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ESPECTROFOTOMETRIA
UV-VIS
1
UEZO
QUIMICA ANALÍTICA
Tecnologia em Polímeros – 2° período - Noite
ALUNOS:
Angélica Behrends
Leonardo Cesar
Luiz Fernando
Raquel Machado
Prof. Maria Macedo
2
A espectroscopia na região UV-Vis do espectro eletrônico
é uma das técnicas analíticas mais empregadas, em
função de sua robustez, custo relativamente baixo e
grande número de aplicações desenvolvidas
A absorção molecular na região do ultravioleta e do visível
do espectro depende da estrutura eletrônica da molécula
A absorção de energia é quantizada e conduz à passagem
de elétrons de orbitais do estado fundamental para orbitais
de maior energia em um estado excitado
TEORIA
3
A relação entre a energia absorvida em uma
transição eletrônica e a freqüência (ν), o
comprimento de onda (λ) e o número de onda ( )
da radiação que produz a transição é:
 = hν = hc/ λ = h c
h = constante de Planck
c = velocidade da luz
 = energia absorvida pela molécula
na transição eletrônica
4
AS CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS DE UMA BANDA DE
ABSORÇÃO SÃO A SUA POSIÇÃO E A SUA INTENSIDADE
 POSIÇÃO
 INTENSIDADE
A intensidade de uma absorção pode ser expressa em
transmitância (T) definida como:
T = l/l0
l0 = intensidade de energia radiante que incide na amostra
l = intensidade de radiação que emerge da amostra
5
“É um dos métodos mais usados nas
determinações analíticas em diversas áreas”.
ANÁLISE ESPECTROFOTOMÉTRICA
APLICAÇÃO
 Determinação de compostos orgânicos e
inorgânicos.
6
RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA
7
RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA
 Comprimento de onda () – É a distância entre dois
máximos ou dois mínimos de uma onda;
 Número de onda (-1) – Inverso do comprimento de
onda
 Período (p) – Tempo necessário para completar um
ciclo
 Frequência () – Ciclos/segundo ou Hertz
8
RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA
Velocidade de propagação da luz (c)
c = 
Velocidade de propagação da luz (c)
E = h E = hc/
E (Energia) e h (Constante universal de Plank)
9
ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO
10
• A região do espectro do ultravioleta é na faixa de 200 a
400 nm e a da luz visível é entre 400 e 800 nm.
11
PROPRIEDADES
12
CORES FUNDAMENTAIS
Cor fundamental Comprimento de onda
(nm)
Violeta
Azul
Verde
Amarelo
Alaranjado
Vermelho
400 – 450
450 – 500
500 – 570
570 – 590
590 – 620
620 – 750
13
CORES DA LUZ VISÍVEL
14
LEI DE LAMBERT BEER
 ESTABELECE UMA RELAÇÃO ENTRE A TRANSMITÂNCIA, A
ESPESSURA DA AMOSTRA E A CONCENTRAÇÃO DAS
ESPÉCIES QUE ABSORVEM
log (I0/I) = kcb = A
k = constante característica do soluto
c = concentração do soluto
b = comprimento do caminho ótico através da amostra
A = absorvância
 QUANDO C É EXPRESSO EM MOLES POR LITRO E O
COMPRIMENTO DO CAMINHO ÓTICO B EM CENTÍMETROS, A
EXPRESSÃO TORNA-SE:
A = cb
 O termo  é conhecido como absortividade molar,
antigamente chamado de coeficiente molar
 Quando a concentração c = g/L
A = acb
 Onde a é a absortividade, que se relaciona com a
absortividade molar por:
 = aM
16
LEI DE LAMBERT - BEER
17
LEI DE LAMBERT - BEER
18
“É a lei fundamental da Espectrofotometria”
LEI DE LAMBERT - BEER
“Em um feixe de radiação eletromagnético
incidindo em um meio transparente e
homogêneo (solução), uma parte desta
radiação é absorvida pela solução, outra parte
é transmitida e outra parte é refletida”.
19
LEI DE LAMBERT-BEER
Transmitância (T)
T = P/Po
Absorbância (A)
A= log Po/P A= - log T
20
LEI DE LAMBERT-BEER
Absorbância (A)
A = abc
a = absortividade (para c = g/L)
b = espessura do meio ou caminho ótico
c = concentração
 = absortividade molar (para c = mol/L)
A = bc
21
ESPECTROFOTÔMETRO
22
ESQUEMA DOS PRINCIPAIS COMPONENTES DE
UM ESPECTROFOTÔMETRO
• A amostra deve estar em um recipiente (cubeta) de quartzo
quando a radiação for na região espectral do ultravioleta. Quando
for na região da luz visível usa-se os de vidro por ter uma melhor
dispersão.
• Os detectores devem ser altamente sensíveis.
• Os dados obtidos pelo detector são enviados para um dispositivo
de processamento de dados.
23
INSTRUMENTAÇÃO
FONTES DE RADIAÇÃO
COMPARTIMENTO
AMOSTRA/PADRÃO
DISPOSITIVO DE
PROCESSAMENTO DE DADOS
SISTEMA DETECTOR
MONOCROMADOR
24
FONTES DE RADIAÇÃO
• As fontes mais comuns baseiam-se na
incandescência, mas devem atuar em
temperaturas elevadas para ter uma cobertura
apreciável no ultravioleta.
• São constituídas por filamentos de materiais que
são excitados por descargas elétricas com
elevada voltagem ou aquecimento elétrico.
25
FONTES DE RADIAÇÃO
• Condições para uma fonte ser de boa qualidade para
atuar nessa faixa:
 gerar radiação contínua;
 ter intensidade de potência radiante suficiente para
permitir a sua detecção pelo sistema detector;
 ser estável.
• Além disso deve ter um tempo de vida longo e preço
baixo.
26
FONTES DE RADIAÇÃO
 LÂMPADA DE FILAMENTO DE TUNGSTÊNIO.
Uso na região do visível
 LÂMPADA DE DESCARGA DE HIDROGÊNIO OU DE
DEUTÉRIO.
 = 180 – 370 nm
UV
27
TIPOS DE FONTES
28
MONOCROMADORES
• Função: seleção do comprimento de onda em que se tem interesse para a
análise.
• Constituição:
 fenda de entrada de um elemento de dispersão de radiação
 fenda de saída
• Tipos:
 prismático
 reticuladores
29
MONOCROMADOR
30
MONOCROMADOR PRISMÁTICO
• A radiação policromática vinda da fonte de radiação
passa pela fenda de entrada e incide sobre a face de um
prisma, sofrendo um desvio.
• Os vários comprimentos de onda terão diferentes
direções após a incidência no prisma. Se for realizado um
ajuste rigorosamente controlado da fenda de saída, pode-
se selecionar o comprimento de onda desejado.
31
MONOCROMADOR PRISMÁTICO
32
MONOCROMADOR RETICULAR
• O principal elemento dispersante é a rede de difração. Essa rede
consiste em uma placa transparente ou refletora com muitas
ranhuras paralelas e equidistantes.
• Dispersão resultante desta rede é linear. Os vários comprimentos
de onda dispersos são igualmente espaçados, por isso a fenda de
saída isolará uma banda de radiação de largura constante.
• A resolução é muito mais elevado que os prismas.
33
MONOCROMADOR RETICULAR
34
FEIXE SIMPLES ou MONO-FEIXE
35
• Espectrofotômetros mono-feixe:
- Não são cômodos pois a amostra e o branco tem
que ser colocados alternadamente no único feixe
de radiação;
- Não é adequado para medir absorbâncias em
função do tempo;
36
FEIXE DUPLO
37
ESPECTROFOTÔMETRO DUPLO-FEIXE
• Dois feixes de radiação são formados no espaço, por um
espelho que divide o feixe vindo do monocromador em
dois. Um feixe passa através da solução referencia
(branco) até o transdutor e outro, ao mesmo tempo,
passa através da amostra até o segundo transdutor.
• As duas correntes serão determinadas e mostradas no
indicador de sinal. Com o auxílio de um dispositivo
apropriado, calcula-se a diferença de transmitância entre
os dois feixes, essa diferença será mostrada no indicador
de sinal como absorvância
38
TIPOS DE CÉLULAS
39
PROCEDIMENTOS ANALÍTICOS EM
ESPECTROFOTOMETRIA VISÍVEL EM
ULTRAVIOLETA
• Análise Qualitativa: dependendo de quanto de luz
que a amostra absorver vai determinar qual é a
espécie, pois o espectro é característico daquela
determinada espécie química.
40
PROCEDIMENTOS ANALÍTICOS EM
ESPECTROFOTOMETRIA VISÍVEL EM
ULTRAVIOLETA
• Análise Quantitativa: dependendo da absorbância irá
determinar a concentração da amostra. A condição
especial para qualquer determinação quantitativa é a
observação à Lei de Beer-Lambert, mas o controle do
pH, as técnicas de extração por solventes, o ajuste do
estado de oxidação, entre outras também são muito
importantes.
41
FLUORESCÊNCIA E FOSFORESCÊNCIA
• Fluorescência é a emissão de luz associada com elétrons que se
movem de um estado excitado para o estado fundamental.
• Fosforescência é a capacidade que uma espécie química tem de
emitir luz.
• Importante porque algumas substâncias quando sujeitas às
radiações ultravioleta emitem luz visível.
• As duas são frequentemente muito mais úteis para se estudar
processos biológicos do que a absorbância, por serem
consideravelmente mais sensíveis, podendo, então, detectar
concentrações bastante baixas.
42
AUTOMAÇÃO NOS MÉTODOS
ESPECTROFOTOMÉTRICOS –
UTILIZAÇÃO
• Os laboratórios que utilizam atualmente esse método tem
se automatizado com a aplicação da computação,
informação, robótica, eletrônica e tecnologia da
engenharia mecânica, com o intuito de reduzir os erros
nas análises.
• Além disso, as análises são complementadas por outros
métodos para se ter o máximo de certeza possível.
43
MOTIVOS PARA O DESENVOLVIMENTO
DESSES PROCESSOS
• Preencher as necessidades dos laboratórios de
análises clínicas, surgidas com o crescente
número de análises.
• Aumento do número de espécies químicas a
serem determinadas no sangue como análise de
rotina
• Além da necessidade de diminuir o custo dessas
análises.
44
VANTAGENS DOS MÉTODOS
INSTRUMENTAIS AUTOMATIZADOS
• Maior velocidade no processamento das análises;
• Maior confiabilidade dos resultados;
• Diminuição das contaminações;
• Diminuição na geração de resíduos
• Menor consumo de amostras e reagentes
• Redução de custos
45
Bibliografia
 HARRIS, D. C., Análise Química Quantitativa. 7a ed. Rio de
Janeiro. LTC editora. 2008.
 MENDHAM, J., DENNEY, R. C., BARNES, J. D., THOMAS, M. J.
k., VOGEL - Análise Química Quantitativa. 6ª ed. Rio de
Janeiro. LTC editora. 2002.
 BACCAN, M., ANDRADE, J.C., GODINHO, O. E. S., BARONE, J.
S. Química Analítica Quantitativa Elementar, 3a ed. São Paulo.
Editora Edgard Blucher Ltda. 1992.
 SKOOG, D. A., WEST, D. M., HOLLER, F. J., CROUCH, S. R.,
Fundamentos de Química Analítica, 8a ed. São Paulo. Thomson.
2006.

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Espectrofotometria uv visivel

  • 1. ESPECTROFOTOMETRIA UV-VIS 1 UEZO QUIMICA ANALÍTICA Tecnologia em Polímeros – 2° período - Noite ALUNOS: Angélica Behrends Leonardo Cesar Luiz Fernando Raquel Machado Prof. Maria Macedo
  • 2. 2 A espectroscopia na região UV-Vis do espectro eletrônico é uma das técnicas analíticas mais empregadas, em função de sua robustez, custo relativamente baixo e grande número de aplicações desenvolvidas A absorção molecular na região do ultravioleta e do visível do espectro depende da estrutura eletrônica da molécula A absorção de energia é quantizada e conduz à passagem de elétrons de orbitais do estado fundamental para orbitais de maior energia em um estado excitado TEORIA
  • 3. 3 A relação entre a energia absorvida em uma transição eletrônica e a freqüência (ν), o comprimento de onda (λ) e o número de onda ( ) da radiação que produz a transição é:  = hν = hc/ λ = h c h = constante de Planck c = velocidade da luz  = energia absorvida pela molécula na transição eletrônica
  • 4. 4 AS CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS DE UMA BANDA DE ABSORÇÃO SÃO A SUA POSIÇÃO E A SUA INTENSIDADE  POSIÇÃO  INTENSIDADE A intensidade de uma absorção pode ser expressa em transmitância (T) definida como: T = l/l0 l0 = intensidade de energia radiante que incide na amostra l = intensidade de radiação que emerge da amostra
  • 5. 5 “É um dos métodos mais usados nas determinações analíticas em diversas áreas”. ANÁLISE ESPECTROFOTOMÉTRICA APLICAÇÃO  Determinação de compostos orgânicos e inorgânicos.
  • 7. 7 RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA  Comprimento de onda () – É a distância entre dois máximos ou dois mínimos de uma onda;  Número de onda (-1) – Inverso do comprimento de onda  Período (p) – Tempo necessário para completar um ciclo  Frequência () – Ciclos/segundo ou Hertz
  • 8. 8 RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA Velocidade de propagação da luz (c) c =  Velocidade de propagação da luz (c) E = h E = hc/ E (Energia) e h (Constante universal de Plank)
  • 10. 10 • A região do espectro do ultravioleta é na faixa de 200 a 400 nm e a da luz visível é entre 400 e 800 nm.
  • 12. 12 CORES FUNDAMENTAIS Cor fundamental Comprimento de onda (nm) Violeta Azul Verde Amarelo Alaranjado Vermelho 400 – 450 450 – 500 500 – 570 570 – 590 590 – 620 620 – 750
  • 13. 13 CORES DA LUZ VISÍVEL
  • 14. 14 LEI DE LAMBERT BEER  ESTABELECE UMA RELAÇÃO ENTRE A TRANSMITÂNCIA, A ESPESSURA DA AMOSTRA E A CONCENTRAÇÃO DAS ESPÉCIES QUE ABSORVEM log (I0/I) = kcb = A k = constante característica do soluto c = concentração do soluto b = comprimento do caminho ótico através da amostra A = absorvância
  • 15.  QUANDO C É EXPRESSO EM MOLES POR LITRO E O COMPRIMENTO DO CAMINHO ÓTICO B EM CENTÍMETROS, A EXPRESSÃO TORNA-SE: A = cb  O termo  é conhecido como absortividade molar, antigamente chamado de coeficiente molar  Quando a concentração c = g/L A = acb  Onde a é a absortividade, que se relaciona com a absortividade molar por:  = aM
  • 18. 18 “É a lei fundamental da Espectrofotometria” LEI DE LAMBERT - BEER “Em um feixe de radiação eletromagnético incidindo em um meio transparente e homogêneo (solução), uma parte desta radiação é absorvida pela solução, outra parte é transmitida e outra parte é refletida”.
  • 19. 19 LEI DE LAMBERT-BEER Transmitância (T) T = P/Po Absorbância (A) A= log Po/P A= - log T
  • 20. 20 LEI DE LAMBERT-BEER Absorbância (A) A = abc a = absortividade (para c = g/L) b = espessura do meio ou caminho ótico c = concentração  = absortividade molar (para c = mol/L) A = bc
  • 22. 22 ESQUEMA DOS PRINCIPAIS COMPONENTES DE UM ESPECTROFOTÔMETRO • A amostra deve estar em um recipiente (cubeta) de quartzo quando a radiação for na região espectral do ultravioleta. Quando for na região da luz visível usa-se os de vidro por ter uma melhor dispersão. • Os detectores devem ser altamente sensíveis. • Os dados obtidos pelo detector são enviados para um dispositivo de processamento de dados.
  • 23. 23 INSTRUMENTAÇÃO FONTES DE RADIAÇÃO COMPARTIMENTO AMOSTRA/PADRÃO DISPOSITIVO DE PROCESSAMENTO DE DADOS SISTEMA DETECTOR MONOCROMADOR
  • 24. 24 FONTES DE RADIAÇÃO • As fontes mais comuns baseiam-se na incandescência, mas devem atuar em temperaturas elevadas para ter uma cobertura apreciável no ultravioleta. • São constituídas por filamentos de materiais que são excitados por descargas elétricas com elevada voltagem ou aquecimento elétrico.
  • 25. 25 FONTES DE RADIAÇÃO • Condições para uma fonte ser de boa qualidade para atuar nessa faixa:  gerar radiação contínua;  ter intensidade de potência radiante suficiente para permitir a sua detecção pelo sistema detector;  ser estável. • Além disso deve ter um tempo de vida longo e preço baixo.
  • 26. 26 FONTES DE RADIAÇÃO  LÂMPADA DE FILAMENTO DE TUNGSTÊNIO. Uso na região do visível  LÂMPADA DE DESCARGA DE HIDROGÊNIO OU DE DEUTÉRIO.  = 180 – 370 nm UV
  • 28. 28 MONOCROMADORES • Função: seleção do comprimento de onda em que se tem interesse para a análise. • Constituição:  fenda de entrada de um elemento de dispersão de radiação  fenda de saída • Tipos:  prismático  reticuladores
  • 30. 30 MONOCROMADOR PRISMÁTICO • A radiação policromática vinda da fonte de radiação passa pela fenda de entrada e incide sobre a face de um prisma, sofrendo um desvio. • Os vários comprimentos de onda terão diferentes direções após a incidência no prisma. Se for realizado um ajuste rigorosamente controlado da fenda de saída, pode- se selecionar o comprimento de onda desejado.
  • 32. 32 MONOCROMADOR RETICULAR • O principal elemento dispersante é a rede de difração. Essa rede consiste em uma placa transparente ou refletora com muitas ranhuras paralelas e equidistantes. • Dispersão resultante desta rede é linear. Os vários comprimentos de onda dispersos são igualmente espaçados, por isso a fenda de saída isolará uma banda de radiação de largura constante. • A resolução é muito mais elevado que os prismas.
  • 34. 34 FEIXE SIMPLES ou MONO-FEIXE
  • 35. 35 • Espectrofotômetros mono-feixe: - Não são cômodos pois a amostra e o branco tem que ser colocados alternadamente no único feixe de radiação; - Não é adequado para medir absorbâncias em função do tempo;
  • 37. 37 ESPECTROFOTÔMETRO DUPLO-FEIXE • Dois feixes de radiação são formados no espaço, por um espelho que divide o feixe vindo do monocromador em dois. Um feixe passa através da solução referencia (branco) até o transdutor e outro, ao mesmo tempo, passa através da amostra até o segundo transdutor. • As duas correntes serão determinadas e mostradas no indicador de sinal. Com o auxílio de um dispositivo apropriado, calcula-se a diferença de transmitância entre os dois feixes, essa diferença será mostrada no indicador de sinal como absorvância
  • 39. 39 PROCEDIMENTOS ANALÍTICOS EM ESPECTROFOTOMETRIA VISÍVEL EM ULTRAVIOLETA • Análise Qualitativa: dependendo de quanto de luz que a amostra absorver vai determinar qual é a espécie, pois o espectro é característico daquela determinada espécie química.
  • 40. 40 PROCEDIMENTOS ANALÍTICOS EM ESPECTROFOTOMETRIA VISÍVEL EM ULTRAVIOLETA • Análise Quantitativa: dependendo da absorbância irá determinar a concentração da amostra. A condição especial para qualquer determinação quantitativa é a observação à Lei de Beer-Lambert, mas o controle do pH, as técnicas de extração por solventes, o ajuste do estado de oxidação, entre outras também são muito importantes.
  • 41. 41 FLUORESCÊNCIA E FOSFORESCÊNCIA • Fluorescência é a emissão de luz associada com elétrons que se movem de um estado excitado para o estado fundamental. • Fosforescência é a capacidade que uma espécie química tem de emitir luz. • Importante porque algumas substâncias quando sujeitas às radiações ultravioleta emitem luz visível. • As duas são frequentemente muito mais úteis para se estudar processos biológicos do que a absorbância, por serem consideravelmente mais sensíveis, podendo, então, detectar concentrações bastante baixas.
  • 42. 42 AUTOMAÇÃO NOS MÉTODOS ESPECTROFOTOMÉTRICOS – UTILIZAÇÃO • Os laboratórios que utilizam atualmente esse método tem se automatizado com a aplicação da computação, informação, robótica, eletrônica e tecnologia da engenharia mecânica, com o intuito de reduzir os erros nas análises. • Além disso, as análises são complementadas por outros métodos para se ter o máximo de certeza possível.
  • 43. 43 MOTIVOS PARA O DESENVOLVIMENTO DESSES PROCESSOS • Preencher as necessidades dos laboratórios de análises clínicas, surgidas com o crescente número de análises. • Aumento do número de espécies químicas a serem determinadas no sangue como análise de rotina • Além da necessidade de diminuir o custo dessas análises.
  • 44. 44 VANTAGENS DOS MÉTODOS INSTRUMENTAIS AUTOMATIZADOS • Maior velocidade no processamento das análises; • Maior confiabilidade dos resultados; • Diminuição das contaminações; • Diminuição na geração de resíduos • Menor consumo de amostras e reagentes • Redução de custos
  • 45. 45 Bibliografia  HARRIS, D. C., Análise Química Quantitativa. 7a ed. Rio de Janeiro. LTC editora. 2008.  MENDHAM, J., DENNEY, R. C., BARNES, J. D., THOMAS, M. J. k., VOGEL - Análise Química Quantitativa. 6ª ed. Rio de Janeiro. LTC editora. 2002.  BACCAN, M., ANDRADE, J.C., GODINHO, O. E. S., BARONE, J. S. Química Analítica Quantitativa Elementar, 3a ed. São Paulo. Editora Edgard Blucher Ltda. 1992.  SKOOG, D. A., WEST, D. M., HOLLER, F. J., CROUCH, S. R., Fundamentos de Química Analítica, 8a ed. São Paulo. Thomson. 2006.