Short course: Basic Aspects of Spectrophotometry

Aspectos Básicos de Espectrofotometria KELLY CRISTINE DA SILVEIRA Universidade do Estado do Rio de Janeiro Instituto Politécnico Laboratório de Ensaios Mecânicos e Metrologia – LEMec Laboratório Químico DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.17700923 Tópicos Curso de Extensão: Aspectos Básicos de Espectrofotometria 1. OBJETIVOS 2. INTRODUÇÃO 3. ESPECTROFOTOMETRIA 4. LEI DE BEER-LAMBERT 5. PRINCÍPIOS BÁSICOS E CARACTERÍSTICAS 6. INSTRUMENTAÇÃO 7. APLICAÇÕES 8. PRÁTICA DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.17700923 Objetivos O objetivo geral deste curso é apresentar os princípios de Espectrofotometria e Instrumentação. Objetivos específicos -Conhecer a Lei de Lambert-Beer, -Curva analítica, -Apresentação de algumas aplicações, -Utilização do Espectrofotômetro. Curso de Extensão: Aspectos Básicos de Espectrofotometria DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.17700923 Introdução – espectro eletromagnético Fontehttps://www.google.com.br/search?q=electromagnetic+spectrum+molecules&source=lnms&tb m=isch&sa=X&ved=0ahUKEwjK8WDy8feAhWBHpAKHWjDBlsQ_AUIDigB&biw=1378&bih=859#imgrc=Jt6EdPyxdmopcM: Curso de Extensão: Aspectos Básicos de Espectrofotometria DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.17700923 Introdução – espectro eletromagnético Espectro eletromagnético representando o processo molecular que ocorre quando a radiação em cada região é absorvida Espectro visível 380 – 780 nm Fonte-https://slideplayer.com/slide/4617402/ DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.17700923 Introdução - espectroscopia Curso de Extensão: Aspectos Básicos de Espectrofotometria O fundamento da espectroscopia é a interação de uma radiação eletromagnética e a matéria constituinte da amostra. O termo espectroscopia é a designação para toda técnica de levantamento de dados físico-químicos através da transmissão, absorção ou reflexão da energia radiante incidente em uma amostra. O resultado gráfico obtido, o sinal do detector é uma função do comprimento de onda - ou mais comumente a frequência - é chamado espectro. Sua impressão gráfica pode ser chamada espectrograma ou simplesmente espectro. DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.17700923 Introdução - espectroscopia Curso de Extensão: Aspectos Básicos de Espectrofotometria São três os principais tipos de processo pelos quais a radiação interage com a amostra e é analisada: i) Espectroscopia de absorção - Correlaciona a quantidade da energia absorvida em função do comprimento de onda da radiação incidente. ii) Espectroscopia de emissão - Analisa a quantidade de energia emitida por uma amostra contra o comprimento de onda da radiação absorvida. iii) Espectroscopia de espalhamento (ou de dispersão)- Determina a quantidade da energia espalhada (dispersa) em função de parâmetros. A energia incidente pode ser refletida, transmitida ou absorvida. DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.17700923 Introdução - espectroscopia Curso de Extensão: Aspectos Básicos de Espectrofotometria As condições para que haja essa absorção são: i) A frequência da onda incidente coincidir com uma frequência natural de um tipo de oscilação do sistema; i) Sejam respeitadas as regras de seleção quânticas inerentes ao sistema e à faixa de frequências envolvida. DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.17700923 Introdução - método espectrofotométrico A espectrofotometria — medida de absorção ou transmissão de luz — é uma das mais valiosas técnicas analíticas amplamente utilizadas em laboratórios de área básica, bem como em análises clínicas. Por meio da espectrofotometria, componentes desconhecidos de uma solução podem ser identificados por seus espectros característicos ao ultravioleta, visível, ou infravermelho. Curso de Extensão: Aspectos Básicos de Espectrofotometria DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.17700923 Instrumentação Fonte: https://kasvi.com.br/espectrofotometria-principios-aplicacoes/espectrofotometro/ Curso de Extensão: Aspectos Básicos de Espectrofotometria DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.17700923 Instrumentação Curso de Extensão: Aspectos Básicos de Espectrofotometria O espectrofotômetro UV-Vísivel instrumento de análise que permite: i) Selecionar o comprimento de onda (, lâmbda) da radiação adequado à análise de um determinado componente. ii) Medir a intensidade I do feixe emergente que corresponde a um determinado feixe incidente Io, convertendo o sinal recebido no detector em medida de absorbância (ou absorvância) para o comprimento de onda da análise. iii)Determinar a concentração de uma espécie em solução a partir do gráfico da variação de absorbância (ou transmitância) em função da concentração de várias soluções-padrão. DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.17700923 Instrumentação O espectrofotômetro UV-Visível DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.17700923 Curso de Extensão: Aspectos Básicos de Espectrofotometria Cubetas DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.17700923 Curso de Extensão: Aspectos Básicos de Espectrofotometria Cubetas As cubetas de vidro óptico são utilizadas para técnicas de colorimetria e espectrometria e indicadas quando o trabalho é realizado em uma região visível, enquanto as cubetas de quartzo são utilizadas em regiões ultravioleta. Existem ainda as cubetas descartáveis fabricadas em poliestireno, as cubetas em acrílico. Alguns tipos, que são menos utilizados: •Microcubeta; •Cubeta cilíndrica; •Cubeta de fluxo; •Cubeta com jaqueta de água; •Cubeta anaeróbica; •Cubeta dividida (Tandem); •Cubeta desmontável; •Cubeta com tubo graduado; •Cubeta criogênica. http://www.prolab.com.br/blog/equipa mentos-aplicacoes/conheca-os-tipos-decubetas-para-espectrofotometro/ DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.17700923 Curso de Extensão: Aspectos Básicos de Espectrofotometria Cobertura espectral Cobertura espectral é o nome dado à faixa de comprimentos de onda de um dado espectro. Este pode cobrir uma região grande ou não, por exemplo, se cobrir toda a parte visível a cobertura espectral será de 400800nm. DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.17700923 Curso de Extensão: Aspectos Básicos de Espectrofotometria Resolução espectral A resolução de um espectro pode ser definida como o quociente entre o valor de um dado comprimento de onda (ex. comprimento de onda médio, ( ), e a diferença entre os comprimentos de onda medidos antes e depois desse valor médio ( ). DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.17700923 Curso de Extensão: Aspectos Básicos de Espectrofotometria Resolução espectral Na figura vemos dois espectros com diferentes resoluções. Como o espectro da direita  é menor a resolução R é maior, portanto é possível identificar algumas características espectrais (linhas espectrais) que não são evidentes no espectro de resolução menor Melhor resolução DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.17700923 Sensibilidade É a capacidade do instrumento de detectar (ou medir) uma quantidade mínima de amostra. Na figura observa-se um exemplo de espectros de absorção de soluções com diferentes concentrações de um composto. Dependendo da sensibilidade do equipamento, este consegue “medir” mais ou menos moléculas do soluto na solução (ou da própria amostra). DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.17700923 Curso de Extensão: Aspectos Básicos de Espectrofotometria Lei de Lambert-Beer Lei de Beer-Lambert, Lei de Beer ou ainda lei de Beer–Lambert–Bouguer Esta Lei relaciona a absorção da luz (radiação eletromagnética em geral) com as propriedades do material pela qual a luz esta passando. Absortividade molar () esta associado com transições eletrônicas, rotacionais ou vibracionais de cada espécie considerada podendo ser considerada como uma “impressão digital” de cada espécie química. A=bc Onde A é a absorbância (sem unidades, pois A = log10 P0/ P ) DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.17700923 Aplicação 4) Curva de absorção para Permanganato de Potássio Curso de Extensão: Aspectos Básicos de Espectrofotometria O valor de melhor comprimento de onda para KMnO4encontrado na literatura é de 520 nm, sendo recomendada a faixa de comprimento de onda de 490 a 530 nm como aceitável do ponto de vista de sensibilidade para medidas espectrofotométricas. O melhor comprimento de onda para uma determinada solução é aquele no qual há maior absorção e, portanto, menor transmissão de luz; ou seja: maior absorbância e menor transmitância. DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.17700923 Curva Analítica Curso de Extensão: Aspectos Básicos de Espectrofotometria Como criar a curva analítica ou padrão e como utilizá-la? DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.17700923