! As substâncias absorverem radiação por causa dos Grupos Cromóforos São os grupos funcionais com absorção característica na região do ultra-violetaou ou do visível Ex: Carboxila (-COOH): nm Absorve em vários comprimentos de onda diferentes (vários grupos funcionais)

13 As substâncias absorverem radiação por causa dos Grupos Cromóforos Outros grupos cromóforos: Carboxila (-COOH): nm Aldeído (-CHO): 210; Amino(-NH 2 ): 195 Haletos(-Br: 208) Dissulfeto(-S-S-): 194; 255 Ester (-COOR): 205 Éter (-O-): 185 Nitro (-NO 2 ): 210 Nitroso (-NO): 302 Tiocarbonila(=C=S-): 205 Tioeter(-S-): 194; 215 Tiol (-SH): 195 Substâncias diferentes Diferentes grupos funcionais Elétrons: transições eletrônicas

14 As substâncias absorverem radiação por causa dos Grupos Cromóforos Cada transição eletrônica vem acompanhada de uma transição rotacional e vibracional Espectros na forma de banda perfil depende do meio Níveis de energia vibracional Níveis de energia eletrônicos

15 As substâncias absorverem radiação por causa dos Grupos Cromóforos Processos de absorção da radiação envolvem: Transições eletrônicas (UV-Vis) Transições vibracionais Envolvem diferenças energéticas menores Cada nível de ENERGIA VIBRACIONAL: Subníveis de ENERGIA ROTACIONAL Envolvem diferenças energéticas ainda menores

16 ESPECTROS de substâncias de tiposdiferentes também tem perfis diferentes EspectroMETRIA ATÔMICA (vapor) EspectroFOTOMETRIA MOLECULAR (vapor ou solução)

17 PARA CASA C1 - Explicar porque os espectros abaixo apresentam perfis diferentes, considerando que os espectros de absorção moleculares são geralmente bandas enão picosestreitos.

18 Como MEDIR a absorção da luz NO LABORATÓRIO? Pode-se usar faixas específicas do espectro!

19 O processo de absorção da luz no laboratório 1ª etapa: excitação eletrônica da molécula M M + hv M* 2ª etapa: relaxação M* M M + calor M* M + M (fotodecomposição) M* M M + hv (luminescência)

20 Medida de absorção e análise quantitativa Medidas de absorção (A): - Obtidas a partir de medidas de transmitância(t) -Quanto menora transmitância, maior a absorbância A=-log T=+log P 0 /P A absorbância aumenta com a concentração da espécie absorvedora - depende da substância (absortividade molar) - depende do espaço físico ocupado pela amostra (caminho óptico)

21 Medida de absorção e análise quantitativa Representação gráfica para soluções de KMnO 4 em λ = 545 nm e um caminho óptico de 1 cm. a) Em %Transmitância versus c b) Em Absorbância versus c