Métodos Instrumentais de Análise Química (Licenciatura) & Eng. Alimentos Segundo Semestre/2014 Prof. Wendell 1 Introdução à Química Analítica SINAL MÉTODO INSTRUMENTAL Emissão de radiação Absorção de radiação Espalhamento de radiação Difração da radiação Rotação da radiação Espectroscopia de Emissão (UV, Visível, Raios-X), Fluorescência, Fosforescência, Luminescência Fotometria, (raios-x, UV, VIS, NIR, IR), RMN Turbidimetria, Nefelometria, Espectroscopia Raman Difração de Raios-X, Difração de elétrons Polarimetria, Dicroísmo Circular Potencial de eletrodo Carga elétrica Corrente elétrica Resistência elétrica Massa Razão massa-carga Taxa de reação Radioatividade Propriedades térmicas Potenciometria, Cronopotenciometria Coulometria Polarografia, Voltametria, Amperometria Condutometria Gravimetria (microbalança de quartzo) Espectrometria de Massas Métodos Cinéticos Ativação e Métodos de Diluição Isotópica Métodos Entalpimétricos, termogravimetria, DSC, DTA Métodos de Separação (Cromatografia e Eletroforese) 2 Métodos Espectroquímicos 3 1
Óptica Geométrica A Velocidade da Luz Galileu Galilei (~1600) Albert Abraham Michelson c = 299792,5 km s -1 Armand H. L. Fizeau (1849) v = 312000 km s -1 c = 2,997925 10 8 m s -1 (vácuo) 4 Óptica Geométrica A Velocidade da Luz Jean Bernard Leon Foucault (1850) v (ar) = 299706 km s -1 v (H 2 O) = 225000 km s -1 5 Óptica Geométrica Dispersão Luz Branca f f 6 2
Óptica Ondulatória Radiação Eletromagnética Freqüência Comprimento de onda Número de Onda c v n : freqüência (s -1 ou Hz) : Comprimento de Onda (m) 7 Óptica Ondulatória Variação do comprimento de onda 8 Óptica Ondulatória O Espectro Eletromagnético 9 3
Óptica Ondulatória O Espectro Eletromagnético 10 Óptica Quântica A luz é tratada como pacotes de energia (E) chamados fótons E hv ou hc E Max Planck A. Einstein 11 Óptica Quântica Átomo de Bohr 12 4
Óptica Quântica Átomo de Bohr 13 Absorção/Emissão Linhas de Emissão do Sódio 14 Radiação na Faixa do Visível Cores Complementares 15 5
Lei de Bouguer-Lambert-Beer P P 0 16 Transmissão/Absorbância de radiação A = log (P/P 0 ) = - log T T = P 0 P Sem absorção: P 0 = P A = 0 T = 10% = 0,10 A = 1 T = 1% = 0,01 A = 2 A = log (P/P 0 ) = - log T = bc A = bc = absortividade molar (M -1 cm -1 ) b = comprimento do caminho óptico C = concentração molar (mol/l) Lei de Beer-Lambert ou Lambert-Beer 17 18 6
Espectro de Absorção 19 Lei de Lambert-Beer A bc A absortividade molar de um composto é 1,2 10 3 M -1 cm -1 no comprimento de onda do seu máximo de absorção. Calcule a concentração dessa substância que pode ser medida no espectrofotômetro com célula de 1 cm. Considere que a leitora de absorbância acusou um valor de 0,850. 20 Em etanol, a acetona apresenta uma absortividade molar de 2750 M -1 cm -1 em 366 nm. Que faixa de concentração de acetona pode ser determinada, se a %T de soluções estão no intervalo de 10 a 90% e a cela usada tem 1,25 cm? 21 7
22 FONTE DE RADIAÇÃO SELEÇÃO DO I 0 I DETECTOR FONTE DE RADIAÇÃO I 0 I SELEÇÃO DO DETECTOR 23 Fontes de Radiação Tungstênio/ halogênio D 2 ou H 2 Vis UV 24 8
Exemplos de Fontes de Exemplos de Fontes de Radiação Lâmpada de filamento de tungstênio; Lâmpada de quartzo-iodo; Lâmpada de descarga de hidrogênio ou de deutério; Lâmpada de cátodo oco FONTE DE RADIAÇÃO SELEÇÃO DO I 0 I DETECTOR Monocromador (único comprimento de onda) Policromador (múltiplos comprimentos de onda) 26 Monocanal 27 9
Espectrofotômetro mono-feixe Monocanal com célula de referência 29 Espectrofotômetro duplo-feixe 10
Seleção do Comprimento de Onda 31 Arranjo de Diodos 32 Seleção do Comprimento de Onda 33 11
FONTE DE RADIAÇÃO SELEÇÃO DO P P 0 DETECTOR Amostra 34 35 Fontes de Radiação... complementando: Diodos Emissores de Luz (LED); Laser (Light amplification by stimulated emission of radiation) 36 12
37 Detectores Foto-Detectores Tubos Fotomultiplicadores Fotodiodos Fototransistores Dispositivos de Carga Acoplada (CCD) Térmicos Resistores dependentes de Radiação (LDR) Termopares 38 Detectores Fotografias de arranjos de diodo com 1024 elementos (detectores de diodo): a. vista de topo; b. vista de perfil. Esquema (a) e fotografia (b) do tubo fotomultiplicador HAMAMATSU - R928 39 13
Filtros 40 - Instrumentação FONTE DE RADIAÇÃO SELEÇÃO DO I 0 I DETECTOR FONTE DE RADIAÇÃO I 0 I SELEÇÃO DO DETECTOR 41 Na determinação espectrofotométrica de ferro em medicamentos, obteve-se a seguinte curva de calibração para uma série de padrões previamene preparados. Resposta (Espectrofotômetro) 0,8 0,7 y = 0,0006 + 0,1391 x 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0-0,1 0 1 2 3 4 5 Concentração (mg/l 42 14
Em seguida, duas amostras reais foram analisadas. Para a primeira amostra, uma alíquota de 10 ml foi transferida para um balão volumétrico de 1000 ml. A leitura da amostra diluída acusou absorbância igual a 0,500. Qual a concentração de ferro na amostra? 43 Para a segunda amostra, uma alíquota de 25 L foi transferida para um balão volumétrico de 1000 ml. A leitura da amostra diluída acusou absorbância igual a 0,750. Qual a concentração de ferro na amostra? 44 15