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Espectrofotometria na região UV-VIS. RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA. Comprimento de onda ( λ ) Período (p) = tempo necessário para completar um ciclo Freqüência (f) = ciclos/s ou Hertz. f= c/ λ c = velocidade da luz no vácuo 3.10 10 cm/s. Λ unidades nm = 10 -9 m A= 10 -10 m. - PowerPoint PPT Presentation
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Espectrofotometria na região UV-VIS
RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA
•Comprimento de onda (λ)
•Período (p) = tempo necessário para completar um ciclo
•Freqüência (f) = ciclos/s ou Hertz
f= c/ λ
c = velocidade da luz no vácuo 3.1010 cm/s
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.
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:
1 - A radiação incidente deve ser de frequência equivalente aquela rotacional ou vibracional, eletrônica ou nuclear da molécula,
2 - A molécula deve ter um dipolo permanente ou um dipolo induzido, ou seja, deve haver algum trabalho que a energia absorvida possa fazer.
Interação da radiação com a matéria
energia frequência de infra- visível ultra- raios-X raios- radiante rádio vermelho violeta _______________________________________________________________________________________
Técnica NMR Absorção Absorção Absroção Absorção Técnicas radio- Analítica Microondas Fluorescência Difração métricas Fosforescência Fotometria de chama Espectroscopia de emissão _______________________________________________________________________________________
Interação desintegração vibração e excitação eletrônica dos elétrons desintegração com a do rotação das átomos de uma moléculs internos são do núcleo matéria núcleo moléculas deslocados
_______________________________________________________________________________________
Aplicações da espectroscopia
Rotação
Leis de absorção
IoI1
Transmitânica = It/ Io T% = It/Io x 100
Io = 100I1 = 50
Io = 100 I1 = 50I2 = 25
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 = 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 molarb= caminho ópticocc= concentração
A = absorbância ou absorvância
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
Cu +2 Cu (NH3)4 +2 Cu-DEDC
λmax 800 600 436 ε 20 80 10.000
Absortividade – capacidade da molécula em absorver energia
A = abc
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 + . . .
Máx. de absorção a 525 nm
A= 0,233
a =
Máx. de absorção a 625 nm
A = 0.318 -> a = 0,106/ppm.cm
Corante vermelho Corante azul
Mistura corante azul + vermelhoA 510 nm= 0,183
a = 0,061/ppm.cmMistura:
A 510 nm= 0,317
A625nm = 0,477
a- Espectro de uma lâmpada de luz branca
b- Espectro de uma solução aquosa de azul de bromotimol 10-5 mol L-1 (laranja)
c - Espectro de uma solução etanólica de fluoresceína 10-5 mol L-1 (amarela)
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.
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
Espectro visível da luz de uma lâmpada difratada por uma grade de difração : (a) esquema e (b) fotografia.
Grade de difração
Esquema (a) e fotografia (b) do tubo fotomultiplicador HAMAMATSU - R928
Fotografias de arranjos de diodo com 1024 elementos (detectores de diodo): a. vista de topo; b. vista de perfil.
Detectores
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 UV-Visível http://www.micronal.com.br/artigostecnicos/glossario.pdf
Gary L. Bertrand http://web.umr.edu/~gbert/color/AAcolor.html