O documento aborda os fundamentos da espectrofotometria UV-visível, enfatizando a interação entre radiação eletromagnética e moléculas, os princípios de absorção de luz e a Lei de Beer-Lambert. Ele discute as condições necessárias para que a radiação seja absorvida por uma molécula, além de descrever componentes de espectrofotômetros e suas aplicações analíticas. A análise quantitativa e qualitativa utilizando espectrofotometria é detalhada, incluindo exemplos de espectros de absorção de diferentes substâncias.

1. ESPECTROFOTOMETRIA UV-VISÍVEL Bruno L. Cortez de Souza Departamento de Engenharia Química – DEQUI ESCOLA DE ENGENHARIA DE LORENA – EEL/USP

2. Fundamentos da Espectrofotometria “ Uma maneira boa de cutucar moléculas, é com radiação eletromagnética (luz)” A espectrofotometria faz parte da classe dos métodos analíticos que baseiam-se na interação da matéria com a energia radiante Perdas: - reflexões - dispersão - absorção Boa sensibilidade Baixo custo de análise Fácil operação Equipamentos robustos Luz incidente Luz emergente Luz absorvida

3. Fundamentos da Espectrofotometria Propriedades da luz

4. Fundamentos da Espectrofotometria Absorção de Luz

5. Espectro Eletromagnético

6. Fundamentos da Espectrofotometria Absorção de radiação eletromagnética

7. Fundamentos da Espectrofotometria Porque ocorre o fenômeno da absorção? Moléculas que apresentam elétrons que podem ser promovidos a níveis de energia mais elevados mediante a absorção de energia TRANSIÇÕES ELETRÔNICAS Níveis discretos de energia são absorvidos devido à vibrações e rotações das moléculas ROTACIONAL E VIBRACIONAL Por este motivo não se observa uma linha de absorção nítida, mas sim uma banda de absorção ESPECTRO UV-VISÍVEL

8. Transições Eletrônicas

9. Energia Rotacional e Vibracional

10. Espectro UV-Visível

11. Fundamentos da Espectrofotometria Dois requisitos devem ser observados para que uma determinada radiação possa ser absorvida por uma molécula: 1 - A radiação incidente deve ser de freqüência 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.

12. Cores de Radiação Região do Visível

14. Espectros de absorção de diferentes substâncias Espectros de absorção diferentes substâncias (1: bacterioclorofila; 2: clorofila a; 3: clorofila b; 4: ficoeritrobilina; 5: beta-caroteno)

15. Teoria da Espectrofotometria Lei de Lambert Lei de Beer I t = I o 10 -K l I t = I o 10 -K´ c 1 cm I o I T1 I o I T3 3 cm solução 10 g/l I o I T1 solução 20 g/l I T2 I o

18. Lei de Beer-Lambert A espectroscopia de absorção molecular está baseada na medida de absorbância (A) ou transmitância (T), que estão relacionadas através das equações:

19. Lei de Beer-Lambert A absorbância é muito importante porque ela é diretamente proporcional à concentração, c, de espécies absorventes de luz na amostra

20. Desvios da Lei de Beer-Lambert LIMITAÇÃO REAL A Lei é válida somente para baixas concentrações Altas concentrações = Interação entre as moléculas afeta a distribuição de carga, alterando o coeficiente de absortividade molar DESVIO QUÍMICO Surgem quando um analito se dissocia, se associa ou reage com um solvente para dar um produto que tem um espectro de absorção diferente

21. Desvios da Lei de Beer DESVIO INSTRUMENTAL A lei só é válida para radiação monocromática, ou seja, para um único comprimento de onda (  ) Como minimizar o desvio? Escolher a região onde o  é constante na região selecionada

22. Partes Essenciais de um Espectrofotômetro Fontes de radiação; Monocromador; Compartimento de amostra; Detector.

23. Espectrofotômetros Feixe Simples Feixe Duplo

24. Espectrofotômetros com duplo feixe

25. Espectrofotômetros com duplo feixe

26. Fontes de Radiação

27. Sistema Óptico

28. Celas de Medida

29. Detectores

30. Detectores

31. Detectores

32. Espectrofotômetros Portáteis

33. Absorção Seletiva de Compostos Orgânicos e Inorgânicos A. Compostos Inorgânicos ABSORÇÃO SELETIVA B. Compostos Orgânicos Cromóforos Auxócromos

34. Cromóforos Representativos 4,3 246 Difenilo 5,0 , 3,7 , 2,5 220 , 275 , 314 Naftaleno 5,2 , 2,7 , 1,2 245 , 285 , 435 C C 1,4-Benzoquinona 3,9 , 2,4 198 , 255 Benzeno 3,7 328 [-C=C-] 5 Vitamina A 4,8 300 [-C=C-] 4 Decatetraenol 4,7 265 C=C-C=C-C=C Octatrienol 4,2 226 N=C-C=N Dimetilglioxina 4,2 , 1,3 217 , 321 C=C-C=O Crotonaldeído 4,3 217 C=C-C=C Butadieno 3,9 , 1,1 252 , 371 N=N Acetato de diazoetila 2,9 , 1,2 188 , 279 C=O Acetona 3,8 173 C=C Acetileno 3,9 185 , 230 C=C Octeno-3 Log ε  max (nm) Cromóforo Composto

35. Análises Quantitativas

36. Análises Quantitativas

37. Análises Quantitativas

38. Titulações Espectrofotométricas

39. Análise Qualitativa Espectro de absorção do canabidiol comparado com outros fenóis. 240 250 260 270 280 290 300 Comprimento de onda (nm) 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8 3,0 3,2 Log ε A ou B C D C 5 H 11 C 5 H 11 OH C 5 H 11 R OH OH R OH C 5 H 11 OH OH OH OH (A) (B) (C) (D)