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Métodos Instrumentais em Análise de Alimentos
Profa. Márcia Maria dos Anjos Szczerepa
2015
Tecnologia de Alimentos
Quais são os pré-requisitos para se avaliar uma amostra por
Espectrofotometria UV-Vis?
A espécie química a ser analisada deve apresentar cor ou poder
ser convertida em uma espécie química que produza cor.
Quais são os Princípios das análises por espectrofotometria UV-Vis?
A técnica se baseia na absorção de radiação eletromagnética pelos
analitos: os analitos absorverão radiações de comprimentos de onda
específicos, e poderão ser avaliados por seus espectros.
Como funciona a instrumentação para espectrofotometria UV-Vis?
4
Instrumentação:
- Fonte de radiação;
- Seleção do comprimento de onda;
- Suporte ou recipiente para amostra;
- Detectores do sinal;
- Processadores do sinal;
- Dispositivo de leitura.
5
Instrumentação
- Fonte de radiação:
Característica: radiação contínua cuja potência não varie
bruscamente em uma faixa considerável de comprimento de onda.
Região do UV: Lâmpadas de Deutério e Hidrogênio - uma descarga elétrica
provoca a dissociação do deutério e a emissão de radiação UV de 200 a 400 nm.
Tempo de vida: 1.000 h.
Região do VIS: Lâmpadas de Filamento de Tungstênio - abrange a faixa de
320 a 2500 nm. Tempo de vida: 10.000 h.
Região UV-VIS: Lâmpada de Arco de Xenônio - Dois eletrodos montados em
um bulbo na qual forma-se um pequeno arco o qual emite luz de extrema
intensidade. O bulbo é preenchido com gás xenônio tornando-se ionizado e
atingindo elevada pressão.
Deutério e
Hidrogênio
Xenônio Tungstênio
8
Instrumentação
- Seleção do comprimento de onda:
Característica:
Necessário radiação constituída de um grupo estreito de .
Em uma situação ideal, o feixe seletor de  deveria ser composto de
radiação em um único  (nenhum seletor de  real aproxima-se do
ideal e tem-se uma banda com mais de um ).
Filtros = fixo,
Monocromadores = permite fazer varredura.
Fotômetros (filtros) e Espectrofotômetros (monocromadores).
9
Instrumentação
-Seleção do comprimento de onda:
Filtros: Selecionam uma banda estreita de comprimento de onda
desejado.
Monocromador: permite fazer varredura espectral.
Monocromadores de prisma ou rede de difração: dispersam a
radiação nos λ que a compõem e selecionam o comprimento de onda
desejado para a análise. Atualmente são usados os monocromadores
de rede de difração.
O monocromador possui 2
fendas:
Fenda de entrada: reduz a
área de seção reta do feixe
incidente de radiação.
Fenda de saída: seleciona o λ de radiação que irá
incidir sobre a amostra
Instrumentação
-Seleção do comprimento de onda:
ESQUEMA DE UMA REDE DE DIFRAÇÃO DE UM MONOCROMADOR E O SEU FUNCIONAMENTO
Uma rede de difração é uma rede metálica constituída de
ranhuras paralelas cujo número pode variar de 10.000 a 30.000
linhas/cm.
Espectro visível da luz de uma lâmpada difratada por uma rede
de difração: (a) esquema e (b) fotografia.
a b
Instrumentação
-Seleção do comprimento de onda:
12
Instrumentação
- Suporte ou recipiente para amostra:
Característica:
Precisam ser de material que
deixe passar radiação na região espectral
de interesse.
Cuidados de limpeza antes e
após o uso é obrigatório:
Impressões digitais, gordura ou
outros depósitos nas paredes alteram as
características de transmissão. Nunca
secar em estufa ou chama: pode causar
danos físicos ou uma mudança no
caminho óptico.
Padrão: 1 cm (10 mm) de caminho óptico ou largura.
1 mm 2 mm 5 mm 10 mm 20 mm 50 mm 100 mm40 mm
Materiais utilizados na fabricação das cubetas:
•Vidro: uso em VIS - não se usa em UV pois absorve este tipo de radiação;
•Quartzo: uso em UV ou com materiais corrosivos;
•Poliestireno: descartável; 340 nm < λ < 800 nm;
•Polimetacrilato: descartável; 280 nm < λ < 800 nm.
Instrumentação
- Suporte ou recipiente para amostra:
15
Instrumentação
- Detectores do sinal:
Transdutores que convertem a energia radiante em sinais elétricos:
O transdutor ideal: alta sensibilidade, alta relação sinal-ruído,
resposta constante sobre um intervalo considerável de comprimento de
onda, resposta rápida e sinal de saída igual a zero na ausência de
iluminação.
Fotomultiplicadora:
A radiação incide sobre as placas
metálicas e estas induzem uma corrente elétrica.
Pelo fato de estarem interligadas e de uma
diferença de potencial estar sendo aplicada
entre elas, a corrente é Amplificada e o sinal de
corrente elétrica é detectado e registrado.
16
Instrumentação
- Detectores do sinal:
Arranjo de diodos:
Formado por elementos fotossensíveis. A luz incidente nos
elementos geram cargas as quais geram corrente. Com isso a corrente
de cargas resultante é integrada produzindo uma voltagem
proporciona à intensidade radiante.
17
Instrumentação
- Processadores do sinal e Dispositivo de leitura:
Processadores do sinal:
Dispositivo eletrônico que amplifica o sinal elétrico do transdutor.
Pode realizar operações matemáticas sobre o sinal: diferenciação,
integração, conversão logarítmica.
Dispositivos de leitura: computadores com softwares especializados.
18
Instrumentação
- Feixe único:
19
Instrumentação
- Feixe duplo:
20
Aplicações Quantitativas
- Aplicável a espécies absorventes;
- Aplicável a espécies não-absorventes: uso de reagentes que reagem
seletivamente com a espécie não-absorvente para fornecer espécies
absorventes na região do UV-VIS.
Exemplos:
- íon tiocianato para ferro, cobalto e molibdênio;
- ânion peróxido de hidrogênio para titânio, vanádio e cromo;
- dimetilglioxima para níquel;
- dietilditiocarbamato para cobre;
- difenilditiocarbazona para chumbo.
21
Aplicações Quantitativas
- Detalhes da análise:
As primeiras etapas de uma análise na região do UV-VIS
envolvem o estabelecimento de condições de trabalho e a
preparação de uma curva de calibração para relacionar a
absorbância com a concentração.
Primeiro - seleção do comprimento de onda: máximo de
absorbância – máxima sensibilidade (absorbância por unidade de
concentração é a maior possível neste ponto).
Nesta região, se a concentração é adequada, a Lei de Beer
(absorbância é proporcional a concentração) é perfeitamente
seguida.
22
Aplicações Quantitativas
Variáveis que influenciam a absorbância:
- natureza do solvente;
- pH da solução;
- temperatura;
- concentração de eletrólitos;
- presença de substâncias interferentes.
Os efeitos dessas variáveis precisam ser conhecidos.
As condições devem ser escolhidas de modo que a absorbância
não seja influenciada por variações pequenas e sem controle.
Aumento do caminho
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Uv vis

  • 1. Métodos Instrumentais em Análise de Alimentos Profa. Márcia Maria dos Anjos Szczerepa 2015 Tecnologia de Alimentos
  • 2.
  • 3. Quais são os pré-requisitos para se avaliar uma amostra por Espectrofotometria UV-Vis? A espécie química a ser analisada deve apresentar cor ou poder ser convertida em uma espécie química que produza cor. Quais são os Princípios das análises por espectrofotometria UV-Vis? A técnica se baseia na absorção de radiação eletromagnética pelos analitos: os analitos absorverão radiações de comprimentos de onda específicos, e poderão ser avaliados por seus espectros. Como funciona a instrumentação para espectrofotometria UV-Vis?
  • 4. 4 Instrumentação: - Fonte de radiação; - Seleção do comprimento de onda; - Suporte ou recipiente para amostra; - Detectores do sinal; - Processadores do sinal; - Dispositivo de leitura.
  • 5. 5 Instrumentação - Fonte de radiação: Característica: radiação contínua cuja potência não varie bruscamente em uma faixa considerável de comprimento de onda. Região do UV: Lâmpadas de Deutério e Hidrogênio - uma descarga elétrica provoca a dissociação do deutério e a emissão de radiação UV de 200 a 400 nm. Tempo de vida: 1.000 h. Região do VIS: Lâmpadas de Filamento de Tungstênio - abrange a faixa de 320 a 2500 nm. Tempo de vida: 10.000 h. Região UV-VIS: Lâmpada de Arco de Xenônio - Dois eletrodos montados em um bulbo na qual forma-se um pequeno arco o qual emite luz de extrema intensidade. O bulbo é preenchido com gás xenônio tornando-se ionizado e atingindo elevada pressão.
  • 7.
  • 8. 8 Instrumentação - Seleção do comprimento de onda: Característica: Necessário radiação constituída de um grupo estreito de . Em uma situação ideal, o feixe seletor de  deveria ser composto de radiação em um único  (nenhum seletor de  real aproxima-se do ideal e tem-se uma banda com mais de um ). Filtros = fixo, Monocromadores = permite fazer varredura. Fotômetros (filtros) e Espectrofotômetros (monocromadores).
  • 9. 9 Instrumentação -Seleção do comprimento de onda: Filtros: Selecionam uma banda estreita de comprimento de onda desejado. Monocromador: permite fazer varredura espectral. Monocromadores de prisma ou rede de difração: dispersam a radiação nos λ que a compõem e selecionam o comprimento de onda desejado para a análise. Atualmente são usados os monocromadores de rede de difração.
  • 10. O monocromador possui 2 fendas: Fenda de entrada: reduz a área de seção reta do feixe incidente de radiação. Fenda de saída: seleciona o λ de radiação que irá incidir sobre a amostra Instrumentação -Seleção do comprimento de onda:
  • 11. ESQUEMA DE UMA REDE DE DIFRAÇÃO DE UM MONOCROMADOR E O SEU FUNCIONAMENTO Uma rede de difração é uma rede metálica constituída de ranhuras paralelas cujo número pode variar de 10.000 a 30.000 linhas/cm. Espectro visível da luz de uma lâmpada difratada por uma rede de difração: (a) esquema e (b) fotografia. a b Instrumentação -Seleção do comprimento de onda:
  • 12. 12 Instrumentação - Suporte ou recipiente para amostra: Característica: Precisam ser de material que deixe passar radiação na região espectral de interesse. Cuidados de limpeza antes e após o uso é obrigatório: Impressões digitais, gordura ou outros depósitos nas paredes alteram as características de transmissão. Nunca secar em estufa ou chama: pode causar danos físicos ou uma mudança no caminho óptico.
  • 13.
  • 14. Padrão: 1 cm (10 mm) de caminho óptico ou largura. 1 mm 2 mm 5 mm 10 mm 20 mm 50 mm 100 mm40 mm Materiais utilizados na fabricação das cubetas: •Vidro: uso em VIS - não se usa em UV pois absorve este tipo de radiação; •Quartzo: uso em UV ou com materiais corrosivos; •Poliestireno: descartável; 340 nm < λ < 800 nm; •Polimetacrilato: descartável; 280 nm < λ < 800 nm. Instrumentação - Suporte ou recipiente para amostra:
  • 15. 15 Instrumentação - Detectores do sinal: Transdutores que convertem a energia radiante em sinais elétricos: O transdutor ideal: alta sensibilidade, alta relação sinal-ruído, resposta constante sobre um intervalo considerável de comprimento de onda, resposta rápida e sinal de saída igual a zero na ausência de iluminação. Fotomultiplicadora: A radiação incide sobre as placas metálicas e estas induzem uma corrente elétrica. Pelo fato de estarem interligadas e de uma diferença de potencial estar sendo aplicada entre elas, a corrente é Amplificada e o sinal de corrente elétrica é detectado e registrado.
  • 16. 16 Instrumentação - Detectores do sinal: Arranjo de diodos: Formado por elementos fotossensíveis. A luz incidente nos elementos geram cargas as quais geram corrente. Com isso a corrente de cargas resultante é integrada produzindo uma voltagem proporciona à intensidade radiante.
  • 17. 17 Instrumentação - Processadores do sinal e Dispositivo de leitura: Processadores do sinal: Dispositivo eletrônico que amplifica o sinal elétrico do transdutor. Pode realizar operações matemáticas sobre o sinal: diferenciação, integração, conversão logarítmica. Dispositivos de leitura: computadores com softwares especializados.
  • 20. 20 Aplicações Quantitativas - Aplicável a espécies absorventes; - Aplicável a espécies não-absorventes: uso de reagentes que reagem seletivamente com a espécie não-absorvente para fornecer espécies absorventes na região do UV-VIS. Exemplos: - íon tiocianato para ferro, cobalto e molibdênio; - ânion peróxido de hidrogênio para titânio, vanádio e cromo; - dimetilglioxima para níquel; - dietilditiocarbamato para cobre; - difenilditiocarbazona para chumbo.
  • 21. 21 Aplicações Quantitativas - Detalhes da análise: As primeiras etapas de uma análise na região do UV-VIS envolvem o estabelecimento de condições de trabalho e a preparação de uma curva de calibração para relacionar a absorbância com a concentração. Primeiro - seleção do comprimento de onda: máximo de absorbância – máxima sensibilidade (absorbância por unidade de concentração é a maior possível neste ponto). Nesta região, se a concentração é adequada, a Lei de Beer (absorbância é proporcional a concentração) é perfeitamente seguida.
  • 22. 22 Aplicações Quantitativas Variáveis que influenciam a absorbância: - natureza do solvente; - pH da solução; - temperatura; - concentração de eletrólitos; - presença de substâncias interferentes. Os efeitos dessas variáveis precisam ser conhecidos. As condições devem ser escolhidas de modo que a absorbância não seja influenciada por variações pequenas e sem controle.
  • 23.
  • 24.

Notas do Editor

  1. vídeo