MÉTODOS ESPECTROFOTOMÉTRICOS - LEI DE BEER; ESPECTROFOTOMETRIA

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO AGRESTE DE PERNAMBUCO
BACHARELADO EM ENGENHARIA DE ALIMENTOS
DÉBORA KARINA FERREIRA DE LIRA
JACINTA SILVA OLIVEIRA
QUÍMICA ANALÍTICA 
Garanhuns - PE
2021
UNIVERSIDADE FEDERAL DO AGRESTE DE PERNAMBUCO
BACHARELADO EM ENGENHARIA DE ALIMENTOS
Disciplina: Química Analítica
Professora: Suzana Pedroza da Silva
Alunas: Débora Karina Ferreira de Lira
	 Jacinta Silva Oliveira
RELATÓRIO DA AULA PRÁTICA DEMONSTRATIVA 07: MÉTODOS ESPECTROFOTOMÉTRICOS - LEI DE BEER; ESPECTROFOTOMETRIA.
Relatório apresentado à disciplina de Química Analítica, do Curso de Engenharia de Alimentos da UFAPE, como parte da segunda avaliação de aprendizagem.
Garanhuns - PE
2021
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO ……………………………….…………….……......…..........3
2. LEI DE LAMBERT-BEER……………………..……………………….…….4
2.1 METODOLOGIA…………………………………………………….........4
	2.1.1. Materiais e reagentes …………………………………......….....4
	2.1.2 Procedimento Experimental………………………….…………4
2.2 RESULTADOS E DISCUSSÃO……………………………….………….5
3. ESPECTROFOTOMETRIA ...................................................................…….7
3.1 METODOLOGIA………………………………………………………….7
		3.1.1. Materiais e reagentes………………………………….…...........7
3.1.2 Procedimento Experimental…………………………….….........7
3.2 RESULTADOS E DISCUSSÃO……………………………….……….…8
4. CONCLUSÃO……………………………….……………………………......11
REFERÊNCIAS ………….............………….…………………………….…12
1. INTRODUÇÃO 
A espectrofotometria é uma das técnicas analíticas mais utilizadas para determinações quantitativas de espécies químicas, possui baixo custo operacional e produz resultados de interpretação geralmente simples. Ela tem como base o fato de que uma substância, ao receber radiação, emite uma certa porção e absorve outra. 
A lei de Lambert-Beer é o fundamento da espectrofotometria tratada simultaneamente e caracteriza-se como o processo no qual a quantidade de luz absorvida ou transmitida por uma determinada solução depende da concentração do soluto e da espessura da solução.
Aliado a isto, Colombo e Galo (2009), evidenciam que a absorção da luz depende de dois princípios, o primeiro é que a absorção será tanto maior quanto mais concentrada for à solução por ela atravessada, e o segundo princípio baseia-se no fato de que a absorção da luz é tanto maior quanto maior for à distância percorrida pelo feixe luminoso através das amostras. 	
Diante do exposto, o presente trabalho tem como objetivo exemplificar o fundamento da Lei de Lambert-Beer, tendo em vista métodos espectrofotométricos da dependência linear da absorção de luz em função da concentração das soluções, além de preparar a curva analítica e determinar a concentração de um analito em solução.
 
2. LEI DE LAMBERT- BEER
2.1 METODOLOGIA
2.1.1. Materiais e reagentes
Béquer de 100mL
Béquer de 500mL
Bastão de vidro
7 Frascos de cultura 
Solução de Azul de metileno
Água destilada
2.1.2 Procedimento Experimental
Inicialmente, realizou-se o procedimento A, adicionando cerca de 15 gotas de azul de metileno (A 1 mol/L) em um Becker de 500mL, a solução foi homogeneizada com o uso do bastão de vidro e transferida a para um Becker de 100mL, para ser despejada no frasco de cultura 1. E em seguida, transferiu-se mais 100mL da solução de azul de metileno, seguindo o mesmo procedimento, no recipiente transparente 2. Com isso, colocando o segundo recipiente na frente do outro foi possível perceber o caminho da luz.
No procedimento B, foram usados mais 3 frascos de cultura (3, 4 e 5), nos quais foram adicionados 100mL de água, utilizando o béquer de 100mL como instrumento volumétrico. Em seguida, adicionou-se diretamente as gotas de azul de metileno nos três frascos transparentes sendo 4 gotas no recipiente 3, 8 gotas no no recipiente 4 e 16 gotas no recipiente 5.
No procedimento C, utilizou-se mais dois frascos (6 e 7) os quais foram acrescidos de 100mL de água e utilizou-se duas soluções de azul de metileno, a solução A, utilizada anteriormente e a solução B. No frasco 6 foram adicionadas 6 gotas da solução A e no 7 mais 6 gotas da solução B, sendo possível observar uma cor mais forte vinda do frasco 6 que recebeu a solução A. 
2.2 RESULTADOS E DISCUSSÃO
	Com o experimento, buscou-se exemplificar o fundamento da Lei de Lambert-Beer, tendo em vista métodos espectrofotométricos. Essa lei, relaciona a absorbância de luz de uma solução com sua respectiva concentração, quando esta é exposta a raios luminosos paralelos (LIMA, L. S. 2013). A lei de Lambert-Beer é traduzida pela seguinte Equação matemática:
 (1)
	Na Equação (1) temos que representa a absorbância, é o coeficiente de absorção molar que cada espécie possui e a concentração molar da solução.
	O experimento A realizado apresenta a concentração das soluções utilizadas na fase A do experimento, as quais possuíam a coloração azulada e a mesma concentração, conforme ilustrado na Figura 1. Elas foram interpostas para demonstrar a mudança do caminho da luz, que acontece com o aumento da concentração das soluções, como mostrado na Figura 2.
 Figura 1: Soluções do experimento A. 		 Figura 2: Interposição das Soluções.
 
 Fonte: Própria 				 Fonte: Própria 
O experimento B, contou com a produção de 3 soluções 3, 4 e 5 com concentração variada, produzidas com 4, 8 e 16 gotas respectivamente. A figura 3 apresenta as soluções, onde é possível notar a diferença na incidência da luz, presente em cada solução. 
Figura 3: Soluções do experimento B. 
 
 
Fonte: Própria 
T. Canassa (2018), em seu experimento para determinar a concentração de soluções utilizando a Lei de Lambert-Beer, determinou que as áreas mais claras das soluções absorviam pouca luz. Ou seja, a luz consegue ultrapassar a solução com mais facilidade.
A fase C do experimento, muniu-se da utilização de duas soluções distintas: a solução A e B. Ambas foram adicionadas em quantidades iguais para compor a solução dos frascos 6 e 7, com isso foi possível constatar que a solução A era mais concentrada que a solução B. Uma vez que foi perceptível a menor incidência de luz que pode transpassar a solução 6, como mostra a Figura 4.
Figura 4: Fase C do experimento.
 Fonte: Própria 
Assim como o experimento realizado por T. Canassa (2018) confirmou a dependência linear da absorção de luz em função da concentração das soluções, como pré-disposto pela lei de Lambert-Beer. O mesmo pressuposto pôde ser confirmado pela visualização óptica que cada fase do experimento realizado demonstrou. 
3. ESPECTROFOTOMETRIA
3.1 METODOLOGIA
 
3.1.1. Materiais e reagentes
· Balões volumétricos 
· Pisseta com água destilada;
· Espectrofotômetro;
· Cubetas e papel macio;
· Pipetas graduadas
· Soluções de KMno4 em diferente soluções
3.1.2 Procedimento Experimental
· Primeiramente, preparou 1,0 L de uma solução de permanganato de potássio (kMnO4 com massa molar = 158,034 g/mol) na concentração de 1,58 mg/L.
· A partir da solução 1,58 mg/l obtida na etapa anterior, preparou 5 soluções padrões de permanganato de potássio por diluição. Estas soluções possuíram as seguintes concentrações: 0,158 mg/L, 0,316 mg/L, 06632 g/L, 0,948 mg/L e 1,265mg/L de permanganato de potássio.
· Em seguida, calculou-se o volume de solução a 1,58 mg/ L a ser pipetado e transferido para um balão volumétrico de volume conhecido. Tendo calculado os volumes de solução V1 que deve ser usados para cada diluição, foi pipetado o volume calculado e o transferiu para o balão volumétrico (de volume idêntico ao usado nos cálculos), e completou o volume até atingir o menisco usando água como solvente para cada solução. Feito isso, guardou cada solução preparada no balão volumétrico e rotulou, indicando a concentração de permanganato de potássio.
· Posteriormente, as 5 soluções padrões preparadas foram levadas na cubeta do espectrofotômetro e verificado a absorbância de cada uma delas usando um comprimento de onda de 525 nm. Depoisanotou o resultado na tabela, retirou a amostra e a descartou repetindo o mesmo procedimento com as outras amostras. No final, lavou as cubetas com água destilada.
· Preencheu-se o quadro com as absorbâncias relativas a cada concentração de permanganato de potássio.
· Usando uma planilha do Excel, traçou-se um gráfico de pontos colocando os valores de absorbância nas ordenadas e as concentrações comuns nas abcissas. Com isso, ajustou-se a equação de uma reta passando pelos pontos e pela origem aos dados experimentais. E por fim, anotou a equação da reta e o coeficiente de correlação, e objetivou calcular a concentração da solução desconhecida. 
3.2 RESULTADOS E DISCUSSÃO
Para efetuar o cálculo do volume de solução a 1,58 mg/ L que foi pipetado e transferido para um balão volumétrico, realizou-se os seguintes cálculos:
Volume do balão volumétrico = 25 ml (V2)
Concentração final desejada = 0, 158 mg/L (C2)
Concentração da solução a diluir = 1,58 mg/ L (C1)
Volume da solução a diluir que deve ser pipetada = ?
Primeiro cálculo: 
 			 C1V1 = C2V2 (2)
 		1,58 mg/l x V1 = 0,158mg/L x 25ml				 (3)
 			 	V1= 2,5 ml					 (4)
	Após realizado o cálculo do primeiro volume final desejado, obtivemos os seguintes resultados, seguindo a equação (2), para os demais volumes conforme descrito na Tabela 1:
Tabela 1 - Valores dos volumes de cada solução
	Solução
	C1
	V1
	C2
	V2
	1
	1,58 mg/L
	2,5 ml
	0,158 mg/L
	25 mL
	2
	1,58 mg/L
	5 ml
	0,316 mg/L
	25 mL
	3
	1,58 mg/L
	10 ml
	0,632 g/L
	25 mL
	4
	1,58 mg/L
	15 ml
	0,948mg/L
	25 mL
	5
	1,58 mg/L
	20 ml
	1,265mg/L
	25 mL
Fonte: Própria
As cinco soluções padrões preparadas que foram levadas na cubeta do espectrofotômetro usando um comprimento de onda de 525 nm, resultaram nas seguintes absorbâncias como mostra na Tabela 2 abaixo:
Tabela 2 - Valores das absorbâncias obtidas pelo Espectrofotômetro
	Solução
	C2
	Absorvâncias
	1
	0,158 mg/L
	0,240
	2
	0,316 mg/L
	0,480
	3
	0,632 g/L
	0,942
	4
	0,948mg/L
	1,434
	5
	1,265mg/L
	1,818
Fonte: Própria
	Com os valores apresentados na Tabela 2, construiu-se o Gráfico Absorbância x Concentração com o auxílio do Excel, cujo perfil é conhecido como curva-padrão ou curva analítica apresentada abaixo. 
Figura 5: Gráfico e equação a reta para Absorbancîa x Concentração do KMnO4
Fonte: Própria
Nesse gráfico, a reta indica a proporcionalidade entre o aumento de concentração e da absorção e a porção linear corresponde ao limite de sensibilidade do método espectrofotométrico para o soluto estudado. Como apresentado acima, pôde-se encontrar a seguinte Equação da reta :
Y = 0, 411X – 0, 2502	 			 (5)
Segundo Soares (2006), retas são preferidas porque nelas há menos incertezas associadas, isso porque menos pontos são necessários para estabelecer uma reta de confiança. Ao obtê-la, de acordo com os conhecimentos espectrofotométricos, a curva-padrão é utilizada para determinar quantitativamente a propriedade de uma amostra desconhecida a partir de uma amostra com a mesma propriedade conhecida. 
A fim de encontrar a concentração de uma solução, acha-se a densidade ótica, leva-se este dado a curva, encontrando-se sua concentração. No entanto, com as informações obtidas pela prática, não foi possível determinar a concentração da amostra desconhecida partindo da equação da reta, pois não foi disponibilizada a informação da absorbância da solução. 
Sendo assim, com os resultados obtidos, foi possível realizar a análise e comparação das absorbâncias com diferentes concentrações, conferindo a concordância com a Lei de Beer em que a medida que a concentração aumenta se observa o aumento da intensidade que a luz atinge o detector.
4. CONCLUSÃO
Todos os experimentos desenvolvidos a respeito da Lei de Beer apresentaram resultados satisfatórios. No primeiro experimento foi possível confirmar a dependência linear da absorção de luz em função da concentração das soluções, como pré-disposto pela lei de Lambert-Beer através da visualização óptica.
	Também, levando-se em consideração os resultados obtidos e expostos no presente relatório, pôde-se demonstrar a proporcionalidade entre o aumento de concentração e absorção, só não sendo possível determinar a concentração de uma solução por espectrofotometria no comprimento de onda, por falta de informações para realizar os cálculos necessários.
	Em suma, tendo em consideração os argumentos citados anteriormente, as práticas realizadas tiveram por finalidade acrescentar o conhecimento teórico-prático acerca da Espectrofotometria e a relação com a Lei de Lambert-Beer.
REFERÊNCIAS
CANASSA, Thalita A.; LAMONATO, Anna Luisa; RIBEIRO, Allan Victor. Utilização da lei de Lambert-Beer para determinação da concentração de soluções. Journal of Experimental Techniques and Instrumentation, v. 1, n. 2, 2018.
COLOMBO, Márcio Francisco; André Luiz, GALO. Espectrofotometria de longo caminho óptico em espectrofotômetro de duplo-feixe convencional: uma alternativa simples para investigações de amostras com densidade óptica muito baixa. Scielo Brasil. 23 Abr 2009. Disponível em: <https://www.scielo.br/j/qn/a/ZY45c
79NHd9vMzfgJWVXZHR/?lang=pt>. Acesso em: 7 de julho de 2021.
LIMA, Luís Spencer. Lei de Lambert–Beer. Revista de Ciência Elementar, v. 1, n. 1, 2013. Disponível em: <https://rce.casadasciencias.org/rceapp/art/2013/047/>. Acesso em: 6 de julho de 2021.
SOARES, Lucia Valente. Curso básico de instrumentação para analistas de alimentos e fármacos. Barueri, SP: Manole, 2006.