O ESPECTROFOTOMETRIA

UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO

CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE TECNOLOGIA QUIMICA

CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA

PROF. DR.  ULISSES MAGALHAES NASCIMENTO

        

ALINE MEDEIRO FERREIRA - 2015060564

EVERTON HOLANDA SALES – 2015053480

                 KELLE JESSICA SILVA DE SOUSA- 2014019590

ESPECTROFOTOMETRIA

SÃO LUÍS - MA

2017

Introdução

São denominadas de espectrofotometria as técnicas de análise químicas que utilizem luz para medir concentrações de espécies químicas, isso pode ser feito através da  comparação entre  a radiação absorvida ou transmitida por uma solução que contém uma quantidade desconhecida de soluto e uma quantidade conhecida da mesma substância. A absorção das radiações sejam elas: ultravioletas; visíveis ou infravermelhas dependem das estruturas das moléculas, e é característica para cada substância química.

Quando a luz atravessa uma substância, parte da energia é absorvida (absorbância): a energia radiante não pode produzir nenhum efeito sem ser absorvida. A cor das substâncias se deve a absorção (transmitância) de certos comprimentos de ondas da luz branca que incide sobre elas, deixando transmitir aos nossos olhos apenas aqueles comprimentos de ondas não absorvidos.

Propriedades da luz

A luz pode ser interpretada como ondas, em que o comprimento e a frequência estão relacionados através da equação:

                                               λν= c

λ=comprimento de onda

ν = frequência da radiação

c = velocidade da luz (no vácuo),

por outro lado, a luz pode ser considerada como constituída de fótons, cada fóton transporta uma quantidade de energia dada por:

                                        E = h. ν = h. c / λ 

h = constante de Planck

ν = frequência da radiação

c = velocidade da luz (no vácuo)

λ=comprimento de onda

As ondas luminosas consistem campos magnéticos e elétricos oscilantes, perpendicularmente orientados.

A partir dessas duas equações percebe-se que tanto a frequência como a energia é inversamente proporcional ao comprimento de onda. Desta forma, ondas mais energéticas têm um λ menor e uma frequência maior.

Absorção de luz

 As moléculas e os átomos são constituídos por um núcleo (prótons e nêutrons) e por elétrons. As energias das radiações eletromagnéticas na faixa do visível não possuem energia suficiente para alterar os núcleos, podendo alterar somente as distribuições eletrônicas dos átomos e das moléculas. Um átomo ou molécula possuem orbitais ocupados e orbitais não ocupados. No estado fundamental os elétrons se distribuem de forma a minimizar a energia. Mas, existe, porém, a possibilidade que os orbitais mais energéticos sejam ocupados se for proporcionada certa quantidade de energia.

Isto pode acontecer quando um fóton de luz atinge um átomo ou molécula, a energia molecular aumenta ou atômica aumenta e estes são promovidos para o estado de excitação. Este elétron no estado excitado tenderá a voltar para o estado fundamental, na qual o elétron passa para um estado metaestável, emitindo com isso energia térmica, e deste estado volta ao estado fundamental, emitindo luz.

Esta emissão de luz é classificada como fluorescência quando a emissão cessa logo após a extinção da excitação e fosforescência quando a emissão espontânea continua por períodos de tempo mais elevado. Qualquer forma de luminescência é útil para a analise quantitativa, pois a intensidade de emissão é proporcional à concentração da amostra em baixa concentração .

A absorção ocorre quando o conteúdo energético do fóton for igual à quantidade de energia necessária para que a molécula ou átomo passe do estado fundamental para o excitado. Quando o conteúdo energético do fóton for maior ou menor do que a quantidade de energia necessária para o composto passar do estado fundamental para o excitado, o fenômeno de absorção não ocorre.

A absorção da luz é geralmente medida pela absorvância, que é a capacidade intrínseca dos materiais em absorver radiações em frequência específica, ou pela transmitância, fração da luz incidente com um comprimento de onda específico, que atravessa uma amostra de matéria.

Espectrofotometria

 Um espectrofotômetro pode ser considerado como um fotômetro fotoelétrico de filtro refinado que permite o uso de faixas de luz aproximadamente monocromáticas continuamente variáveis. Os principais componentes de um espectrofotômetro são uma fonte de energia radiante (luz), um monocromador, um dispositivo para o isolamento de luz monocromática, mais exatamente, faixas estreitas de energia radiante da fonte de luz, células de vidro ou de sílica feixes de energia radiante que passam através do solvente ou da solução.

A variação da cor de um sistema, com a modificação da concentração de certo componente, constitui a base do que os químicos denominam análise colorimétrica. A cor é provocada pela formação de um composto corado, resultante da adição de um reagente apropriado, ou pode ser intrínseca ao constituinte analisado. A intensidade da cor pode ser comparada com a que se obtém pelo tratamento idêntico de uma quantidade conhecida da substância.

A colorimetria possibilita a determinação da concentração de uma substância pela medida da absorção relativa de luz, tomando como referência à absorção da substância numa concentração conhecida. Na colorimetria visual usa-se como fonte de luz, uma fonte natural ou artificial de luz branca. As determinações são feitas num instrumento simples, denominado colorímetro, ou comparador de cores. Quando a vista for substituída por uma fotoelétrica, o instrumento é um colorímetro fotoelétrico. Neste instrumento emprega-se a luz que está numa banda estreita de comprimentos de onda, que se consegue pela passagem da luz através de filtros, isto é, de materiais coloridos na forma de placas de vidro, ou de gelatina, etc., que só transmitem a luz numa região espectral limitada. O instrumento é chamado, às vezes, "fotômetro de filtro".