IntroduAAo A Espectroscopia I

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INTRODUÇÃO À 
ESPECTROSCOPIA
INTRODUÇÃO À ESPECTROSCOPIA
Os métodos espectrométricos consistem em um grande número de
métodos analíticos que se baseiam na interação entre energia
eletromagnética e matéria.
Essa interação pode resultar em fenômenos, como absorção, emissão,
foto decomposição, reflexão, aquecimento, entre outros, e suas
magnitudes dependerão das características tanto das moléculas como da
energia radiante.
Introdução
Espectroscopia: é um termo geral para a ciência que estuda a interação dos 
diferentes tipos de radiação com a matéria.
Estuda de forma geral a(s) interação(ões) da(s) onda(s) eletromagnética(s) com 
espécies atômicas e moleculares.
Espectroscopia molecular: espectrometria de absorção molecular no
ultravioleta/visível
Espectrofotometria UV/Vis
• Compostos inorgânicos como para compostos orgânicos;
• A sensibilidade do método está entre 10-4 a 10-5 mol.L-1, podendo alcançar
10-6 a 10-7 mol.L-1;
• A absorção da radiação visível e ultravioleta depende, em primeiro lugar,
do número e do arranjo dos elétrons nas moléculas ou íons absorventes.
Como consequência, o pico de absorção pode ser correlacionado com o tipo
de ligação que existe na espécie que está sendo estudada;
• Extremamente útil para a determinação quantitativa de compostos contendo
grupos absorventes ou cromóforos.
Cromóforos
Absorção característica na região do ultravioleta violeta ou do visível
ESPECTROSCOPIA NA LUZ VISÍVEL E ULTRAVIOLETA
Determinação quantitativa de espécies orgânicos, inorgânicos e
biológicos.
Como por exemplo: identificação de princípios ativos de fármacos e
também na determinação da concentração dos mesmos.
As amostras analisadas podem estar em qualquer estado físico.
ESPECTROSCOPIA NA LUZ VISÍVEL E ULTRAVIOLETA
Vantagens Métodos Espectroscópicos: Método analítico sensível,
rápido, resultados precisos, utilizada na determinação da
concentração dos constituinte da amostra; Leitura dos valores de
absorbância de soluções padrões de concentrações conhecidas;
Determinação da concentração de uma determinada substância
presente na amostra.
ESPECTROMETRIA DE 
ABSORÇÃO NAS 
REGIÕES 
ULTRAVIOLETA (UV) E 
VISÍVEL
 O espectro de energia radiante é
dividido em várias regiões.;
 A região do espectro do ultravioleta é
na faixa de 200 a 400 nm;
 A região do espectro visível é na faixa
de 400 a 800 nm.
ESPECTROFOTOMETRIA 
A ESPECTROFOTOMETRIA BASEIA-SE NA ABSORÇÃO DA RADIAÇÃO NOS COMPRIMENTOS DE 
ONDA ENTRE O ULTRAVIOLETA E O INFRAVERMELHO.
A CHAMADA RADIAÇÃO LUMINOSA CORRESPONDE A UMA GAMA DE COMPRIMENTOS DE 
ONDA QUE VAI DESDE O ULTRAVIOLETA AO INFRAVERMELHO NO ESPECTRO DA RADIAÇÃO 
ELECTROMAGNÉTICA
ESPECTROFOTOMETRIA 
O ESPECTRO DO VISÍVEL ESTÁ CONTIDO ESSENCIALMENTE NA ZONA ENTRE 400 E 800 nm
O ESPECTRO DO ULTRAVIOLETA ESTÁ CONTIDO NA REGIÃO ENTRE 200-350 nm.
ESPECTROFOTÔMETROS: A LUZ APLICADA AO 
ESTUDO DA ESPECTROSCOPIA
Uma das propriedades presentes em substâncias é sua capacidade de absorver luz
visível(VIS) e luz ultravioleta(UV). Segundo estudos foi provado uma relação entre a
transmissão de luz e a espessura da camada do meio absorvente, isto é, quando uma
faixa de luz monocromática atravessa uma solução, parte da luz é absorvida
proporcionalmente à concentração da amostra estudada. Atualmente existe um
equipamento capaz de calcular a taxa de absorbância e transmitância de uma solução
ao receber luz chamado Espectrofotômetro.
ESPECTROFOTÔMETROS: A LUZ APLICADA AO ESTUDO DA 
ESPECTROSCOPIA
UM ESPECTROFOTÔMETRO É UM APARELHO QUE FAZ PASSAR UM FEIXE DE LUZ MONOCROMÁTICA
ATRAVÉS DE UMA SOLUÇÃO, E MEDE A QUANTIDADE DE LUZ QUE FOI ABSORVIDA POR ESSA SOLUÇÃO.
⇒ USANDO UM PRISMA OU UMA GRADE DE DISPERSÃO O APARELHO SEPARA A LUZ EM FEIXES COM
DIFERENTES COMPRIMENTOS DE ONDA; PODE-SE ASSIM FAZER PASSAR ATRAVÉS DA AMOSTRA UM FEIXE
DE LUZ MONOCROMÁTICA (DE UM ÚNICO COMPRIMENTO DE ONDA).
⇒ O ESPECTROFOTÓMETRO PERMITE-NOS SABER QUE QUANTIDADE DE LUZ É ABSORVIDA A CADA
COMPRIMENTO DE ONDA.
ESPECTROFOTÔMETROS: A LUZ APLICADA AO ESTUDO DA 
ESPECTROSCOPIA
O ESPECTRO NO UV-VIS É UM GRÁFICO QUE RELACIONA A ABSORÇÃO (ABSORVÂNCIA) COM A VARIAÇÃO
DO COMPRIMENTO DE ONDA QUE VARIA DE SUBSTÂNCIA PARA SUBSTÂNCIA.
ESPECTROFOTÔMETROS: A LUZ APLICADA AO ESTUDO DA 
ESPECTROSCOPIA
UMA VEZ QUE DIFERENTES SUBSTÂNCIAS TÊM DIFERENTES PADRÕES DE ABSORÇÃO, A
ESPECTROFOTOMETRIA PERMITE-NOS, POR EXEMPLO:
 QUANTIFICAR SUBSTÂNCIAS, UMA VEZ QUE A QUANTIDADE DE LUZ ABSORVIDA ESTÁ RELACIONADA
COM A CONCENTRAÇÃO DA SUBSTÂNCIA;
IDENTIFICAR SUBSTÂNCIAS COM BASE NO SEU ESPECTRO;
ÀS VEZES UMA SUBSTÂNCIA, QUANDO ALTERADA QUIMICAMENTE, PODE PASSAR A APRESENTAR UM
ESPECTRO DE ABSORÇÃO DIFERENTE.
ESPECTROFOTOMETRIA E QUANTIFICAÇÃO
Quando um feixe de radiação monocromática atravessa uma solução contendo uma
espécie absorvente, uma parte dessa energia é absorvida, enquanto a outra é
transmitida.
◦ Transmitância: energia que consegue atravessar a espessura de um determinado material, sem
ser absorvida, ou seja, a capacidade de transmitir luz.
◦ Absorbância: energia que é absorvida por uma determinada espessura de um material. Ou seja,
a capacidade de absorver a luz.
A absorbância e a transmitância de um material estão relacionados. Logo, quando a absorbância
aumenta, a transmitância diminui. Transmitância e absorbância tendem a ser grandezas
complementares. Assim, sua soma (para a mesma energia e comprimento de onda incidente) é
aproximadamente igual a 1, ou 100%. Se 90% da luz é absorvida, então 10% é transmitida.
ESPECTROFOTOMETRIA E QUANTIFICAÇÃO
ABSORÇÃO DA LUZ É TANTO MAIOR QUANTO MAIS CONCENTRADA FOR A
SOLUÇÃO POR ELA ATRAVESSADA:
Relação entre a
concentração de uma
solução e a luz absorvida.
A solução 20g/l absorve
o dobro da solução 10g/l.
ESPECTROFOTOMETRIA E QUANTIFICAÇÂO
A ABSORÇÃO DA LUZ É TANTO MAIOR QUANTO MAIOR FOR A DISTÂNCIA
PERCORRIDA PELO FEIXE LUMINOSO ATRAVÉS DAS AMOSTRAS
Relação entre a distância
percorrida pelo feixe
luminoso e a luz absorvida
por uma solução.
A solução contida na cubeta
com 3 cm absorve 3 vezes
mais luz que a contida na
cubeta de 1 cm.
ESPECTROFOTOMETRIA E QUANTIFICAÇÃO
Lei de Beer-Lambert
Lei da Absorção
Revela quantitativamente como a grandeza da atenuação de um feixe
depende da concentração das moléculas absorventes e da extensão do
caminho dessa absorção.
“A absorbância é diretamente proporcional a concentração da solução
de amostra"
ESPECTROFOTÔMETRO 
Componentes básicos
Uma fonte de energia radiante
Um dispositivo para isolar o comprimento de onda de interesse
(monocromador)
Um módulo de recipiente para a amostra
Um detector que converte a energia radiante em sinal elétrico
Um dispositivo para medir a grandeza do sinal elétrico
ESPECTROSCOPIA NA LUZ VISÍVEL E ULTRAVIOLETA
Esse equipamento é composto por diversos componentes, tendo cada um funções específica:
Fonte de Luz: Uma lâmpada capaz de emitir luz VIS ou UV, sendo as de tungstênio para a visível e de deutério
para ultravioleta.
Monocromador: Tem função de transformar uma luz com vários comprimentos de onda em apenas um, gerando
uma luz monocromática através de um prisma.
Recipiente: Normalmente cubetas, são neles onde as amostras são colocadas, sendo que as cubetas de vidro e
plástico podem ser usadas apenas em estudos com luz VIS, enquanto a luz UV só pode ser aplicada em cubetas
de quartzo.
Detector: Nele é verificada a diferença da luz que passou pela amostra e transfere os resultados a um
computador para realização da análise.
ESPECTROSCOPIA NA LUZ VISÍVEL E ULTRAVIOLETA
Fonte de energia radiante
Deve gerar radiação contínua e estável na região do
espectro.
◦ Lâmpada com filamento de tungstênio: 350 a 750
nm (visível)
◦ Lâmpada de descarga de deutério ou hidrogênio:
185 a 375 nm (U.V.)
Recipientes para amostra
Cubetas ou celas : devem apresentar características de transparência, forma e tamanho
apropriado.
◦ Plástico: região visível
◦ Vidro: região visível
◦ Quartzo ou sílica fundida: região UV
Primeiramente o equipamento com sua
lâmpada (A) emite uma luz (B) que ao atravessar o
monocromador (C) fica com apenas um comprimento
de onda específico (D) sendo direcionado à amostra,
que foi anteriormente solubilizada e armazenada em
uma cubeta (E). Parte da luz é absorvida e o que
consegue passar (F) é captada pelo detector (G), sendo
analisado por um computador tendo os resultados
de absorbância (quanto a amostra reteve)
e transmitância (quanto de luz passou por ela).
ESPECTROSCOPIA NA LUZ VISÍVEL E ULTRAVIOLETA
Os ESPECTROFOTÔMETROS permitem a obtenção de espectros. 
Existem os que atuam só na região do visível, utilizando o filamento de tungstênio, mas
a maioria atua em todo UV-Vis (lâmpadas intercambiáveis de tungstênio e deutério),
podendo ser feixe único, feixe duplo ou multicanais. Em todos os casos, a radiação
passa pela fenda de entrada em direção ao monocromador.
EQUIPAMENTO
Inúmeras são as aplicações dos métodos de absorção no UV-Vis na área farmacêutica.
Além da análise de fármacos, excipientes e impurezas, também são muito utilizados nas
análises clínicas e na área de alimentos.
ESPECTROSCOPIA NA LUZ VISÍVEL E ULTRAVIOLETA
•Lambert estudou a transmissão da luz por sólidos
homogêneos.
•Beer estendeu o trabalho de Lambert ao estudo de
soluções.
LEI DE LAMBERT-BEER
Lei de Lambert-Beer propõem que a absorbância de uma solução é diretamente proporcional à
concentração da espécie absorvente quando se fixa o comprimento, ou seja, diretamente
proporcional a concentração da amostra e ao caminho que a luz percorre (tamanho da cubeta
em cm)
Onde:
LEI DE LAMBERT-BEER
T = Shift log – A x 100
A = Absorbância 
T = Transmitância
DESVIOS QUÍMICOS: ocorrem quando um analito se associa, dissocia ou reage com um
solvente para formar um produto com um espectro de absorção diferente daquele do
analito.
DESVIOS INSTRUMENTAIS devido à radiação policromática: a lei se aplica às
monocromáticas, por isso são usados filtros e grades para isolar a banda escolhida.
Porém, quando a radiação não é monocromática, a potência do feixe que emerge da
amostra é a soma das potências dos λ que emergiram, ou seja, se a absortividade for
diferente, a lei não é obedecida. Por isso, é importante selecionar o λ correspondente à
banda de absorção máxima.
DESVIOS DA LEI DE BEER-LAMBERT
Considerando os valores dados de Transmitância(T), calcule a Absorbância(A):
a) T= 35%
b) T= 76%
c) T= 27%
d) T= 81%
e) T= 0,029
f) T= 0,46
APLICAÇÃO DA LEI DE BEER-LAMBERT
Exercícios
A absorbância de uma solução etanólica de metiltestosterona determinada em λ = 241 nm, em
cubeta de 1 cm de caminho óptico, é 0,580. A absortividade específica da metiltestosterona em
etanol, segundo a Farmacopéia Britânica, neste comprimento de onda é 350 mol-1 L cm-1 a 241
nm. Efetuando-se os cálculos verificou-se que a concentração da solução etanólica de
metiltestosterona é:
APLICAÇÃO DA LEI DE BEER-LAMBERT
Exercícios
Uma solução de concentração igual a 10-3 mol.L-1 de um composto X apresentou a
transmitância (T) medida igual a 10,0 %. A cubeta usada para medir T foi de comprimento igual
a 1,00 cm e o comprimento de onda de máxima absorção dessa solução foi 525 nm. Calcule a
absorbância(A) e absortividade molar (ε ou a) do composto X.
APLICAÇÃO DA LEI DE BEER-LAMBERT
Exercícios
APLICAÇÃO DA LEI DE BEER-LAMBERT
Exercícios
Considerando uma solução padrão de glicose com concentração 20mg/mL e absorbância de 0,502
a)Calcule a concentração de glicose em uma amostra que obteve uma absorbância de 0,301?
b)Calcule a concentração de glicose em uma amostra que obteve uma absorbância de 0,641?
APLICAÇÃO DA LEI DE BEER-LAMBERT
Exercícios
Na água mineral os sais mais comuns são: Bicarbonato, Sódio, Cálcio, Nitrato, Potássio,
Magnésio, Cloreto, Sulfato, Estrôncio, Fluoreto, Bário, Lítio, Borato, dentre outros. Sendo que
todos estes sais são encontrados em maior ou em menor quantidade, e acabam também por
definir o pH da água em ácido, neutro ou alcalino, a ser definido pela local da fonte, em qual
região de formação rochosa ela está inserida. Na determinação da concentração de magnésio
em água não filtrada de torneira, por absorção atômica, a absorbância varia em função das
concentrações das soluções padrão de acordo com a equação da reta, y = 0,063x - 0,01. A curva
de calibração foi calculada por absorção x concentração em mg/mL. Se uma amostra apresentar
uma transmitância de 35%, sua concentração será de:
APLICAÇÃO DA LEI DE BEER-LAMBERT
Exercícios