Relatório 3 - Espectrofotometria no visível (IV) docx

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UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE
Instituto de Química
Departamento de Química Analítica
Análise Instrumental I Experimental
Espectrofotometria no Visível (IV)
Aluno: Lucas Gonçalves do Amaral
Professor: Marco Antônio Martins de Oliveira
Niterói
Setembro/2022
1. INTRODUÇÃO
A espectrofotometria no visível é uma técnica de análise óptica frequentemente
utilizada na química analítica, físico-química e biologia, a qual é baseada nas capacidades de
absorção e transmissão de radiação eletromagnética na região do visível (400-700 nm) pelas
soluções de determinadas substâncias. Tais capacidades são inerentes à cada material e estão
relacionadas com os saltos quânticos dos elétrons da substância, que ao absorverem energia,
saltam para níveis mais externos e, após um período de tempo, decaem para seus níveis
fundamentais, liberando energia na forma de radiação eletromagnética (SKOOG et.al, 2007,
p.138).
A técnica de espectrofotometria no visível pode ser utilizada para fins qualitativos,
como a identificação de uma substância desconhecida, ou quantitativos, como a determinação
da concentração da substância em uma solução, a partir da Lei de Lambert-Beer (LIMA,
2013, p.47).
Além disso, esta técnica também é utilizada para determinação de fórmulas
moleculares de complexos, utilizando-se o método da razão das inclinações. Tal método é
realizado analisando-se as absorbâncias de soluções com diferentes concentrações do íon
metálico contendo excesso de ligante, assim como soluções de diferentes concentrações do
ligante contendo excesso do íon metálico (SAWYER et.al, 1984, p.200-201 e 207). Tais
análises são realizadas utilizando-se o comprimento de onda no qual a absorbância do
complexo é máxima ( ). A partir das inclinações (ou coeficientes angulares) das curvas deλ
𝑚á𝑥
calibração do metal e do ligante é possível determinar-se a proporção entre os mesmos,
utilizando-se a equação (1) abaixo:
(1)
𝑆
𝑚
𝑆
𝑛
= 𝑛𝑚
Em que, e são as inclinações, ou coeficientes angulares, das retas obtidas a𝑆
𝑚
𝑆
𝑛
partir da regressão linear dos pontos de “absorbância vs concentração” do metal e do ligante,
respectivamente. Já m e n são, respectivamente, as quantidades de metal e ligante no
complexo. Vale ressaltar que este método aplica-se com os requisitos de haver uma única
espécie de complexo e a Lei de Lambert-Beer ser obedecida.
1
2. OBJETIVO
O objetivo desta prática consiste em determinar a fórmula molecular do complexo
Fe(II)-ortofenantrolina a partir do método da razão das inclinações das curvas de calibração
utilizando excesso de íon metálico e ligante.
3. METODOLOGIA
Primeiramente houve a preparação de cinco soluções de diferentes concentrações da
solução padrão de ortofenantrolina 5 x 10-4 M, utilizando-se balões volumétricos de 50,00
mL. Da solução padrão de ortofenantrolina foram retirados volumes de 1,0 , 2,0 , 3,0 , 4,0 e
5,0 mL, respectivamente, com auxílio de uma pipeta volumétrica, e adicionados em cada
balão separadamente. Em cada balão foram adicionados volumes de 30,00 mL de solução
padrão de Fe(II) 5 x 10-4 M, 10 mL de solução tampão de pH = 5 de ácido acético-acetato de
sódio e 1 mL de hidroquinona 1% (p/v). Após 10 min, os balões foram avolumados com água
destilada e agitados.
Em seguida, foram preparadas cinco soluções de diferentes concentrações da solução
padrão de Fe(II) 5 x 10-4 M, utilizando-se também balões volumétricos de 50,00 mL. Da
solução padrão de Fe(II) foram retirados volumes de 1,0 , 2,0 , 3,0 , 4,0 e 5,0 mL,
respectivamente, com auxílio de uma pipeta volumétrica, e adicionados em cada balão
separadamente. Em cada balão foram adicionados volumes de 30,00 mL de solução padrão de
ortofenantrolina 5 x 10-4 M, 10 mL de solução tampão de pH = 5 de ácido acético-acetato de
sódio e 1 mL de hidroquinona 1% (p/v). Após 10 min, os balões foram avolumados com água
destilada e agitados.
Para realização das análises foi utilizado o espectrofotômetro nº 5 do laboratório, em
que, primeiramente, foi colocada uma cubeta com água destilada, que agiria como branco da
análise, zerando-se a absorbância para ele. Na segunda cubeta foram adicionadas as soluções
de diferentes concentrações de Fe(II)-ortofenantrolina contendo excesso do ligante, uma por
vez, analisando-se a absorbância de cada uma, utilizando o comprimento de onda de 510 nm,
que foi o determinado na prática anterior para este complexo. Por fim, na segundaλ
𝑚á𝑥
cubeta, foram adicionadas as soluções de diferentes concentrações de Fe(II)-ortofenantrolina
2
contendo excesso do íon metálico, uma por vez, analisando-se a absorbância de cada uma, à
510 nm. Os dados foram anotados para a montagem das curvas de calibração.
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO
As concentrações das cinco soluções de Fe(II)-ortofenantrolina contendo excesso do
ligante e das cinco soluções contendo excesso do íon metálico podem ser calculadas pela lei
de diluição, visto que a concentração inicial das soluções de ferro (II) e ortofenantrolina𝐶
1
eram de 5 x 10-4 M e o volume final de cada solução era de 50,00 mL:
=>𝐶
1
𝑉
1
= 𝐶
2
𝑉
2
𝐶
2
=
𝐶
1
𝑉
1
𝑉
2
Tabela 1. Concentrações das soluções de Fe(II)-ortofenantrolina em função do volume inicial do metal ou
ligante.
Volume inicial de Fe(II) ou
ortofenantrolina (mL)
Concentração final
da solução (M)
1,0 1,0 x 10-5
2,0 2,0 x 10-5
3,0 3,0 x 10-5
4,0 4,0 x 10-5
5,0 5,0 x 10-5
De posse das soluções, foram realizadas as análises de absorbância em função da
concentração do complexo, com cinco soluções contendo excesso de metal e cinco soluções
contendo excesso de ligante, utilizando o comprimento de onda de 510 nm, que trata-se do
. Os resultados obtidos estão contidos na Tabela (2) abaixo:λ
𝑚á𝑥
3
Tabela 2. Absorbâncias para as dez soluções de diferentes concentrações de Fe(II)-ortofenantrolina
contendo excesso do metal e do ligante, à 510 nm.
Espécie Volume inicial (mL) Concentração final (M) Absorbância
Ferro (II)
(excesso de
ortofenantrolina)
1,0 1,0 x 10-5 0,112
2,0 2,0 x 10-5 0,211
3,0 3,0 x 10-5 0,334
4,0 4,0 x 10-5 0,441
5,0 5,0 x 10-5 0,553
Ortofenantrolina
(excesso de Fe(II))
1,0 1,0 x 10-5 0,033
2,0 2,0 x 10-5 0,061
3,0 3,0 x 10-5 0,114
4,0 4,0 x 10-5 0,157
5,0 5,0 x 10-5 0,188
De posse dos dados, é possível montar as curvas de calibração:
Figura 1. Curvas de calibração para as soluções de Fe(II)-ortofenantrolina contendo excesso do metal e do
ligante, à 510 nm.
4
Analisando-se as curvas de calibração do metal e do ligante acima, vemos que
possuem R2 igual a 0,999 e 0,991, respectivamente, que são muito próximos de 1, indicando
um bom ajuste de dados e a dependência linear entre absorbância e concentração.
Os coeficientes angulares, ou inclinações, das curvas do metal e do ligante são,
respectivamente, 11120 e 4060 M-1.
Logo: e 𝑆
𝑚
= 11120 𝑀−1 𝑆
𝑛
= 4060 𝑀−1
Pelo método da razão das inclinações temos:
𝑆
𝑚
𝑆
𝑛
= 𝑛𝑚
2,74 3
𝑛
𝑚 =
11120 𝑀−1 
4060 𝑀−1
= ∼
Como 2,74 é um número não inteiro, obtido devido a erros aleatórios e/ou
instrumentais, aproxima-se para o inteiro mais próximo, que é 3. Logo, vemos que a
proporção é de 3 ligantes para 1 metal, confirmando a fórmula molecular do complexo de
Fe(II)-ortofenantrolina como:
Fe[orto]3
5. CONCLUSÃO
Portanto, o objetivo da prática foi concluído, pois foi possível confirmar a fórmula
molecular do complexo Fe(II)-ortofenantrolina a partir do método da razão das inclinações,
pela qual foi encontrado que a proporção entre ligante e metal é de 3 para 1, ou seja, para cada
íon metálico de Fe(II) há 3 moléculas de ortofenantrolina complexadas. O valor fracionário de
2,74 obtido é derivado, provavelmente, de erros aleatórios e/ou instrumentais por falta de
precisão, porém tal divergência é frequente, logo o valor foi aproximado para o inteiro mais
próximo.
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6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
1 SKOOG, D. A.; HOLLER, F. J; CROUCH, S. R. An Introduction to Spectrometric
Methods. Principles of Instrumental Analysis.7ª edição Americana. Ed. Cengage Learning.
EUA, 2016, p.138.
2 LIMA, L.S. Lei de Lambert–Beer. Revista Ciência Elementar 2013. 1(1), p.47.
3 SAWYER, D. T; HEINEMAN, W. R.; BEEBE. J. M. Chemistry Experiments for
Instrumental Methods. New York, Wiley, 1984, p.200-201 e 207.
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