QUI346
ESPECTROMETRIA ATÔMICA
EMISSÃO
ABSORÇÃO
20/09/2014
Mauricio X. Coutrim
ENERGIA RADIANTE
Quantidades discretas de energia radiante (quantum,
E = h.n) absorvida pelos átomos promovem elétrons
de um nível de energia fundamental para um nível
excitado.
Esses elétrons tendem a retornarem aos estados de
energia iniciais (processos de relaxação) emitindo
energia radiante (h.n).
20/09/2014
Mauricio X. Coutrim
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.
EMISSÃO ATÔMICA
Uma experiência envolvendo
átomos de metal alcalino
20/09/2014
Fonte: Krug, FJ.
Fundamentos de
Espectroscopia Atômica:
http://web.cena.usp.br/apost
ilas/krug/AAS%20fundamen
tos%20te%C3%B3ricos%20
FANII.pdf
Mauricio X. Coutrim
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)
20/09/2014
Mauricio X. Coutrim
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)
20/09/2014
Mauricio X. Coutrim
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
Distribuição Eletrônica
vs Níveis de Energia
20/09/2014
Mauricio X. Coutrim
Transições eletrônicas do Na
20/09/2014
Mauricio X. Coutrim
Transições eletrônicas do Na
20/09/2014
Mauricio X. Coutrim
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).
20/09/2014
Possíveis energia de
emissão do átomo de H.
Mauricio X. Coutrim
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
20/09/2014
Mauricio X. Coutrim
Espectro de Absorção vs Emissão
20/09/2014
Mauricio X. Coutrim
Espectro de Absorção vs Emissão
20/09/2014
Mauricio X. Coutrim
ESPECTROS ATÔMICOS (VISÍVEL)
Aluminum
Argon
Calcium
Carbon
Helium
Hydrogen
Iron
Krypton
Magnesium
Neon
Nitrogen
Oxygen
Sodium
Sulfur
Xenon
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.
20/09/2014
Mauricio X. Coutrim
ETAPAS DOS PROCESSOS
ESPECTROFOTOMÉTRICOS ATÔMICOS
do solvente
NEBULIZAÇÃO
(Efeito Venturi /spray
→ aerossol - S/G)
átomo gasoso no
estado fundamental
ATOMIZAÇÃO
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
20/09/2014
Mauricio X. Coutrim
A ATOMIZAÇÃO NA CHAMA
FONTE DE ENERGIA
Atomização por chama
Regiões da chama:
1) Zona de combustão primária
(Hidrocarbonetos = cor azul:
luminescência C2, CH, etc)
4) Zona de combustão secundária
3) Entre zonas
Triangulo do fogo
(combustão)
-
Combustível
Oxidante
Iniciador da reação
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Mauricio X. Coutrim
A ATOMIZAÇÃO NA CHAMA
A FORMAÇÃO
DA CHAMA E
AS REGIÕES
DE
TEMPERATURA
Regiões de
Temperaturas da
chama GN / Ar
1) 1700 oC
2) 1800 oC
3) 1860 oC
4) 1700 oC
COMBUSTÍVEL
20/09/2014
OXIDANTE
Mauricio X. Coutrim
A ATOMIZAÇÃO NA CHAMA
PROPRIEDADES DAS CHAMAS
Combustível
Oxidante
Temp. (oC)
Vel. Queima*
(cm.s-1)
Gás Natural (GN)
Ar
1700 – 1900
39 -43
GN
O2
2700 – 2800
370 – 390
H2
Ar
2000 – 2100
300 – 440
H2
O2
2550 – 2700
900 – 1400
Acetileno (C2H2)
Ar
2100 – 2400
158 – 266
C2H2
O2
3050 – 3150
1100 – 2480
C2H2
Oxido Nitroso
(N2O)
2600 – 2800
285
* O fluxo do gás de queima precisa ser regulado com a velocidade de queima
20/09/2014
Mauricio X. Coutrim
ATOMIZAÇÃO
NA CHAMA: Atomizador
Nebulizador
utilizado na
espectrome
tria de
emissão e
absorção
atômica
20/09/2014
Mauricio X. Coutrim
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.
20/09/2014
Queimador para EAA
Mauricio X. Coutrim