analise intrumental - fotometria de chama

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UNIVERSIDADE TECNOLOGICA FEDERAL DO PARANÁ
TECNOLOGIA EM PROCESSOS QUIMICOS.
FOTOMETRIA DE CHAMA.
TOLEDO
2010.
UNIVERSIDADE TECNOLOGICA FEDERAL DO PARANÁ.
TECNOLOGIA EM PROCESSOS QUIMICOS.
DISCIPLINA: ANALISE INSTRUMENTAL I.
DOCENTE: CLAYTON ANTUNES MARTIN.
CAMPUS TOLEDO.
FOTOMETRIA DE CHAMA.
Relatório de atividade prática realizada como parte da avaliação da disciplina de analise instrumental I.
ACADÊMICOS:
BARBARA HAHN DE OLIVEIRA . 
CLEUCIANE TILLVITZ DO NASCIMENTO.
ELVIS MAGALHÃES SILVA DA ROCHA.
RICARDO ALMIR ANGNES.
VANESSA LIDIANE SIMSEN.
TOLEDO,JUNHO
2010.
SUMÁRIO
INTRODUÇÃO.........................................................................................................4
OBJETIVOS.............................................................................................................6
MATERIAIS E METODOS........................................................................................6
RESULTADOS E DISCUSSÕES..............................................................................7
CONCLUSÃO...........................................................................................................9
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS.........................................................................9
	
INTRODUÇÃO
	
	A fotometria de chama é a mais simples das técnicas analíticas baseadas em espectroscopia atômica. Ela consiste em uma amostra contendo cátions metálicos sendo inserida em uma chama e analisada pela quantidade de radiação emitida pelas espécies atômicas ou iônicas excitadas. Os elementos, ao receberem energia de uma chama, geram espécies excitadas que, ao retornarem para o estado fundamental, emitem parte da energia recebida na forma de radiação, em comprimentos de onda específicos para cada elemento químico. Esta técnica é conhecida por sua simplicidade e diversos conceitos importantes estão envolvidos no desenvolvimento de experimentos usando a fotometria de chama, desde os princípios de espectroscopia até a estatística no tratamento de dados, passando por preparo de amostra e eliminação de interferências.[1]
	A espectroscopia atômica baseia-se em métodos de análise de elementos de uma amostra, geralmente líquida, que é introduzida em uma chama, na qual ocorrem fenômenos físicos e químicos, como evaporação, vaporização e atomização.[1]
	A fotometria de emissão em chama baseia-se na introdução de uma amostra em solução em uma chama na forma de um aerossol. A chama excita os átomos induzindo a amostra a emitir radiação eletromagnética na região UV-VIS; a intensidade da luz emitida é proporcional à concentração desta espécie química de interesse.[2]
O característica mais importante de uma chama é a temperatura. Ela promove um papel fundamental na relação entre o número de espécies excitadas e não excitadas. Por exemplo, um aumento de 10K (2500K para 2510K) na temperatura de emissão relacionada à linha de ressonância do sódio produz um aumento de 4% no número de átomos de sódio excitados, e consequentemente um aumento no sinal. Este efeito da temperatura sobre o sinal analítico pode ser observado a partir da equação de Boltzmann:
Objeto OLE
Onde:
	- Ne e N0 são os números de espécies excitadas e no estado fundamental respectivamente;
	- Pe e P0 são os fatores estatísticos, determinados pelo número de orbitais em cada nível;
	- ΔE é a diferença de energia entre os níveis;
- k é a constante de Boltzmann (1,38x10-23J/K);
- T é a temperatura em Kelvin.
Portanto, os métodos analíticos baseados nas medidas da emissão atômica requerem um controle rigoroso da temperatura da excitação.
A chama mais apropriada para análise de metais de baixa energia de excitação como metais alcalinos e alcalinos terrosos é a chama de gás natural/ar, enquanto a chama acetileno/ar proporciona a temperatura para a excitação da maioria dos metais.
Existe um fator que contribui para o ruído e, quando em excesso, reduz os limites de detecção e a precisão das análises. É a radiação emitida pela própria chama na região UV-VIS, denominada radiação de fundo. Esse fenômeno é conhecido como auto-emissão.
Além do problema da auto-emissão, existem alguns tipos de interferências que podem prejudicar a medida do sinal de emissão do analito, sendo classificadas em:
- Interferências espectrais: Relacionam-se com outros tipos de radiações que ocorrem na faixa de comprimentos de onda isolada para o analito. Durante o processo podem ocorrer interferências espectrais como: Sobreposições de raias ou bandas e/ou radiação contínua, espalhamento da luz, auto-absorção do analito e emissão de radiação de fundo;
- Interferências químicas: São as interações entre o analito e outras espécies presentes na matriz que afetam o sinal analítico. Normalmente ocorrem através da formação de um composto termicamente estável (refratário) envolvendo o analito;
- Interferências físicas: Essas interferências podem ocorrer através de:
	Ionização do analito: Esta reduz a população de átomos neutros na chama e, consequentemente, diminui a intensidade de emissão do analito. A adição de um supressor de ionização pode minimizar este efeito;
	Interferência ou efeito de matriz: É a influência das propriedades da matriz da amostra sobre o processo envolvido na medida do sinal analítico. Esse efeito faz com que o valor obtido da concentração de um analito seja diferente do valor real.
Na análise quantitativa por emissão atômica, os métodos utilizados são os seguintes:
- Método por curva analítica: Consiste em representar graficamente o modelo de calibração através de uma curva de calibração. A curva analítica deve passar o mais próximo possível dos pontos obtidos experimentalmente, e o método utilizado para se obter a melhor aproximação é o método dos mínimos quadrados.[2]
- Método do padrão interno: Consiste em adicionar às amostras, às soluções-padrão e ao branco, uma quantidade conhecida de uma espécie de referência chamada de padrão interno. Para se construir a curva analítica, é lançada nas ordenadas a razão entre o sinal do analito e o sinal do padrão, e nas abscissas, as concentrações das soluções-padrão do analito.[1]
- Método por adições de padrão (MAP): É um método utilizado para se corrigir o efeito de matriz. Pode-se recorrer ao MAP quando o efeito de matriz não é desprezível e não é possível utilizar o método das matrizes casadas.
O método das adições de padrão pode ser realizado a partir de dois procedimentos:
	Adições-padrão sem partição da amostra: Consiste em adicionar a uma única alíquota da amostra, alíquotas crescentes de uma mesma solução-padrão. Este método é adequado quando o volume de amostra disponível é limitado. Ele é bastante utilizado nas técnicas voltamétricas e potenciométricas;
	Adições-padrão por partição da amostra: Consiste em se adicionar a quatro ou cinco idênticas alíquotas de amostra particionadas, idênticas alíquotas de diferentes soluções-padrão, cujas concentrações estão aumentando proporcionalmente dentro da faixa linear de concentração. Neste procedimento pode-se observar que se obtém a mesma diluição da amostra em cada adição de padrão, promovendo um efeito de matriz constante sobre todas as medidas dos sinais analíticos. Obtém-se a concentração da amostra C0 por extrapolação da curva de regressão para o eixo das concentrações, ou utilizando os parâmetros A e B da equação y=A + Bx ajustada aos pontos. O valor de C0 é dado por: 
Objeto OLE
Onde Vs é o volume do padrão e V0 é o volume da alíquota da amostra.
OBJETIVOS
A pratica teve por objetivo a identificação da concentração de determinadas soluções contendo sódio (analito)
MATERIAIS E MÉTODOS
Materiais:
Solução salina 0,9% (soro fisiológico)
Balões volumétricos (6 x 100 mL e
5 x 250 mL)
Água destilada
Fotômetrode chama
Padrão sódio(Na), potássio(K) para calibração do equipamento
Soluções desconhecidas para analise(02)
Procedimento:
1. A partir da solução salina 0,9% foi produzido uma serie de diluições (1/50, 1/60, 1/80, 1/100, 1/125, 1/200, 1/250), onde efetuou-se a curva de calibração.
2. Ligou-se o equipamento seguindo os seguintes passos:
- certificou-se que o equipamento estava desligado e o mesmo foi ligado na tomada correta (110 V);
- certificou-se de que a válvula de pressão localizada na parte superior esquerda do
Equipamento estava completamente aberta;
- ligou-se o compressor, e colocou-se o capilar do analisador mergulhado em água destilada;
- regulou-se a pressão do ar até a marca de 14;
- ligou-se o fotômetro, depois que o vapor de água começou a sair pela chaminé do equipamento,
- certificou-se que a liberação do gás do equipamento estava fechada, e abriu-se a saída de gás no redutor de pressão.
- abriu-se aos poucos a saída de gás do equipamento e pressionou-se pausadamente o botão de ignição ate acender a chama do equipamento.
- escolheu-se as opções adequadas, e calibrou-se o equipamento com o padrão adequado.
3. Realizou-se a análise para as soluções diluídas.
4. Em seguida analisou-se as soluções desconhecidas e assim, descobriu-se as concentrações iniciais.
	
RESULTADOS E DISCUSSÃO
	A partir das sete diluições da solução salina 0,9% foi realizada a analise, onde obteve-se os sinais de cada amostra, que estão demonstrados na TABELA I.
TABELA I: Sinais de cada diluição
	Amostras diluídas
	Sinal (ppm)
	1
	71
	2
	61
	3
	54
	4
	33
	5
	26
	6
	16
	7
	12
	Conhecendo a quantidade de soro em cada diluição construiu-se a curva de calibração.
GRÁFICO I
	Com a curva de calibração obteve-se a equação referente à reta em que se encontram os valores dos sinais em função do volume de soro de cada amostra. Com o valor do coeficiente R, podemos afirmar que 98% dos valores obtidos são explicados por esta equação.
	Desde modo, a primeira solução desconhecida que foi diluída em proporção 1:100 em um balão volumétrico de 250 mL contendo 2,5 mL da mesma, apresentou um sinal médio igual a 16,5 ppm, pois o mesmo estava variando de 16 a 17 ppm.
	Utilizando a equação da reta anteriormente obtida, e tendo em mãos o valor do sinal da amostra 1 desconhecida, temos que:
	Considerando f(x) = S, que é o sinal da amostra;
	S = 38,06x – 2,86
	16,5 = 38,06x – 2,86
	x = 0, 3583 mL
Esse valor de x, demonstrada que de 2,5 mL diluídos, 0,3583 mL são de Na+. Portanto temos que:
2,5 mL-----100%
0,3583 mL -----x
x = 14,33%
	Isto significa que 14,33% da amostra 1 é constituída por sódio.
	Para a segunda amostra desconhecida onde aplicou-se a mesma proporção de diluição da amostra 1 desconhecida, o sinal obtido foi de 60 ppm. Utilizando os mesmos cálculos, temos que:
S = 38,06x – 2,86
60 = 38,06x – 2,86
x = 1,50 mL
Esse valor de x, demonstrada que de 2,5 mL diluídos, 1,50 mL são de Na+.
Portanto temos que:
2,5 mL-----100%
1,50 mL -----x
x = 60,00%
	Isto significa que 60,00% da amostra 2 é constituída por sódio.
	
CONCLUSÃO
	A primeira amostra desconhecida apresentou um sinal de 16,5 ppm e uma concentração de 14,33% de sódio, já a segunda amostra 60 ppm de sinal e uma concentração de 60,00%, sendo assim a segunda amostra apresentou maior concentração de sódio.
	Portanto é possível perceber que conforme aumentou-se a concentração de sódio na amostra o sinal tende a aumentar, sendo assim, o valor do sinal e da concentração são diretamente proporcionais, o que também pode ser visualizado na curva de calibração.
	
REFERÊNCIAS
1.HARRIS, Daniel C. Análise Química Quantitativa. 6ª ed.2005.
2.SKOOG, Douglas A. et. al. Fundamentos de Química Analítica. 8ª ed. 2004.
Curva de calibração
	
	
	Coluna B
	2
	2
	71
	1,7
	1.7
	61
	1,3
	1.3
	54
	1
	1
	33
	0,8
	0.8
	26
	0,5
	0.5
	16
	0,4
	0.4
	12