Espectrofotometria No Uv - Vis - Parte-1

ANALÍTICA AVANÇADA – 2S 2011

Aulas 5 e 6Aulas 5 e 6

Espectrofotometria no Espectrofotometria no UVUV--VisVis

Prof. Rafael Sousa

Departamento de Química Departamento de Química -- [email protected]@ufjf.edu.br

Notas de aula: www.ufjf.br/baccan

ESPECTROFOTOMETRIA

Plano de aulaPlano de aula::

-- Definição de “espectrofotometria”Definição de “espectrofotometria”

-- Aspectos conceituais da ABSORÇÃO MOLECULARAspectos conceituais da ABSORÇÃO MOLECULAR

ABSORÇÃO molecular no ABSORÇÃO molecular no UVUV--VisVis

FLUORESCÊNCIA molecular no FLUORESCÊNCIA molecular no UVUV--VisVis

-- Aspectos conceituais da ABSORÇÃO MOLECULARAspectos conceituais da ABSORÇÃO MOLECULAR

-- Medidas de absorção e análises quantitativasMedidas de absorção e análises quantitativas

-- Instrumentos para análises espectrofotométricasInstrumentos para análises espectrofotométricas

-- Aspectos práticosAspectos práticos

-- A A quimioluminescênciaquimioluminescência

-- EspectrofluorimentriaEspectrofluorimentria (princípios e aplicações)(princípios e aplicações)

-- Instrumentação para Instrumentação para espectrofluorimetriaespectrofluorimetria

Bibliografia

�� “Análise Instrumental”“Análise Instrumental”F Cienfuegos, D Vaitsman; 2000

�� ““VogelVogel -- Análise Química Quantitativa” Análise Química Quantitativa” GH Jeffrey e col., 6a ed., Guanabara Koogan, Rio de Janeiro, 2002

�� “Análise Química Quantitativa”“Análise Química Quantitativa”D. Harris; 7a ed., 2008

�� ““PrinciplesPrinciples ofof Instrumental Instrumental AnalysisAnalysis””DA Skoog, FL Holler, TA Nieman; 5th ed., 1998

�� Tutoriais dos fabricantes de espectrofotômetrosTutoriais dos fabricantes de espectrofotômetros

Espectrofotometria Espectrofotometria -- DEFINIÇÃODEFINIÇÃO

EspectrofotometriaEspectrofotometria: : Medida da luz que é Medida da luz que é absorvidaabsorvida ou ou emitidaemitida por uma espécie químicapor uma espécie química

Espectro obtido para o Espectro obtido para o ΒΒ--carotenocaroteno Espectro obtido para Espectro obtido para AgAg coloidalcoloidal

�� ANALITOS ANALITOS ORGÂNICOSORGÂNICOS

Alguns exemplos:Alguns exemplos:Compostos nitrogenadosCompostos nitrogenadosFármacos (Fármacos (àcàc. . acetilacetil salicílico)salicílico)FenóisFenóis

Espectrofotometria Espectrofotometria -- APLICAÇÕESAPLICAÇÕES

FenóisFenóisGorduras (colesterol)Gorduras (colesterol)

�� ANALITOS ANALITOS INORGÂNICOSINORGÂNICOS

Alguns exemplos: Alguns exemplos: Íon cloretoÍon cloretoamônia, fosfato, nitrato e amônia, fosfato, nitrato e sulfaTOsulfaTOElementos metálicos em geral, As e BElementos metálicos em geral, As e B

ASPECTOS CONCEITUAISLUZLUZ �� O espectro eletromagnéticoO espectro eletromagnético

(nm)

Aspecto ondulatório da radiação eletromagnéticaAspecto ondulatório da radiação eletromagnética

�� Ondas com dif. “comprimentos de onda” (λ) �� dif. cores (Vis)

� Análises instrumentais: medidas de “frações” específicas de luz (visível ou não) �� MÁXIMOS DE ABSORÇÃO

�� Relação entre comprimentos de onda e energiaRelação entre comprimentos de onda e energia

Aspecto ondulatório da radiação eletromagnéticaAspecto ondulatório da radiação eletromagnética

Relação entre comprimentos de onda (λ) e energia (E)

Modelo matemático

h= constante de Planck (6,63 10-34 Js) h cEE = h ν =

c= veloc. luz no vácuo (2,99 108 ms-1)

EE = h ν =λ

�� EE é inversamente proporcional ao é inversamente proporcional ao λλ

Na espectrofotometria os “máximos de absorção” são a principal Na espectrofotometria os “máximos de absorção” são a principal diferença que se observa no espectro de substâncias diferentes:diferença que se observa no espectro de substâncias diferentes:

fenômeno “menos energético”fenômeno “menos energético”

Espectro obtido para o Espectro obtido para o ΒΒ--carotenocaroteno Espectro obtido para Espectro obtido para AgAg coloidalcoloidal

O que faz a absorção da luzO que faz a absorção da luzser diferente ?ser diferente ?

As substâncias absorverem radiação por causa dosAs substâncias absorverem radiação por causa dosGrupos CromófGrupos Cromóforosoros

Grupos cromóforos:Grupos cromóforos:São grupos funcionais que apresentam absorção característica na região do São grupos funcionais que apresentam absorção característica na região do ultraultra--violetavioleta ou do ou do visívelvisível

ExEx: Carboxila : Carboxila ((-- COOHCOOH): ): 200 – 210 nm

�Absorve em váriosvárioscomprimentos de onda comprimentos de onda diferentes(vários grupos funcionais)

As substâncias absorverem radiação por causa dosAs substâncias absorverem radiação por causa dosGrupos CromóforosGrupos Cromóforos

Outros grupos cromóforos:Outros grupos cromóforos:

Carboxila (Carboxila (-- COOH): 200 COOH): 200 –– 210 210 nmnm

Aldeído (Aldeído (--CHO): 210; 280 CHO): 210; 280 –– 300300AminoAmino ((--NHNH22): 195): 195Brometo (Brometo (--BrBr): 208): 208DissulfetoDissulfeto ((--SS--SS--): 194; 255): 194; 255 � Substâncias diferentesDissulfetoDissulfeto ((--SS--SS--): 194; 255): 194; 255Éster (Éster (--COOR): 205COOR): 205Éter (Éter (--OO--): 185): 185Nitro (Nitro (--NONO22): 210): 210Nitroso (Nitroso (--NO): 302NO): 302TiocarbonilaTiocarbonila (=C=S(=C=S--): 205): 205TioeterTioeter ((--SS--): 194; 215): 194; 215Tiol (Tiol (--SH): 195SH): 195

� Substâncias diferentes

� Diferentes grupos funcionais


ProcessoProcesso de absorção da radiação: diferentes tipos de de absorção da radiação: diferentes tipos de transições eletrônicastransições eletrônicas

Cada transição eletrônica vem “acompanhada” de uma transição rotacional e Cada transição eletrônica vem “acompanhada” de uma transição rotacional e vibracional vibracional �� Espectros na forma de bandaEspectros na forma de banda

Níveis de energiaeletrônicos

Níveis de energiavibracional


Exemplificando as diferenças entre as substânciasExemplificando as diferenças entre as substâncias::

Composto Orbitais envolvidos na transição eletrônica

λ máx (nm)

CH4 σ � σ * 122

CH3Cl n � σ * 173

CH2=CH2 π � π * 162CH2=CH2 π � π * 162

Me2C=O π � π *n � π *

185277

H2C=CH-CH=CH2 π � π *π � π *π � π *

180200255

Essas transições eletrônicas ocorrem entre níveis d e energia que Essas transições eletrônicas ocorrem entre níveis d e energia que diferem de 10 a 100x em energia diferem de 10 a 100x em energia


�� Processo de absorção da radiação envolvem: Processo de absorção da radiação envolvem: �� Transições eletrônicas (Transições eletrônicas (UVUV--VisVis))�� Transições vibracionais (Transições vibracionais (Infravermelho médio e próximoInfravermelho médio e próximo))

Envolvem diferenças Envolvem diferenças energéticas menoresenergéticas menores

Cada nível de Cada nível de ENERGIA VIBRACIONAL (ENERGIA VIBRACIONAL (eenn):):

SubníveisSubníveis de de ENERGIA ROTACIONAL ENERGIA ROTACIONAL

Envolvem diferenças Envolvem diferenças energéticas ainda menoresenergéticas ainda menores

ENTRETANTO átomos no estado gasoso também podem absorver ENTRETANTO átomos no estado gasoso também podem absorver radiçãoradição no no UVUV--VisVis

Exemplos de medidas ESPECTROSCÓPICASExemplos de medidas ESPECTROSCÓPICAS

EspectroEspectroMETRIAMETRIA ATÔMICAATÔMICA

EspectroEspectroFOTOFOTOMETRIAMETRIA MOLECULARMOLECULAR

ENTRETANTO átomos no estado gasoso também podem absorver ENTRETANTO átomos no estado gasoso também podem absorver radiçãoradição no no UVUV--VisVis

Representação das transições eletrônicas que podem ocorrer no Representação das transições eletrônicas que podem ocorrer no átomo de sódioátomo de sódio

� NaCl

Representação genérica para os elétrons que sofrem transições em medidas espectroscópicas:

�� NA PRÁTICA, a região do NA PRÁTICA, a região do UVUV--VisVis importante para a importante para a espectrofotometria no espectrofotometria no UVUV--VisVis vai de 180 a 780 vai de 180 a 780 nmnm

PARA “CASA”PARA “CASA”

1)1) Explicar Explicar porque os espectros abaixo apresentam perfis diferentes, porque os espectros abaixo apresentam perfis diferentes, considerando que os espectros de absorção moleculares são geralmente bandas considerando que os espectros de absorção moleculares são geralmente bandas

e não picos estreitos.e não picos estreitos.

O processo de O processo de absorção da luz absorção da luz no laboratóriono laboratório

1ª etapa1ª etapa: : excitação eletrônica da molécula “M”excitação eletrônica da molécula “M”

M + M + hvhv �� M*M*

2ª etapa2ª etapa: : relaxação relaxação

M* M* �� M + calorM + calor

M* M* �� MM´́ + + MM´́´́ ((fotodecomposiçãofotodecomposição))

M* M* �� M + M + hvhv´́ (luminescência)(luminescência)

Característica dos processos de absorção na região do Característica dos processos de absorção na região do visívelvisível

Solução Solução verdeverde--amareladaamarelada absorve absorve violetavioletaamarela violetaamarela violeta--azulazullaranjalaranja azulazulvermelhavermelha azulazul--verdeverde

�� A cor de uma espécie em solução é a cor complementar A cor de uma espécie em solução é a cor complementar àquela do comprimento de onda que absorve:àquela do comprimento de onda que absorve:

vermelhavermelha azulazul--verdeverdepúrpurapúrpura verdeverdevioletavioleta verdeverde--amareloamarelovioletavioleta--azuladoazulado amareloamareloazulazul laranjalaranjaazulazul--esverdeadoesverdeado vermelhovermelhoverdeverde púrpurapúrpura

�� A região que contem A região que contem o o λλ de máxima absorção de máxima absorção de uma espécie de de uma espécie de interesse pode ser prevista se a solução da amostra for colorida... interesse pode ser prevista se a solução da amostra for colorida...

Medida de Medida de absorção e análise absorção e análise quantitativaquantitativa

Medidas de absorção (Medidas de absorção (AA))::

- Obtidas a partir de medidas de transmitância (T)

- Quanto maior a transmitância, menor a absorbânciamenor a absorbância

A absorbância aumenta com a conc. da espécie absorvedoraA absorbância aumenta com a conc. da espécie absorvedora-- depende da substância (absortividade molar)depende da substância (absortividade molar)-- depende do espaço físico ocupado pela amostra (caminho óptico)depende do espaço físico ocupado pela amostra (caminho óptico)

AA= = -- loglog TT= = loglog PP00/P /P

Medida de Medida de absorção e análise absorção e análise quantitativaquantitativa

Representação gráfica para soluções de Representação gráfica para soluções de KMnOKMnO 44 em em λλ = 545 = 545 nmnm e um caminho e um caminho óptico de 1 cm.óptico de 1 cm.

a)a) Em %Em %TransmitânciTransmitânci a a versusversus cc

a)a) b) Em b) Em AbsorbânciaAbsorbância versusversus cc

Relação entre absorção e concentração = ANÁLISE QUÍMICARelação entre absorção e concentração = ANÁLISE QUÍMICA(Lei de (Lei de LambertLambert--BeerBeer))

JohannJohann HeinrichHeinrich LambertLambert ((17281728 –– 17771777)) observou quea intensidade da luz transmitida por um meio absorvedorera proporcional à espessura do meio pelo qual a luz passava

AugustAugust BeerBeer ((18251825 –– 18631863)) observou que a intensidade daluz transmitida por um meio absorvedor era proporcional àconcentração da espécie absorvedora

Relação entre absorção e concentração = ANÁLISE QUÍMICARelação entre absorção e concentração = ANÁLISE QUÍMICA(Lei de (Lei de LambertLambert--BeerBeer))

�� A =A = a b a b CCaa= absortividade molar (= absortividade molar (εε: L mol : L mol --11cmcm--11))

bb= caminho óptico (cm)= caminho óptico (cm)

CC= concentração em (mol L= concentração em (mol L--11))

A A

α = α = a ba b

Relação linear entre Relação linear entre AA e e Conc. Conc. sese as medidas são feitas em as medidas são feitas em condição de caminho óptico constante condição de caminho óptico constante ��

�� APLICAÇÕES DA equação da reta: A = α C APLICAÇÕES DA equação da reta: A = α C

-- Concentrações desconhecidasConcentrações desconhecidas-- OU determinar o valor de OU determinar o valor de a a para se obter o de para se obter o de εε

Concentração Concentração

α = α = a ba b

1)1) PREPARAR PADRÕES DE CALIBRAÇÃO PREPARAR PADRÕES DE CALIBRAÇÃO �� TÉCNICA INSTRUMENTALTÉCNICA INSTRUMENTAL

PADRÕESPADRÕES: Soluções semelhante à solução de amostra : Soluções semelhante à solução de amostra com concentração conhecida da espécie de interesse (com concentração conhecida da espécie de interesse (ANALITOANALITO))

AMOSTRAAMOSTRA ou ou SOLUÇÃO DE AMOSTRA SOLUÇÃO DE AMOSTRA ??GeralmenteGeralmente a amostra é analisada na forma de uma solução aquosaa amostra é analisada na forma de uma solução aquosa

Determinação da Concentração

GeralmenteGeralmente a amostra é analisada na forma de uma solução aquosaa amostra é analisada na forma de uma solução aquosa

ExEx: Determinação de Fe: Determinação de Fe3+3+ em tecido animalem tecido animal

amostralaboratorial

preparo (ou tratamento)da amostra

solução de amostra

2)2) Calcular os limites de detecção (LD) e de quantificação: Calcular os limites de detecção (LD) e de quantificação: Menor quantidade que pode ser detectada com razoável certeza para um dado Menor quantidade que pode ser detectada com razoável certeza para um dado procedimento analítico (IUPAC)procedimento analítico (IUPAC)

Determinação da Concentração

y = y = yybcobco + 3xSd+ 3xSdbco bco ⇒⇒ em termos de sinalem termos de sinal

LD = (LD = (CCbcobco + 3xSd+ 3xSdbcobco)/S )/S ⇒⇒ em termos concentraçãoem termos concentração

⇒⇒LQ = (LQ = (CCbcobco + 10xSd+ 10xSdbcobco)/S )/S ⇒⇒ em termos concentraçãoem termos concentração

LDLD = limite de detecção= limite de detecção

LQLQ = limite de quantificação (o INMETRO recomenda usar o primeiro ponto da curva analítica de calibração)= limite de quantificação (o INMETRO recomenda usar o primeiro ponto da curva analítica de calibração)

yy = menor sinal medido= menor sinal medidoyybcobco = sinal do branco= sinal do branco

CCbcobco = concentração do branco (considerado = zero)= concentração do branco (considerado = zero)

SdSdbcobco = desvio padrão do branco (n= 10 no mínimo)= desvio padrão do branco (n= 10 no mínimo)

S S = Sensibilidade do método (= Sensibilidade do método (coefcoef. angular da curva analítica (. angular da curva analítica (αα))))

Determinando a Concentração de Misturas(Dois (Dois analitosanalitos: : MM e e NN: ADITIVIDADE DA LEI DE BEER): ADITIVIDADE DA LEI DE BEER)

�� εε’s devem ser conhecidos em’s devem ser conhecidos em

todos os comp. onda (todos os comp. onda (λλ’ e ’ e λλ’’)’’)AA´́

AA´́´́

Considerar as espécies Considerar as espécies

A’A’ = = εε’’MM . b . c. b . cMM + + εε’’NN . b . . b . ccNN

A’’ A’’ = = εε’’’’MM . b . c. b . cMM + + εε’’’’N N . b . . b . ccNN

Resultado Resultado �� cálculos matemáticos (resolução de sistemas ou cálculos matemáticos (resolução de sistemas ou QuimiometriaQuimiometria))

independementeindependemente (não existe interação)(não existe interação)

OUTROS ASPECTOS OUTROS ASPECTOS DA LEI DE DA LEI DE LAMBERTLAMBERT--BEERBEER

Válida paraVálida para::

-- Soluções diluídas (C < 0,01 mol LSoluções diluídas (C < 0,01 mol L--11) ) -- Radiação monocromáticaRadiação monocromática

-- Meio Meio homogêniohomogênio e estávele estável

�� Todas as medidas (padrões e amostras) : celas o mais “parecidas” possíveisTodas as medidas (padrões e amostras) : celas o mais “parecidas” possíveis�� Todas as medidas (padrões e amostras) : celas o mais “parecidas” possíveisTodas as medidas (padrões e amostras) : celas o mais “parecidas” possíveisPara compensar perdas de potência da radiação incidente por reflexão e espalhamentoPara compensar perdas de potência da radiação incidente por reflexão e espalhamento

Desvios da Lei de Desvios da Lei de LambertLambert--BeerBeer ......

1)1) Interações entre os centros absorvedores Interações entre os centros absorvedores e instabilidade química e instabilidade química �� DESVIO DESVIO REALREAL DA LEI DE BEERDA LEI DE BEER

Ex de Ex de instabilidade químicainstabilidade química: :

equilíbrio entre os ânions equilíbrio entre os ânions dicromatodicromato e e cromatocromato

CrCr22OO7722-- + H2O 2H+ + 2CrOCrO44

22--

350 350 nmnm 373 373 nmnm

�� Espécies que podem participar de equilíbrio químico em soluçãoEspécies que podem participar de equilíbrio químico em soluçãodevem ser analisadas em um meio onde apenas uma espécie predominedevem ser analisadas em um meio onde apenas uma espécie predomine


2)2) Suponha que a análise de um fármaco deva ser feita em triplicata, por um Suponha que a análise de um fármaco deva ser feita em triplicata, por um

método espectrofotométrico e que a espécie absorvedora apresenta um máximo de método espectrofotométrico e que a espécie absorvedora apresenta um máximo de

absorbância que varia com o pH da solução de amostra. absorbância que varia com o pH da solução de amostra. DescrevaDescreva, resumidamente, , resumidamente,

como essa análise deveria ser feita, considerando desde o preparo da amostra até a como essa análise deveria ser feita, considerando desde o preparo da amostra até a

obtenção do resultado final.obtenção do resultado final.

Desvios da Lei de Desvios da Lei de LambertLambert--BeerBeer

2)2) Influência de erros instrumentais Influência de erros instrumentais ((λλ inadequado, radiação inadequado, radiação policromáticapolicromática ou espúria)ou espúria)�� DESVIO DESVIO APARENTEAPARENTE

Ex de Ex de erro instrumentalerro instrumental::

A

IIII II

A

Comprimento de onda Concentração

Instrumentação Instrumentação (ESPECTROFOTOMETRIA = TÉCNICA INSTRUMENTAL)(ESPECTROFOTOMETRIA = TÉCNICA INSTRUMENTAL)

FOTÔMETROSFOTÔMETROS(COLORÍMETROS)(COLORÍMETROS) ESPECTROFOTÔMETROSESPECTROFOTÔMETROS

VisívelVisível--Filtros ópticos (380 Filtros ópticos (380 –– 780 780 nmnm))

UltraUltra--violeta e visívelvioleta e visível-- Monocromadores (200 Monocromadores (200 –– 1000 1000 nmnm))

Fonte de

LuzAmostra

Seletor deComprimento

de Onda h ν

Detector

Fotométrico

Processador

0.102 UA

Fonte de

LuzAmostra

Seletor deComprimento

de Onda h ν

Detector

Fotométrico

Processador

0.102 UAh ν

a

b

Componentes básicos (duas configurações: Componentes básicos (duas configurações: aa e e bb):):

InstrumentaçãoInstrumentação1) 1) FONTE DE LUZFONTE DE LUZ

REGIÃO DO VISÍVELREGIÃO DO VISÍVELREGIÃO DO ULTRAREGIÃO DO ULTRA--VIOLETAVIOLETA

200 200 nmnm 390 390 nmnm 800 800 nmnm

• Lâmpadas de Deutério• Lâmpadas de Hidrogênio

• Lâmpadas de filamento de Tungstênio• Lâmpadas de Hidrogênio

160 – 375 nm

320 – 2500 nm

podem ser halógenas (W-I2)

- maior durabilidade

• LEDs (diodos emissores de luz)

• Lâmpadas de Xenônio

FONTE DE LUZFONTE DE LUZ

Emissões, por comprimento de onda, das principais lâmpadasEmissões, por comprimento de onda, das principais lâmpadaspara espectrofotometriapara espectrofotometria

InstrumentaçãoInstrumentação

2)2) SELETOR DE COMPRIMENTOS DE ONDASELETOR DE COMPRIMENTOS DE ONDA

�� Isolar faixas estreitas de comprimentos de ondaIsolar faixas estreitas de comprimentos de onda

�� Diferentes dispositivosDiferentes dispositivoscomplexidade e largura da faixa de complexidade e largura da faixa de λλ

-- FiltrosFiltros-- MonocromadoresMonocromadores

FILTROS:FILTROS:

-- Constituídos por uma ou mais substânciasConstituídos por uma ou mais substâncias-- Isola bandas com no mín. 50 Isola bandas com no mín. 50 nmnm de largurade largura-- Usado na região do visívelUsado na região do visível-- Baixo custoBaixo custo


SELETOR DE COMPRIMENTOS DE ONDASELETOR DE COMPRIMENTOS DE ONDAFILTROS:FILTROS:

�� Fluoreto de cálcio ou magnésioFluoreto de cálcio ou magnésio

�� Constituído por várias camadasConstituído por várias camadasDielétrico com espessura de Dielétrico com espessura de

mesma ordem do mesma ordem do λλ desejadodesejado

-- Passa apenas 1 Passa apenas 1 λλ e seus múltiplose seus múltiplos-- Isola bandas com até 10 Isola bandas com até 10 nmnm de largurade largura-- Pode ser usado tanto no UV como no visívelPode ser usado tanto no UV como no visível-- Custo maior que o filtro de absorçãoCusto maior que o filtro de absorção

t= espessura do dielétricot= espessura do dielétricoηη= índice de refração= índice de refraçãon= ordem de interferêncian= ordem de interferência


SELETOR DE COMPRIMENTOS DE ONDASELETOR DE COMPRIMENTOS DE ONDA

FILTROS FILTROS

os de interferência são mais eficientes:os de interferência são mais eficientes:

(larguras a meia altura)(larguras a meia altura)

�� Filtros servem para faixas específicas de Filtros servem para faixas específicas de λλ

�� Monocromadores: isolam bandas estreitas ao longo do espectroMonocromadores: isolam bandas estreitas ao longo do espectro-- Mais versáteisMais versáteis

-- Custo mais elevado que os filtrosCusto mais elevado que os filtros



MONOCROMADORES: MONOCROMADORES: PRISMASPRISMAS E E REDESREDES (GRADES) DE DIFRAÇÃO(GRADES) DE DIFRAÇÃO

FORMA DE FORMA DE USOUSO

1) 1) Prisma Prisma (instrumentos mais antigos)2)2) Grade Grade (custo menor, espectrofotômetros mais compactos)

Diferenças entre os Diferenças entre os índices de refraçãoíndices de refração Fenômeno da Fenômeno da interferênciainterferênciannλλ = d(= d(sensen i + d i + d sensen r)r)

�� 300 – 2000 ranhuras

� ângulo de incidência



MONOCROMADORES: PRISMAS E REDES (GRADES) DE DIFRAÇÃOMONOCROMADORES: PRISMAS E REDES (GRADES) DE DIFRAÇÃO

POSICIONAMENTO DA FENDA DE SAÍDAPOSICIONAMENTO DA FENDA DE SAÍDAIsolar Isolar o comprimento de onda separadoo comprimento de onda separadoExEx::

�� Dependendo dos demais componentes ópticos: largura de banda de 1 – 20 nm

ExEx::

�� Monocromador de Czerny-Turner


3)3) COMPARTIMENTO (OU SUPORTE) DA AMOSTRACOMPARTIMENTO (OU SUPORTE) DA AMOSTRA

CELAS CELAS OU CUBETAS DE CUBETAS DE QUARTZOQUARTZO ((UVUV--VisVis))CELAS OU CUBETAS DE CELAS OU CUBETAS DE VIDROVIDRO (Vis)(Vis)CELAS OU CUBETAS DE CELAS OU CUBETAS DE ACRÍLICO ACRÍLICO (Vis)(Vis)

�� FACES PLANAS E PERPENDICULARES À RADIAÇÃO FACES PLANAS E PERPENDICULARES À RADIAÇÃO INCIDENTEINCIDENTE

face paraface para“manipulação”“manipulação”

INCIDENTEINCIDENTE

�� CILÍNDRICAS CILÍNDRICAS menor custo mas que conferem menor menor custo mas que conferem menor repetibilidaderepetibilidade

CAMINHOS ÓPTICOS VARIÁVEISCAMINHOS ÓPTICOS VARIÁVEISmais comum: mais comum: 1 cm

LIMPEZA:LIMPEZA:11-- água e detergente diluído22-- enxague com água purificada e, depois, com a própria amostra


4)4) DETECTORES (TRANSDUTORES) DE SINALDETECTORES (TRANSDUTORES) DE SINAL

�� CONVERSÃO DA CONVERSÃO DA RADIAÇÃORADIAÇÃO EM EM SINAL ELÉTRICOSINAL ELÉTRICO

-- Intensidade da Intensidade da correntecorrente é proporcional à é proporcional à intensidade da radiaçãointensidade da radiação

-- FototubosFototubos, , fotomultiplicadorasfotomultiplicadoras e semicondutores de silícioe semicondutores de silício

Junção pn

_ +90 V DC

R

Amplificador

Catodo

AnodoFeixe de Fótons

e- +

+

+

+ _ _

__

+

+ _

_

p n

+-

�� FototuboFototubo << Sensibilidade que os semicondutores Sensibilidade que os semicondutores << Fotomultiplicadora Fotomultiplicadora


DETECTORES (TRANSDUTORES) DE SINALDETECTORES (TRANSDUTORES) DE SINAL

Espectrofotômetro com arranjo linear de diodosEspectrofotômetro com arranjo linear de diodos


INSTRUMENTOS “INSTRUMENTOS “FEIXE ÚNICOFEIXE ÚNICO” E “” E “DUPLO FEIXEDUPLO FEIXE””

�� OO FEIXE DE RADIAÇÃO UTILIZADO PARA A MEDIDA DO “BRANCO” E DA AMOSTRA” FEIXE DE RADIAÇÃO UTILIZADO PARA A MEDIDA DO “BRANCO” E DA AMOSTRA” DEVEM TER A MESMA INTENSIDADE DEVEM TER A MESMA INTENSIDADE

%T

cela dosolvente

ajuste 100% T

a. fotômetro de feixeúnico

lâmpada detungstênio

filtro espelho semi-prateado

cela dosolvente

detector de zero%T

detector

detector

único

b. Fotômetro de feixe duplo

ESPECTROFOTOMETRIA NO ESPECTROFOTOMETRIA NO UVUV--VisVisCONSIDERAÇÕES GERAISCONSIDERAÇÕES GERAIS

�� Instrumentos atuais operam em transmitância ou absorbânciaInstrumentos atuais operam em transmitância ou absorbância

�� Quando são utilizados outros solventes além de água os mesmos devem ser Quando são utilizados outros solventes além de água os mesmos devem ser de de grau espectroscópiograu espectroscópio e e inerte no meioinerte no meio

�� Análises de rotina: utilizar sistema de análise por injeção em fluxo (FIA)Análises de rotina: utilizar sistema de análise por injeção em fluxo (FIA)

Pequenas quantidades de amostras e reagentesPequenas quantidades de amostras e reagentes

= Menor custo e geração de resíduos= Menor custo e geração de resíduos

Maior precisão (Maior precisão (repetibilidaderepetibilidade) e velocidade analítica) e velocidade analítica

�� Pode ser combinada com outras técnicas analíticas, instrumentais ou não, Pode ser combinada com outras técnicas analíticas, instrumentais ou não,

geralmente como geralmente como ferramenta de detecçãoferramenta de detecção

�� Pode ser utilizada em análises não quantitativas e diretamente sobre sólidosPode ser utilizada em análises não quantitativas e diretamente sobre sólidos

((reflectânciareflectância difusa em produtos acabados)difusa em produtos acabados)

ANÁLISE DE SÓLIDOS POR ANÁLISE DE SÓLIDOS POR REFLECTÂNCIA DIFUSA NA REGIÃO DO REFLECTÂNCIA DIFUSA NA REGIÃO DO UVUV--VisVis

-- Utilizada para materiais opacosUtilizada para materiais opacos•• PapéisPapéis•• PlásticosPlásticos•• Pigmentos para tintasPigmentos para tintas•• Filmes poliméricosFilmes poliméricos

ESPECTROFOTOMETRIA NO ESPECTROFOTOMETRIA NO UVUV--VisVis

•• Filmes poliméricosFilmes poliméricos•• MedicamentosMedicamentos•• Alimentos (leite em pó)Alimentos (leite em pó)•• ......

-- Princípio: a radiação não absorvida é refletida e detectada na forma Princípio: a radiação não absorvida é refletida e detectada na forma de um espectrode um espectro

-- Equipamentos de laboratório e portáteisEquipamentos de laboratório e portáteis

REFLECTÂNCIA DIFUSAREFLECTÂNCIA DIFUSA

Aplicações importantes no Aplicações importantes no setor de tintas setor de tintas para determinação de para determinação de

parâmetros de qualidade:parâmetros de qualidade:

DETERMINAÇÃO DE OUTROS PARÂMETROS:

- Índice de brancura e amarelamento: ASTM EASTM E--313313--7373- Índice de brancura: ASTM EASTM E--313313--CIE CIE modificationmodification- Índice de brancura: ASTM DASTM D--19251925- Índice de amarelamento: ASTM EASTM E--313313--9898

REFLECTÂNCIA DIFUSAREFLECTÂNCIA DIFUSA

PortáteisPortáteis De “bancada”De “bancada”

Tipos de equipamentos

Análise de materiais/ produtos acabadosAnálise de materiais/ produtos acabados

Análise quantitativas também são possíveis a partir de calibraçãoAnálise quantitativas também são possíveis a partir de calibração


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Bibliografia utilizada

�� ““PrinciplesPrinciples ofof Instrumental Instrumental AnalysisAnalysis””DA Skoog, FL Holler, TA Nieman; 5 th ed., 1998

�� “Análise Instrumental”“Análise Instrumental”F Cienfuegos, D Vaitsman; 2000

�� ““VogelVogel -- Análise Química Quantitativa” Análise Química Quantitativa” GH Jeffrey e col., 6a ed., Guanabara Koogan, Rio de Janeiro, 2002GH Jeffrey e col., 6a ed., Guanabara Koogan, Rio de Janeiro, 2002

�� “Análise Química Quantitativa”“Análise Química Quantitativa”D. Harris; 7 a ed., 2008

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Espectrofotometria No Uv - Vis - Parte-1

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