Espectroscopia

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Fundamentos da Espectroscopia

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Espectroscopia

  1. 1. MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO SECRETARIA DE EDUCAÇÃO MÉDIA E TECNOLÓGICA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO AMAZONAS - IFAM PRÓ-REITORIA DE ENSINO DEPARTAMENTO DE ENSINO SUPERIOR-DES Alunos: João Carlos Julliana Gadelha Professor: Joab Santos Espectroscopia de INFRAVERMELHO - IR
  2. 2. O objetivo deste trabalho, consiste em abordar os conceitos no que aborda ao tema proposto, sendo Espectroscopia é o estudo da interação entre a matéria e a radiação eletromagnética. As moléculas orgânicas são estruturas flexíveis. As ligações covalentes tem elasticidade e os átomos ou grupos de átomos podem sofrer rotação em torno de ligações covalentes simples. Os elétrons nas ligações podem se moverem de um nível de energia para outro como por exemplo os elétrons de uma orbital molecular ligante pode ser promovido para um orbital molecular antiligante. Infravermelho (IV), é a chamada radiação quente. Sua energia é suficiente para alterar o estado vibracional e rotacional das moléculas o que resulta na liberação de calor.
  3. 3. Espectroscopia Descoberta da Espectroscopia Descoberta do Infravermelho Espectrômetro Esquema Geral Definição Radiação Espectro Tipos de Espectroscopia Aplicações Referências Bibliográficas
  4. 4. Espectroscopia de uma maneira geral, consiste no estudo da radiação eletromagnética emitida ou absorvida por um corpo. Esta técnica é largamente empregada na Química, Física, engenharias, astronomia, e várias outras áreas. Em astronomia, ela permite saber informações sobre a constituição química das estrelas e a evolução das reações que lá acontecem assim como a expansão do universo. Na Física e na Química, a espectroscopia nos fornece informações sobre as propriedades nucleares, atômicas e moleculares da matéria. Definição
  5. 5. • A radiação emitida ou absorvida pode ser luz visível, infravermelho, ultravioleta, raios-X, elétrons,... A Partir dela, podemos obter informações características do corpo ou material em estudo. Radiação Principais regiões empregadas em espectroscopia Sentido crescente de  UV Visível Infravermelho Próximo NIR – Near Infrared 2500 4000 700 14285 400 25000 200 50000 25000 nm 400 cm -1 Infravermelho Médio
  6. 6. É a relação da intensidade de radiação transmitida, absorvida ou refletida em função do comprimento de onda ou freqüência da dita radiação. O espectro pode ser melhor interpretado como a decomposição da radiação nos comprimentos de onda que a compõem. Espectro O conjunto das cores obtidas ao passar a luz do sol por um prima, é um exemplo de espectro.
  7. 7.   c h hE   )( 1 )( 1 cm cm    Comprimento de onda () mm = 10-6m Número de onda ( )
  8. 8. Exemplo de espectro: Nosso arco-íris O arco-íris é o espectro da luz do sol no visível, que é formado pela decomposição da luz através da refração (semelhante ao que ocorre num prisma – Porém aqui são as gotículas de água no ar que refratam a luz):
  9. 9. Sabia-se desde a antiguidade que a luz solar pode ser decomposta nas cores do arco- íris, mas foi Isaac Newton, no século XVII, que pela primeira vez explicou de forma adequada o fenômeno da decomposição da luz pelo prisma, assim como de sua recomposição por um segundo prisma. Descoberta
  10. 10. Em 1814, o jovem construtor de instrumentos ópticos alemão Joseph Fraunhofer, usando inicialmente prismas e depois grades de difração, constatou que o espectro solar na realidade contém centenas de linhas negras sobre as cores. Algumas dessas linhas podem ser vistas no espectro solar mostrado abaixo. Fraunhofer designou as linhas mais fortes pelas letras do alfabeto, de A até I, e mapeou 574 linhas entre a linha B (no vermelho) e a linha H (no violeta). Também ocorriam linhas nas regiões invisíveis do espectro. Com o passar do tempo, verificou-se que o número de linhas era bem maior, chegando a vários milhares. Diagrama de Fraunhofer. Descoberta
  11. 11. Figura Acima: Espectros solar e de vários elementos individuais. O primeiro, acima, é o espectro contínuo de emissão do Sol, ao qual estão sobrepostas várias linhas negras correspondentes aos espectros de absorção de elementos químicos presentes no Sol. Os 11 seguintes são espectros de emissão de vários elementos, obtidos em laboratório. Note, por exemplo, que os espectros de emissão do sódio e do hélio apresentam linhas muito próximas no amarelo, correspondendo a linhas negras no espectro solar. Exemplos:
  12. 12. O astrônomo inglês William Herschel, em 1800, experimentou colocar o bulbo de um termômetro em cada uma das regiões coloridas do espectro solar. O resultado observado foi que a temperatura do mercúrio aumentava pela incidência da luz, mas esse era mais rápido quanto mais próximo da extremidade vermelha. Ao testar a região não iluminada depois do vermelho, Herschel descobriu que a temperatura subia ainda mais rapidamente. A radiação invisível que provocava este efeito foi então denominada de infravermelho. Descoberta do infravermelho
  13. 13. Robert Wilhelm Bunsen, inventor do queimador de gás comum de laboratório, associou-se em 1859 ao Físico Gustav Robert Kirchhoff na criação do espectroscópio, mostrado a seguir. O espectroscópio é usado para medir a intensidade da luz em comparação com a de uma luz procedente de uma fonte padrão. Essa comparação permite determinar a concentração da substância que produz esse espectro. Espectrômetro
  14. 14. O espectroscópio de Bunsen e Kirchhoff. Este aparelho, de concepção bastante simples e conseqüências extraordinárias para o avanço da ciência, mostra uma alça de platina presa ao suporte E, contendo um composto que será excitado até à incandescência pela chama do queimador de Bunsen. A luz emitida será colimada e atravessará o tubo B para ser decomposta pelo prisma F. A luneta C permitirá a observação do espectro de emissão (ou ele poderá ser projetado num anteparo). Espectrômetro
  15. 15. Espectrômetros Atuais
  16. 16. EspectrógrafoEspectrômetro Radiação a ser analisada Decompõe a radiação Gera os espectros Espectro de emissão Espectro de absorção Espectroscopia – Esquema Geral
  17. 17. • Espectroscopia de absorção - Correlaciona a quantidade da energia absorvida em função do comprimento de onda da radiação incidente. • Espectroscopia de emissão - Analisa a quantidade de energia emitida por uma amostra contra o comprimento de onda da radiação absorvida. Consiste fundamentalmente na reemissão de energia previamente absorvida pela amostra. • Espectroscopia de espalhamento (ou de dispersão) - Determina a quantidade da energia espalhada (dispersa) em função de parâmetros tais como o comprimento de onda, ângulo de incidência e o ângulo de polarização da radiação incidente. É pouco usado em relação a espectroscopia de absorção e de emissão. Tipos de espectroscopia
  18. 18. Espectro de absorção Espectro de emissão
  19. 19. Algumas Aplicações A espectroscopia possibilitou a descoberta, em poucos anos, de inúmeros elementos químicos, em especial muitos dos que correspondiam às lacunas presentes na tabela periódica que seria publicada por Dmitri Mendeleiev em 1869. TABELA PERIÓDICA
  20. 20. Algumas Aplicações A espectroscopia de prótons por ressonância magnética é um método não invasivo que possibilita a detecção de alterações metabólicas e bioquímicas de áreas do encéfalo. MEDICINA •Pirômetros em siderúrgicas – Lei de Wien – radiação de corpo negro. INDÚSTRIA
  21. 21. Algumas Aplicações Uso em telescópios espaciais como o hubble ou sondas espaciais enviadas pela NASA. Informação química das estrelas e planetas. ASTRONOMIA
  22. 22. A absorção de energia no IV corresponde a uma combinação de movimentos atômicos, como flexões e estiramentos. A energia é carcteristica do grupo de átomos de seus ligantes Corresponde a vibrações e rotações. McMurry Organic Chemistry 6th edition Chapter 12 (c) 2003
  23. 23. http://docs.kde.org/
  24. 24. Algumas Aplicações Detecção e quantificação de substâncias em amostras desconhecidas a partir da comparação computacional com milhares de espectros de referência armazenados num banco de dados. Informações químicas e estruturais de materiais. QUÍMICA E FÍSICA
  25. 25. Referências Bibliográficas •ESPECTROSCOPIA MOLECULAR Petrus Alcantara Jr.+ •Departamento de Física, Universidade Federal do Pará •ESPECTROSCOPIA RAMAN, Ado Jorio, Maria Sylvia S. Dantas, Marcos A. Pimenta •A ESPECTROSCOPIA E A QUÍMICA, Carlos A.L. Filgueiras •Sites: •http://www.astro.ufrgs.br/rad/espec/espec.htm# •http://www.chemkeys.com/bra/md/ede_5/cfee_3/cfee_3.htm •http://br.geocities.com/chemicalnet/espectro.htm •http://www.mundodoquimico.hpg.ig.com.br/espectroscopia.htm •http://www.scribd.com/doc/3202550/Mundo-Fisico-Artigo-69-Arcoiris-uma- ilusao-ou-um-fato-real •http://www.ufpa.br/ccen/quimica/espectroscopia%20de%20absorcao.htm McMurry’s Organic Chemistry, 6th edition ©2003 Ronald Kluger Department of Chemistry University of Toronto

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