Este documento descreve os princípios da espectroscopia na região UV-VIS. Explica que esta técnica analisa amostras para determinar sua concentração ou componentes, baseando-se na absorção de energia por transições eletrônicas entre orbitais moleculares. Também descreve os componentes do espectrofotômetro e a lei de Lambert-Beer, que relaciona a absorção à concentração da amostra.

1. MÉTODOS
ESPECTROQUÍMICOS
ESPECTROSCOPIA NA REGIÃO UV-VIS

2. Introdução
• A técnica de espectroscopia consiste em analisar uma certa
quantidade de um produto para descobrir sua concentração
ou seus componentes.
• A espectroscopia de absorção UV-VIS baseia-se na energia de
excitação necessária para transição de elétrons entre orbitais
moleculares.
• Região UV-VIS compreende os comprimentos de onda de 200
à 780 nm.

3. Espectro Eletromagnético
• 1665 - Sir Isaac Newton: Refração da luz solar

4. Espectro Eletromagnético
• 1800 – William Herschel: Descoberta da radiação
infravermelho através de medições de temperatura.

5. Espectro Eletromagnético
• 1801 – Johann Wilhelm Ritter/William Hyde Wollaston :
• Descoberta da radiação ultravioleta pela redução da prata.
• Ao ser aproximado do violeta a redução do sal de prata
acontecia mais rápido, o que indicava que a região do violeta
era a mais energética do espectro.

6. Espectro Eletromagnético
Estes experimentos foram a base para a criação do espectro
eletromagnético como é conhecido hoje:

7. Onda Eletromagnética
• A radiação eletromagnética é uma forma de energia que se
transmite no universo em enormes velocidades. Possui
natureza ondulatória e corpuscular.
• O comportamento ondulatório é responsável pelos
fenômenos de refração, reflexão, interferência, difração,
polarização e dispersão, e é caracterizado pelos parâmetros:
velocidade, frequência,  e amplitude.
• A natureza corpuscular explica o efeito fotoelétrico.

8. Onda Eletromagnética
• O comprimento de onda λ é a distância entre as cristas
adjacentes da onda em um feixe de radiação. É dado pela razão
entre a velocidade e a frequência.
• A frequência de uma onda é dada pelo número de oscilações
que ocorrem em um período de tempo.

9. Interação da radiação com a matéria
• As ondas transportam energia.
• Quanto maior a frequência, maior sua energia.
• Pode ser transferida totalmente ou parcialmente para o meio
material.
• A excitação eletrônica acontece quando um elétron recebe a
energia da onda e muda de orbital.
• Ao voltar ao estado normal a energia é liberada em forma de
fóton.

10. As cores das soluções
• Certos elementos e compostos absorvem a energia em
comprimentos de onda específicos.
• A cor que uma solução pode apresentar é sempre o
comprimento de onda complementar ao apresentado.

11. Lei de Lambert-Beer
• Ao se colocar uma amostra no caminho da radiação parte é
absorvida e parte transmitida.
• Na técnica se é emitido um feixe de luz I0 sobre a amostra e
mede-se a intensidade do feixe emergente, de valor menor
que a primeira devido à absorção de radiação pelas partículas.
• Absorbância = capacidade de uma amostra em absorver a
energia.
• Transmitância = capacidade de transmitir a energia.

12. Lei de Lambert-Beer
• Forma logarítmica : A = ɛ��
• A: corresponde à absorbância da amostra.
• ɛ: absortividade molar, ou seja, a capacidade de um mol de
substância em absorver energia a um certo comprimento de
onda.
• �: concentração da amostra.
• �: espessura da celula contendo a amostra.
• Quanto maior a fração de radiação absorvida menor será a
fração de energia transmitida.

13. Lei de Lambert-Beer
• Ao quociente, na forma de percentagem, entre a intensidade
de radiação transmitida e a radiação incidente dá-se o nome
de transmitância sendo esta definida do seguinte modo:
� % =
�
�
�

14. Desvios da Lei de Lambert-Beer
• Os desvios a esta lei podem ser de dois tipos distintos:
instrumentais ou químicos.
• Desvios instrumentais: radiação não monocromática, erros no
equipamento.
• Desvios químicos: elevadas concentrações, equilíbrios
químicos, como complexação, precipitação.

15. Espectrômetros
• Os espectrômetros são instrumentos capazes de registrar
dados de absorbância ou transmitância em função do
comprimento de onda.
• São gerados espectros de absorbância e transmitância.

16. Operação
• Feixe simples – Etapas:
1. Coloca-se o solvente (branco) no caminho ótico e mede-se a
intensidade da energia radiante, que atinge o detector;
2. Substitui-se o recipiente com o solvente (branco) pelo
recipiente com a amostra e faz- se a determinação
propriamente dita da absorbância.

17. Componentes comuns do
espectrofotômetro
1 - Fonte de radiação
2 - Seletor de comprimento de onda
3 – Recipiente para amostra
4 – Detector para converter o sinal
5 – Registrador do sinal elétrico

18. Fontes de radiação
• Lâmpada de filamento de tungstênio: emite maior parte da
radiação no infravermelho, mas é usada para a região de 320 e
2400nm.
• Lâmpada de tungstênio-iodo: possui uma vida útil duas vezes
maior que comum, emite radiação entre 200 e 300nm.
• Lâmpada de descarga de hidrogênio ou deutério: trabalho na
região entre 180 e 380nm. É a fonte de radiação mais utilizada
na região UV.

19. Seletor de comprimento de
onda
• São dispositivos essenciais dos espectrofotômetros e tem como
função a seleção do comprimento de onda e que se tem
interesse para a análise.
• Monocromador reticular.

20. Seletor de comprimento de
onda
• Monocromador prismático

21. Recipientes para amostra
• Os recipientes usados nas medidas espectrofotométricas são
denominados de cubetas.
• As cubetas de vidro são usadas quando se trabalha na região
do visível. Para a região do ultravioleta, devem-se usar as
cubetas de quartzo, que são transparentes à radiação
ultravioleta, pois o vidro absorve a mesma.
• Uma cubeta ideal deve ser de 1 cm, para simplificar os
cálculos da expressão da Lei de Beer. As cubetas também
podem ter dimensões diferentes, e esse dado deve ser
considerado na hora do cálculo.
• As cubetas devem ser alojadas em direções perpendiculares à
direção do feixe, a fim de reduzir as perdas por reflexão.

22. Transdutores de radiação
• Os detectores de radiação UV/Visível são transdutores de
entrada que convertem a energia radiante em sinal elétrico.
Os detectores devem apresentar as seguintes características
básicas:
• Responder à energia radiante dentro da faixa espectral;
• Ser sensível para baixos níveis de potência radiante;
• Ter resposta muito rápida;
• Apresentar uma relação linear entre a potência radiante
incidente e o sinal elétrico produzido.

23. Tipos de espectrofotômetros
• Os espectrofotômetros variam em sua complexidade e
desempenho. Existem modelos simples e mais sofisticados,
equipados com softwares especiais de acordo com a
necessidade industrial.
• Os componentes dos espectrofotômetros estão relacionados
com a faixa do comprimento de onda, a exatidão e a precisão
requeridos para as análises. Podem ser de dois tipos:
• Espectrofotômetros mono-feixe;
• Espectrofotômetros duplo-feixe.

24. Tipos de espectrofotômetro
• Espectrofotômetro UV-VIS

25. Espectrofotômetro feixe simples

26. Espectrofotômetro feixe duplo

27. Manuseio da amostra no uv-vis
• O espectro no UV/VIS de um composto é normalmente obtido
em solução ou em fase vapor.
• Encontram-se disponíveis no comércio células de quartzo para
determinação de espectros em fase vapor. Algumas destas
células permitem a circulação de um líquido que mantém
constante a temperatura da célula.
• São de uso comum as células de quartzo de 1 cm, quadradas.
Estas células requerem cerca de 3 ml de solução. Podem-se
utilizar tampas que reduzem o volume e caminho óptico de 1
cm.

28. Manuseio da amostra no uv-vis
• Muitos solventes são utilizados na região do UV/VIS. Os mais
comuns são o cicloexano, o etanol 95% e o 1,4-dioxano. O
cicloexano deve ser isento de impurezas de aromáticos ou
olefinas, o que é obtido por percolação através de silicagel
ativada, devendo ser transparente até 210 nm.
• Muitos solventes de pureza espectroscópica adequada para o
ultravioleta encontram-se atualmente no mercado.
• Quando se planeja a utilização de um solvente deve-se levar
em conta sua inércia em relação ao soluto. É possível detectar
ocorrência de reações fotoquímicas pela variação da
absorbância com o tempo, após exposição ao feixe de
radiação UV do instrumento.

29. Vantagens do uso de espectroscópios
• Maior velocidade no processamento das análises;
• Maior confiabilidade nos resultados;
• Minimização de contaminações;
• Diminuição na geração de resíduos;
• Menor consumo de amostras e reagentes.

30. Referências
• EWING, G.W.; Métodos instrumentais de análise química, 6 ed,
São Paulo: EDGARD BLUCHER, 1996.
• SKOOG, D.A.; WEST, D.M.; HOLLER, F.J. Fundamentos de
Química Analítica, Tradução da 8ª ed. Norte-Americana,
Thomson Learning Ltda, 2006.
• LEMOS, M.A; NOBLE, P.A; SEGAT, J.H; ALEXANDRE, D.I; PAPIS,
Lauren; NUNES, T.L; NEVES, V.L. Espectroscopia Visível e
Ultravioleta, 2009, 9p. Centro de Ciências Naturais e Exatas;
Universidade Federal de Santa Maria. Santa Maria – RS.
• SANTOS, N.D; NEVES, N.G; BRANCO, C.N.R. Espectroscopia na
Região do Ultravioleta/Visível, 2010, 26p. Faculdade de
Engenharia Química; Universidade Federal do Pará. Belém –
PA.