Introdução

A luminescência molecular é a emissão de radiação eletromagnética, na região do

ultravioleta próximo-visível, proveniente de moléculas que foram excitadas, retornando ao seu

estado fundamental. Quando a absorção de fótons de luz é responsável pela excitação da

molécula, elevando os elétrons de valência de um orbital menos energético para um mais

energético, o fenômeno é chamado fotoluminescência. A luminescência molecular é dividida

em fluorescência e fosforescência. Quando o estado excitado envolvido é singleto, onde o spin

do elétron no orbital excitado mantém sua orientação original, tem-se a fluorescência. Já na

fosforescência, a orientação do elétron que foi promovido ao estado excitado é invertida

(estado excitado tripleto). [4]

A fluorescência molecular é medida ao excitar a amostra no comprimento de onda de

absorção e medindo-se a emissão a um comprimento de onda mais alto, comprimento de

onda de fluorescência. Como as diferenças de energia entre os estados excitados vibracionais

são as mesmas para os estados fundamental e excitado, o espectro de absorção e o espectro

de fluorescência geralmente são imagens aproximadamente especulares um do outro.

A eficiência quântica do método é medida pelo rendimento quântico de fluorescência

molecular, que é a razão entre o número de moléculas que fluorescem e o número total de

moléculas excitadas, ou seja, a razão entre os fótons emitidos e os fótons absorvidos. Para que

ocorra a fluorescência, uma molécula precisa ter estrutura apropriada e estar em um meio que

favoreça a desativação radiativa. Fatores como temperatura, pH, solvente e a presença de

outras espécies podem ter um grande efeito nas características luminescentes de uma

substância, afetando a velocidade dos processos, a natureza e a energia relativa do estado

excitado de menor energia. [1]

Estruturas moleculares planares favorecem a fluorescência, pois aumentam a

interação e conjugação entre o sistema de elétrons. A presença de grupos substituintes na

molécula também é fator importante, pois afeta a intensidade e o tipo de luminescência,

sendo que a presença de grupos hidroxi (-OH), metoxi (OR), amino (-NR2), cianeto (-CN) e

sulfônico (-SO3H) têm tendência em amplificar a fluorescência. Entretanto, grupos cetônicos (-

C=O) carboxílicos (-COOH) e halogênios (-X) favorecem o cruzamento intersistemas, trocando a

multiplicidade da população excitada e por consequência diminuindo à

fluorescência. Estruturas aromáticas condensadas ou com alto grau de conjugação apresentam

alta eficiência quântica. Estruturas heterocíclicas como a piridina e o pirrol, não fluorescem.

Em muitas moléculas, a eficiência quântica da fluorescência decresce com o aumento da

temperatura, porque, a temperaturas elevadas, o aumento da frequência de colisões leva à

maior probabilidade de relaxação colisional. Uma diminuição da viscosidade do solvente leva

ao mesmo resultado.[1]

Neste experimento foi utilizada a técnica de Espectroscopia de Fluorescência

Molecular para determinação da concentração de quinina em água tônica comercial. [3] A

quinina é um alcalóide da classe dos quinolínicos, com funções antitérmicas, antimaláricas e

analgésicas. É considerada o fármaco mais eficiente contra a malária produzida pelo

Plasmodium falciparum, além de ser utilizada para controle de arritmias cardíacas e, por seu

gosto amargo, como flavorizante na água tônica.

Resultado e Discursão

Primeiramente, foram analisados três espectros das soluções de quinina em água, NaI

e H2SO4 a fim de determinar a melhor condição para realização da análise. Logo, a condição

que corresponde ao método mais sensível. Os espectros referentes a estas soluções são

apresentados a seguir:

Figura 1- Espectro da solução de quinina em água

Figura 2- Espectro da solução de quinina em água com adição de iodeto de sódio

Figura 3 - Espectro da solução de quinina em água com adição de ácido sulfúrico

Com base nas figuras determinou-se que a substância a ser adicionada aos padrões e

amostras com base em qual dos métodos fornece maior intensidade de sinal para a mesma

concentração de quinina foi o ácido sulfúrico. Durante essa etapa, erros de pipetagem

ocorrem durante a preparação das três soluções. Porém, mesmo com estes erros foi possível

determinar a condição onde o método é mais sensível.

Geralmente a quinina está presente na água tônica em forma de sal (sulfato ou

hidrocloreto) que tem fluorescência menor e a adição de NaI também diminui a fluorescência,

pois o iodo é interferente. Logo, a condição ótima para a análise é a adição de ácido sulfúrico

(questão a). MELHORAR ESSA RESPOSTA

Nos gráficos de curvas de nível, a esquerda nas figuras, é possível notar o

espalhamento de Rayleigh, evidenciado pelos vários picos em sucessão de forma retilínea fora

da região central dos espectros. Esse fenômeno ocorre devido a presença de átomos ou

moléculas de tamanho muito menor do que o comprimento da radiação (questão c).

Com a condição definida, adicionaram-se 0,2ml de solução H2SO4 0,2 mol/L aos

padrões e amostras e realizaram-se as medidas de intensidade. Uma tabela com os valores

referentes ao padrão será apresentada a seguir:

Concentração de quinina (mg/L)

Intensidade de fluorescência

Intensidade de fluorescência corrigida

0 (branco) 19,76 00,10 2220,27 2200,510,20 4070,50 4050,740,30 6226,05 6206,29

0,40 8552,30 8532,54

0,50 10383,92 10364,16

0,60 11713,73 11693,97

Onde a intensidade fluorescência corrigida é a intensidade de fluorescência da amostra menos

a intensidade de fluorescência do branco.

A curva analítica foi construída com base nos dados de intensidade de fluorescência

corrigida (IFc) e as concentrações dos pardões de quinina.

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.70

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

f(x) = 19638.2314285714 x + 301.320666666667R² = 0.994266729359099

IFc VS Concentração de Quinina

Concentração de Quinina (mg/L)

IFc

Os valores das intensidades das amostras, assim como as intensidades

corrigidas serão apresentados a seguir:

Número do BalãoIntensidade de fluorescência

Intensidade de fluorescência corrigida

8 4932,19 4912,439 5638,97 5619,21

10 5425,74 5405,9811 5600,98 6481,2212 4370,41 4350,6513 4890,25 4870,49

As concentrações de quinina foram obtidas com base na curva analítica através da

seguinte formula:

[quinina]=y - ab

∙FD

Onde y é o valor da intensidade de fluorescência corrigida e a e b são os coeficientes linear e

angular da curva analítica, respectivamente. O FD é o fator de diluição que desse caso será 100

uma vez que a amostra foi diluída de 0,1ml para 10ml. Para o balão de número 8:

[quinina]=4912,43 - 301,32196338

∙ 100=23,48mg/L

As concentrações para os demais balões, o desvio-padrão, o coeficiente de variância, a

precisão no nível de repetitividade, o intervalo de confiança de 95%, a sensibilidade do método

e o limite de detecção segunda a IUPAC serão apresentados na tabela a seguir:

Concentração de quinina - Balão 8 23,48 mg/LConcentração de quinina - Balão 9 27,08 mg/L

Concentração de quinina - Balão 10 25,99 mg/LConcentração de quinina - Balão 11 31,47 mg/LConcentração de quinina - Balão 12 20,62 mg/LConcentração de quinina - Balão 13 23,27 mg/L

Concentração de quinina - Média 25,32 mg/LDesvio-padrão (s)

Coeficiente de Variância (CV)Precisão em nível de repetitividade (R)

Intervalo de confiança a 95% (IC95)Sensibilidade (b)

Limite de detecção (IUPAC) (LOD)

Referências Bibliográficas

[1] Skoog, D.A.; West, D.M.; Holler, F.J.; Crouch, S.R. Fundamentos de Química Analítica. São

Paulo: Cengage Learning, 2008.

[2] https://www.princeton.edu/~achaney/tmve/wiki100k/docs/Rayleigh_scattering.html.

Acesso em 30/11/2014 às 9:30.

[3] Roteiro dos Experimentos, disponível no ambiente Aprender da disciplina de Química

Analítica Experimental. Acesso em 30/11/2014 às 9:10.

[4] Atkins, P.; de Paula, J. Físico-Química – volume 2. Rio de Janeiro: Gen – Grupo Editorial

Nacional.