Relatorio - emissao - Métodos Instrumentais

1. UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA NATUREZA – CCEN
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
EDNA MARIA DOS SANTOS ALVES – 11311745
GABRIEL ARAUJO ROMANIUC – 11411530
JULIANA TEÓFILO DOS SANTOS PEREIRA – 11321812
SIDNEY LUCAS MONTEIRO DE ARAUJO – 11318185
FOTOMETRIA DE EMISSÃO ATÔMICA E FORNO DE GRAFITE:
DETERMINAÇÃO DE Ca2+ EM AMOSTRAS SINTÉTICAS E EM ÁGUA DE
TORNEIRA
JOÃO PESSOA
2017

2. UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA NATUREZA – CCEN
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
FOTOMETRIA DE EMISSÃO ATÔMICA E FORNO DE GRAFITE:
DETERMINAÇÃO DE Ca2+ EM AMOSTRAS SINTÉTICAS E EM ÁGUA DE
TORNEIRA
Relatório apresentado ao Curso de
Bacharelado em Química Industrial na
disciplina Introdução aos Métodos
Instrumentais Experimentais como um
dos requisitos necessários à
aprovação.
Docente: Professor Doutor Mário Cesar
Ugulino De Araújo.
JOÃO PESSOA
2017

3. SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO .......................................................................................................4
2. OBJETIVO..............................................................................................................7
3. METODOLOGIA ....................................................................................................7
3.1 SOLUÇÕES E AMOSTRAS .............................................................................. 7
3.2 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL ............................................................... 8
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO..........................................................................8
5. CONCLUSÃO.........................................................................................................9
6. REFERÊNCIAS......................................................................................................9

4. 4
1. INTRODUÇÃO
A espectroscopia atômica detecta quantidades de ppm e ppb, podendo
também detectar concentrações menores. São rápidos, convenientes e
apresentam alta seletividade. São divididos em dois grupos: espectrometria
atômica óptica e espectrometria de massas atômicas.
Para realização de uma determinação de espécies atômicas o meio
deve ser gasoso. A primeira etapa de todos os procedimentos de
espectroscopia atômica é a atomização, onde a amostra é volatilizada e
decomposta de forma a produzir uma fase gasosa de átomos e íons. A
eficiência e a reprodutibilidade desta etapa influência na sensibilidade, precisão
e exatidão deste método.
A fotometria de chama é a mais simples das técnicas analíticas
baseadas em espectroscopia atômica. Apesar da simplicidade da técnica,
diversos conceitos importantes estão envolvidos no desenvolvimento de
experimentos usando a fotometria de chama, desde os princípios de
espectroscopia até a estatística no tratamento de dados, passando por preparo
de amostra e eliminação de interferências.
Espectros de Emissão e absorção
Existem algumas diferenças básicas entre as técnicas de emissão e
absorção atômica. Na técnica de emissão, a chama serve para dois propósitos:
1- Ela converte o aerossol da amostra em um vapor atômico (onde se
encontram átomos no estado “fundamental”)
2- Excita, termicamente, estes átomos, levando-os ao “estado excitado”.
Quando estes átomos retornam ao estado fundamental, eles emitem a
luz que é detectada pelo instrumento. A intensidade da luz emitida está
relacionada com a concentração do elemento de interesse na solução.
Na absorção atômica, a única função da chama é converter o aerossol
da amostra em vapor atômico, que pode então absorver a luz proveniente de

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uma fonte primária. A quantidade de radiação absorvida está relacionada com
a concentração do elemento de interesse na solução.
Espectroscopia de emissão atômica
Este método baseia-se na introdução de uma amostra, em solução, em
uma chama ou plasma na forma de um aerossol. A chama ou plasma induz a
amostra a emitir radiação eletromagnética na região UV-VIS; a intensidade da
luz emitida é proporcional à concentração desta espécie química de interesse
Neste método, a energia térmica é utilizada tanto para os processos de
atomização, como para excitação dos átomos gasosos. Por exemplo, quando
sal de cozinha cai sobre a chama do fogão, os íons sódio são convertidos a
átomos no estado fundamental, que também absorvem energia térmica da
chama. Ocorre excitação eletrônica e os elétrons adquirem um estado de
instabilidade, retornando ao estado fundamental liberando a energia térmica
absorvida na forma de energia luminosa. A chama amarela relaciona-se
àquelas emissões na região visível do espectro eletromagnético, possíveis de
serem vistas pelos olhos humanos. Este processo é explorado nos fotômetros
de chama para determinação quantitativa de sódio, e a técnica analítica é
denominada espectrometria de emissão atômica com chama. Nesse sentido a
temperatura da chama ou plasma exerce um papel fundamental na relação
entre o número de espécies excitadas e não excitadas. A magnitude deste
efeito pode ser derivada a partir da equação de Boltzmann, que é escrita na
seguinte forma:
(I)
𝑁1
𝑁0
=
𝑔1
𝑔0
𝑒−𝐸/𝑘𝑇
Onde:
Ni - número de átomos no estado excitado;
N0 - número de átomos no estado fundamental;
gi/g0 - a razão dos pesos estatísticos dos estados fundamental e excitado;
E - energia de excitação = hν;
k - a constante de Boltzmann;
T - é temperatura em Kelvin da chama.

6. 6
A chama ou plasma são responsáveis pelas seguintes funções:
dessolvatar, vaporizar, atomizar e excitar eletronicamente o átomo em análise.
Para estas funções devem atingir uma temperatura apropriada. A chama é uma
fonte de excitação mais fraca do que o plasma e, geralmente, poucas raias de
cada elemento são excitados.
A própria chama emite radiações na região UV-visível, denominada de
radiação de fundo. Estas radiações contribuem com o ruído e quando
excessiva, reduz os limites de detecção e a precisão das análises. Os
elementos de interesse além de emitir seus espectros de raias podem emitir,
também, espectros de bandas devido à formação de hidróxidos (CaOH, SrOH,
BaOH, etc.) e monóxidos (CaO, LaO, etc.). Radiações contínuas podem ser
produzidas por sais ou sólidos metálicos presentes na chama.
Instrumentação de emissão em chama
Os instrumentos de emissão em chama apresentam os seguintes
componentes:
- Reguladores de pressão e fluxômetros: para controlar a pressão e
vazão dos gases que alimentam a chama;
- Nebulizador-combustor-atomizador: para introduzir a amostra na
chama em forma de aerossol que é a parte do nebulizador, dessolvatar,
sublimar, atomizar e excitar eletronicamente o átomo ou íon atômico em
análise;
- Sistema óptico: é a base de filtro para isolar a radiação desejada;
- Detector: associado a algum tipo de medidor ou amplificador
eletrônico.
Interferências
As interferências do analito alteram a grandeza do sinal do analito.
Essas interferências são de efeitos físicos ou químicos. As interferências físicas
podem alterar os processos de aspiração, nebulização, dessolvatação e
volatilização. Os constituintes combustíveis como solventes orgânicos, podem

7. 7
alterar a temperatura do atomizador e dessa forma afetar indiretamente a
eficiência de atomização. Essas interferências encontram-se relacionadas com
as radiações de outros componentes que se inserem na faixa de comprimentos
de onda isolada pelo instrumento para o analito. Pode ocorrer alguns tipos de
interferência espectral, são elas: a sobreposição espectral direta de raias ou
bandas; sobreposição por emissão de radiação contínua; o espalhamento de
luz; auto absorção e auto emissão; sobreposição espectral direta de raias ou
bandas
As interferências químicas são geralmente específicas a certos
analitos. Elas acontecem após a dessolvatação, na conversão das partículas
sólidas ou fundidas em átomos ou íons elementares. Os constituintes que
influenciam a volatilização das partículas do analito causam esse tipo de
interferência e são denominadas interferências de volatilização do soluto. Os
agentes de proteção previnem a interferência formando preferencialmente com
o analito espécies estáveis, porém voláteis. Três reagentes comuns
empregados para esse fim são o EDTA, 8-hidroxiquinolina e o APDC.
2. OBJETIVO
Observar a utilização de um fotômetro de emissão em chama e
determinar a concentração de Ca2+ nas amostras, a partir da construção de
uma curva analítica.
3. METODOLOGIA
3.1 SOLUÇÕES E AMOSTRAS
 Soluções padrão de Ca2+ já estavam preparadas em água deionizada,
com concentrações de 10ppm, 20ppm, 30ppm, 40ppm e 50ppm;
 Amostra 1 – Água da torneira;
 Amostra 2 – Amostra sintética de Ca2+ preparada em solução água
deionizada;
 Amostra 3 – Amostra sintética de Ca2+ preparada em solução água-
etanol;

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3.2 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
 Primeiramente ajustou-se o zero do instrumento com o branco (água
deionizada);
 Em seguida os sinais de emissão das soluções-padrão e das amostras
foram medidos e os valores foram anotados;
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO
Na Tabela 1, encontra-se os valores dos sinais obtidos para as
análises dos padrões de 10, 20, 30, 40 e 50 mg/L.
Tabela 01: Sinais de emissão para os padrões e para as amostras.
Amostras Ca 2+ (mg/L) Sinal
Padrão 1 10,00 0,28
Padrão 2 20,00 0,63
Padrão 3 30,00 1,34
Padrão 4 40,00 1,73
Padrão 5 50,00 2,25
Os valores das concentrações das amostras 1, 2 e 3 e seus
respectivos sinais são mostrados na Tabela 2.
Tabela 2: Concentrações das amostras 1, 2 e 3 e seus respectivos sinais.
Amostras Ca 2+ (mg/L) Sinal
Amostra 1 25,00 1,02
Amostra 2 25,00 1,19
Amostra 3 25,00 1,09
Em seguida, foi obtido um gráfico, que está representado no Gráfico 1,
para obtenção da curva de calibração, dos valores dos padrões de Ca2+ versus
sinal medido.

9. 9
Gráfico 1: Curva de calibração dos padrões de Ca2+ versus sinal medido
5. CONCLUSÃO
Através do método da curva analítica, foram obtidos os valores das
concentrações de Ca2+ nas amostras. Esse método se mostrou relativamente
eficiente.
A fotometria de absorção atômica em chama se mostra uma técnica
bastante útil para a determinação de Ca2+. No que diz respeito a interferências,
a técnica de absorção em chama é muito menos susceptível a esse tipo de
problema do que a emissão em chama. Tomando-se os devidos cuidados
podem-se obter resultados bastante satisfatórios com a implantação dos
métodos de adição de padrão e da curva analítica.
6. REFERÊNCIAS
HARRIS, D. C.; Quantitative Chemical Analysis. 7. Ed. W. H. Freeman and
Company, New York.
SKOOG, D. A.; et. al.; Fundamentos de Química Analítica. Tradução por:
Marco Tadeu Grassi. 8. Ed. Cengage Learning.
0
0.5
1
1.5
2
2.5
0 10 20 30 40 50 60
SinalMedido
Concentração do Ca2+ Nos Padrões (ppm)