Espectrofotometria na região UV-VIS

1. Espectrofotometria na região UV-VIS

2. RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA • Comprimento de onda (λ) • Período (p) = tempo necessário para completar um ciclo • Freqüência (f) = ciclos/s ou Hertz f= c/ λ c = velocidade da luz no vácuo 3.1010 cm/s Λ unidades nm = 10-9 m A= 10 -10 m Energia (E) E = h.f => E = h.c/λ h= constante de Planck

3. Espectro visível da luz de uma lâmpada difratada por um prisma:(a) esquema e (b) fotografia. Exemplo de difração de luz produzida na natureza.

4. Interação da radiação com a matéria O que faz com que alguns raios interajam e outros passem através das coisas? Dois requerimentos devem ser observados para que uma determinada radiação possa ser absorvida por uma molécula: 1 - A radiação incidente deve ser de frequência 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.

5. Aplicações da espectroscopia Rotação

6. Leis de absorção Io I1 I1 = 50 Io = 100 I2 = 25 I1 = 50 Io = 100 Transmitânica = It/ Io T% = It/Io x 100

7. Pierre Bouguer (1729) e de Johann Heindrich Lambert (1760) duas leis fundamentais: - A intensidade de luz (monocromática) transmitida por um corpo homogêneo é proporcional à intensidade de luz incidente. Isto é: - A intensidade de luz (monocromática) transmitida decresce exponencialmente com o aumento da espessura da camada do corpo homogêneo It/Io = 10 –cba onde c= concentração; ba= constante T = 10-cba log T = log 10 -cba log T = -cba log 10 log T = -cba -log T = cba log 1/T = cba log Io/It = cba log Io/It = Absorbância

9. Lei de Lambert- Beer A = absorbância ou absorvância A = ε b c qdo a concentração é expressa em moles/L ou A = a b c qdo a concentração é expressa em outra unidade a/ ε = absortividade/absortividade molar b= caminho ópticoc c= concentração

10. Representação gráfica da Lei de Beer, para soluções de KMnO4 em l = 545 nm e um caminho óptico de 1 cm. • Em %Transmitância %T versus c • b) Em Absorbância A versus c

11. Absortiviade (a) ou absortividade molar Característica de uma substância para um determinado comprimento de onda e um determinado solvente A = abc Absortividade – capacidade da molécula em absorver energia

12. Fenômenos envolvidos quando um feixe (monocromático) de radiação incide sobre uma cubeta contendo uma solução que absorve no comprimento de onda incidente. Io = Ir + Ie + Ia + It Io = Ia + It Io = Intensidade do feixe incidente, Ir = Intensidade do feixe refletido, resultado das diferenças do índice de refração entre o absorvedor e o ambiente, Ie = Intensidade do feixe espalhado, resultado de um meio não homogêneo (suspensão) e/ou de flutuações térmicas, Ia = Intensidade do feixe absorvido pelo meio It = Intensidade do feixe transmitido.

13. Espectro de absorção do permanganato de potássio A amostra (1) tem 66mg/L de concentração. As demais (2),(3),(4) e (5) foram diluídas para (0.8), (0.6), (0.4) e (0.2) da concentração da primeira amostra, respectivamente.

14. Se várias substâncias absorverem a a radiação,há um efeito aditivo: Abs = a1b1C1 + a2b2C2 + . . . Corante vermelho Corante azul Máx. de absorção a 525 nm A= 0,233 a = Máx. de absorção a 625 nm A = 0.318 -> a = 0,106/ppm.cm A 510 nm= 0,183 a = 0,061/ppm.cm Mistura corante azul + vermelho Mistura: A 510 nm= 0,317 A625nm = 0,477

15. Figura 1 - a. conjunto dos comprimentos de onda correspondentes ao espectro de emissão de uma lâmpada de tungstênio-halogênio (luz branca); b. região espectral transmitida por uma solução de azul de bromotimol e o respectivo espectro de absorção; c. região espectral transmitida por uma solução de solução amarela de fluoresceína e o respectivo espectro de absorção. c - Espectro de uma solução etanólica de fluoresceína 10-5 mol L-1 (amarela) b- Espectro de uma solução aquosa de azul de bromotimol 10-5 mol L-1 (laranja) a- Espectro de uma lâmpada de luz branca

16. Erro fotométrico

17. INSTRUMENTAÇÃO Esquema Básico de um Instrumento para Medir a Absorção Sistema de Feixe Simples Sistema de Feixe Duplo

18. Fontes de radiação UV-VIS Lâmpada de Tungstênio e Tungstênio-Halogênio: O filamento da lâmpada de tungstênio vaporiza-se e esses vapores fixam-se na face interna do bulbo da lâmpada. Lâmpada de Deutério: Normalmente usa-se a lâmpada de deutério para comprimentos de onda entre 180 a 370nm. Monocromadores Filtros, Filtros de interferência, Prismas , Grades de difração

19. Grade de difração Espectro visível da luz de uma lâmpada difratada por uma grade de difração : (a) esquema e (b) fotografia.

20. Detectores Fotografias de arranjos de diodo com 1024 elementos (detectores de diodo): a. vista de topo; b. vista de perfil. Esquema (a) e fotografia (b) do tubo fotomultiplicador HAMAMATSU - R928

21. Esquema óptico de um espectrofotômetro com detector de arranjo de diodos Vê-se neste esquema duas fontes de radiação, as lâmpadas de deutério e de tungstênio, cujas emissões são focalizadas através de uma lente sobre a amostra. Portanto, todo o espectro de emissão da lâmpada incide sobre a mesma, sendo que a radiação incidente será, em parte, absorvida. Esta radiação que atravessou a amostra (transmitida ou emergente) irá incidir sobre uma lente que focaliza o feixe sobre uma fenda, e desta sobre uma grade de difração. Esta grade irá difratar a radiação, separando os seus diferentes comprimentos de onda, sendo que cada um deles irá incidir sobre um diodo do arranjo. Este diodo, ao ser irradiado, produz uma corrente elétrica cuja magnitude depende da intensidade da emissão (novamente aqui se aplica o efeito fotoelétrico). Através de um circuito de calibração adequado, esta corrente será transformada em absorbância nos diferentes comprimentos de onda, resultando no que se convenciona chamar de espectro de absorção.

22. Exemplo de espectro obtido com detector de arranjo de diodos

23. Créditos: Chemkeys : http://www.chemkeys.com/bra/index.htm Micronal Termos e Significados em análises espectrofotométricas UV-Visívelhttp://www.micronal.com.br/artigostecnicos/glossario.pdf Gary L. Bertrand http://web.umr.edu/~gbert/color/AAcolor.html