Espectrofotometria na região
UV-VIS
RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA
•Comprimento de onda (λ)
f= c/ λ
•Período (p) = tempo
necessário para completar
um ciclo
c = velocidade da luz no vácuo
3.1010 cm/s
•Freqüência (f) = ciclos/s ou
Hertz
Λ unidades
nm = 10-9 m
A= 10 -10 m
Energia (E)
E = h.f => E = h.c/λ
h= constante de Planck
Espectro visível da luz de uma lâmpada difratada por um prisma:
(a) esquema e (b) fotografia.
Exemplo de difração de luz produzida
na natureza.
Interação da radiação com a matéria
O que faz com que alguns raios interajam e outros passem através das
coisas?
Dois requerimentos devem ser observados para que uma determinada
radiação possa ser absorvida por uma molécula:
1A radiação incidente deve ser de frequência equivalente aquela
rotacional ou vibracional, eletrônica ou nuclear da molécula,
2A molécula deve ter um dipolo permanente ou um dipolo induzido,
ou seja, deve haver algum trabalho que a energia absorvida possa fazer.
Aplicações da espectroscopia
Rotação
Leis de absorção
Io
I1
I1 = 50
Io = 100
Io = 100
I1 = 50
Transmitânica = It/ Io
I2 = 25
T% = It/Io x 100
Pierre Bouguer (1729) e de Johann Heindrich Lambert (1760) duas
leis fundamentais:
- A intensidade de luz (monocromática) transmitida por um corpo
homogêneo é proporcional à intensidade de luz incidente. Isto é:
- A intensidade de luz (monocromática) transmitida decresce
exponencialmente com o aumento da espessura da camada do
corpo homogêneo
It/Io = 10 –cba
onde
c= concentração;
ba= constante
T = 10-cba
log T = log 10 -cba
log T = -cba log 10
log T = -cba
-log T = cba
log 1/T = cba
log Io/It = cba
log Io/It = Absorbância
Lei de Lambert- Beer
A = absorbância ou absorvância
A = ε b c qdo a concentração é expressa em moles/L
ou
A = a b c qdo a concentração é expressa em outra
unidade
a/ ε = absortividade/absortividade molar
b= caminho ópticoc
c= concentração
Representação gráfica da Lei de Beer, para
soluções de KMnO4 em l = 545 nm e um
caminho óptico de 1 cm.
a) Em %Transmitância %T versus c
a) b) Em Absorbância A versus c
Absortiviade (a) ou absortividade molar
Característica de uma substância para um determinado comprimento de onda
e um determinado solvente
λmax
ε
Cu +2
800
20
Cu (NH3)4 +2
600
80
Cu-DEDC
436
10.000
A = abc
Absortividade – capacidade da molécula em absorver energia
Fenômenos envolvidos quando um feixe (monocromático) de radiação incide
sobre uma cubeta contendo uma solução que absorve no comprimento de
onda incidente.
Io = Ir + Ie + Ia + It
Io = Ia + It
Io = Intensidade do feixe incidente,
Ir = Intensidade do feixe refletido, resultado das diferenças do índice de refração
entre o absorvedor e o ambiente,
Ie = Intensidade do feixe espalhado, resultado de um meio não homogêneo
(suspensão) e/ou de flutuações térmicas,
Ia = Intensidade do feixe absorvido pelo meio
It = Intensidade do feixe transmitido.
Espectro de absorção do permanganato de potássio
A amostra (1) tem 66mg/L de concentração. As demais (2),(3),(4) e (5) foram
diluídas para (0.8), (0.6), (0.4) e (0.2) da concentração da primeira amostra,
respectivamente.
Se várias substâncias absorverem a a radiação,há um efeito aditivo:
Abs = a1b1C1 + a2b2C2 + . . .
Corante vermelho
Corante azul
Máx. de absorção a 525 nm
A= 0,233
a=
A 510 nm= 0,183
a = 0,061/ppm.cm
Máx. de absorção a 625 nm
A = 0.318 -> a = 0,106/ppm.cm
Mistura corante azul + vermelho
Mistura:
A 510 nm= 0,317
A625nm = 0,477
Figura 1 - a. conjunto dos comprimentos de onda correspondentes ao
espectro de emissão de uma lâmpada de tungstênio-halogênio (luz branca);
b. região espectral transmitida por uma solução de azul de bromotimol e o
respectivo espectro de absorção; c. região espectral transmitida por uma
solução de solução amarela de fluoresceína e o respectivo espectro de
absorção.
a- Espectro de uma
lâmpada de luz
branca
b- Espectro de uma
solução aquosa de
azul de bromotimol 105 mol L-1 (laranja)
c - Espectro de uma
solução etanólica de
fluoresceína 10-5 mol L-1
(amarela)
Erro fotométrico
INSTRUMENTAÇÃO
Esquema Básico de um Instrumento para Medir a Absorção
Sistema de Feixe Simples
Sistema de Feixe Duplo
Fontes de radiação UV-VIS
Lâmpada de Tungstênio e Tungstênio-Halogênio: O filamento da lâmpada de
tungstênio vaporiza-se e esses vapores fixam-se na face interna do bulbo da
lâmpada.
Lâmpada de Deutério: Normalmente usa-se a lâmpada de deutério para
comprimentos de onda entre 180 a 370nm.
Monocromadores
Filtros, Filtros de interferência, Prismas , Grades de difração
Grade de difração
Espectro visível da luz de uma lâmpada difratada por uma grade
de difração : (a) esquema e (b) fotografia.
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
Esquema óptico de um espectrofotômetro com detector de arranjo de diodos
Vê-se neste esquema duas fontes de radiação, as lâmpadas de deutério e de tungstênio, cujas emissões são
focalizadas através de uma lente sobre a amostra. Portanto, todo o espectro de emissão da lâmpada incide
sobre a mesma, sendo que a radiação incidente será, em parte, absorvida. Esta radiação que atravessou a
amostra (transmitida ou emergente) irá incidir sobre uma lente que focaliza o feixe sobre uma fenda, e desta
sobre uma grade de difração. Esta grade irá difratar a radiação, separando os seus diferentes comprimentos de
onda, sendo que cada um deles irá incidir sobre um diodo do arranjo. Este diodo, ao ser irradiado, produz uma
corrente elétrica cuja magnitude depende da intensidade da emissão (novamente aqui se aplica o efeito
fotoelétrico). Através de um circuito de calibração adequado, esta corrente será transformada em absorbância
nos diferentes comprimentos de onda, resultando no que se convenciona chamar de espectro de absorção.
Exemplo de espectro obtido com detector de arranjo de diodos
Créditos:
Chemkeys : http://www.chemkeys.com/bra/index.htm
Micronal Termos e Significados em análises espectrofotométricas UVVisível http://www.micronal.com.br/artigostecnicos/glossario.pdf
Gary L. Bertrand http://web.umr.edu/~gbert/color/AAcolor.html