Trabalho Química Instrumental

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SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL 
MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO 
INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PARÁ – IFPA 
COORDENAÇÃO DO CURSO DE LICENCIATURA EM QUÍMICA 
 
 
 
DISCIPLINA: QUÍMICA INSTRUMENTAL 
DOCENTE: Msc. ROGILSON SILVA PORFIRIO 
DISCENTE: JORGE LUÍS LIMA DA COSTA MATRÍCULA: 20180864230 
 LUAN SOARES MATRÍCULA: 20180864260 
 IINGLEDES SILVA MATRÍCULA: 20180864225 
 TIAGO LOBATO MATRÍCULA: 20180864324 
 DANIELA CARVALHO MATRÍCULA: 20170864731 
 
 
 
 
 
QUÍMICA INSTRUMENTAL 
 
 
Trabalho apresentado à disciplina Química 
Instrumental turma C863NB do curso de 
Licenciatura em química como requisito para 
obtenção de nota parcial do 2° bimestral. 
 
Professor (a): Prof. Rogilson Silva Porfirio 
 
 
 
BELÉM – PARÁ 
DEZEMBRO – 2022 
2 
1- ESPECTROFOTÔMETRO 
 
O termo espectroscopia (ou em alguns casos espectrofotometria) é a designação para 
toda técnica de levantamento de dados físico-químicos através da transmissão, absorção ou 
reflexão da energia radiante incidente em uma amostra. O resultado gráfico obtido, o sinal do 
detector uma função do comprimento de onda - ou mais comumente a frequência - é chamado 
espectro. Sua impressão gráfica pode ser chamada espectrograma ou, por comodidade, 
simplesmente espectro. 
A espectrofotometria é uma das técnicas analíticas mais utilizadas para determinações 
quantitativas de espécies químicas, devido à robustez, instrumentação relativamente simples e 
de baixo custo e ao grande número de aplicações desenvolvidas. Esta técnica se baseia na 
medida da absorção de radiação eletromagnética nas regiões visível e ultravioleta por espécies 
químicas (moléculas ou íons) em solução. Na análise quantitativa, a atenuação do feixe de 
radiação é, dentro de certos limites, proporcional à concentração da espécie química a ser 
determinada. As espécies químicas de interesse geralmente estão presentes em solução 
líquida, embora seja também possível medidas em fase sólida ou gasosa. Outros termos, como 
espectrometria de absorção molecular e espectrofotometria de absorção em solução tem sido 
também utilizados para designar esta técnica analítica. 
Originalmente o termo espectroscopia designava o estudo da interação entre radiação e 
matéria como uma função do comprimento de onda (λ). De fato, historicamente, 
espectroscopia referia-se a ao uso de luz visível dispersa de acordo com seu comprimento de 
onda, e.g. por um prisma. 
Figura 1. A) Esquema da dispersão da luz solar em um prisma e decomposição da luz em cores distintas e 
raias escuras (linhas espectrais). B) Gráfico da intensidade da radiação em função comprimento de onda – 
chamado de espectro. 
Fonte http://scope.pari.edu/ e http://www.pbs.org/wgbh/nova/teachers/activities/3113_origins_01.html 
http://scope.pari.edu/
http://www.pbs.org/wgbh/nova/teachers/activities/3113_origins_01.html
3 
O fundamento da espectroscopia é a interação de uma radiação eletromagnética e a 
matéria constituinte da amostra. A energia incidente pode ser refletida, transmitida ou 
absorvida. Haverá interação não somente se houver ressonância entre dois entes: a onda 
eletromagnética e uma partícula (átomo, molécula ou íon) mas também se a energia for mais 
alta que a necessária para ocorrer uma transição eletrônica. 
As condições para que haja essa absorção são: i) A freqüência da onda incidente 
coincidir com uma freqüência natural de um tipo de oscilação do sistema; ii) Sejam 
respeitadas as regras de seleção quânticas atinentes ao sistema e à faixa de freqüências 
particular envolvida. 
São três os principais tipos de processo pelos quais a radiação interage com a amostra e é 
analisada: 
i) Espectroscopia de absorção - Correlaciona a quantidade da energia absorvida em 
função do comprimento de onda da radiação incidente. 
ii) Espectroscopia de emissão - Analisa a quantidade de energia emitida por uma 
amostra contra o comprimento de onda da radiação absorvida. Consiste fundamentalmente na 
re-emissão de energia previamente absorvida pela amostra 
iii) Espectroscopia de espalhamento (ou de dispersão)- Determina a quantidade da 
energia espalhada (dispersa) em função de parâmetros tais como o comprimento de onda, 
ângulo de incidência e o ângulo de polarização da radiação incidente. 
 
2) INSTRUMENTAÇÃO 
 
Em geral, espectrômetros ou espectroscópios são equipamentos destinados à análise de 
radiação, mormente ondas eletromagnéticas (incluindo-se nestas a luz visível). Desta forma, 
servem para a análise físico- química cujo processo é chamado espectroscopia. Os 
espectrômetros compreendem uma fonte de energia radiante, um sistema colimador (fenda, 
lentes...), um local destinado à amostra, um sistema monocromador e um sistema detector. 
É comum ainda se confundirem estes termos com espectrofotômetro. Entretanto, ao 
termo espectrofotômetro reserva-se o sentido de ser um espectrômetro que utiliza radiação na 
zona da luz, ou seja, entre o infravermelho e o ultravioleta (inclusive). Neste sentido, existem 
espectrofotômetros UV-visível (ou apenas visível), de infravermelho e de fluorescência (ou 
fluorímetros). 
Nos equipamentos de espectroscopia basicamente são comuns os seguintes 
componentes: Fontes de radiação (ex. lâmpada UV, Fonte de IR, luz Síncrotron), 
4 
Colimadores, Recipientes para amostras, Monocromadores (prismas ou redes de difração), 
Detectores/Transdutores (ex: fotodiodo, fotomultiplicador, CCD), Processador, Saída (ex: 
monitor de computador). 
 
 
2.1- O ESPECTROFOTÔMETRO UV-VÍSIVEL 
 
Os espectrofotômetros são instrumentos de análise que permitem: 
i) Selecionar o comprimento de onda ( , lâmbda) da radiação adequado à análise de 
um determinado componente 
ii) Medir a intensidade I do feixe emergente que corresponde a um determinado feixe 
incidente Io, convertendo o sinal recebido no detector em medida de absorbância (ou 
absorvância) para o comprimento de onda da análise. 
iii) Determinar a concentração de uma espécie em solução a partir do gráfico da 
variação de absorbância (ou transmitância) em função da concentração de várias soluções-
padrão. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Câmara de amostra 
Cubetas 
 Cubetas com amostra 
 
Rede de difração 
Fenda 
Espectro 
Interface com 
computador 
5 
2.3- RESOLUÇÃO ESPECTRAL 
 
A resolução de um espectro pode ser definida como o quociente entre o valor de um dado 
comprimento de onda (ex. comprimento de onda médio,  ), e a diferença entre os comprimentos 
de onda medidos antes e deposi do valor médio ( 
 

 
 

R  


 Na figura abaixo vemos dois espectros com diferentes resoluções. Como o espectro da 
direita  e menor a resolução R é maior e portanto é possível identificar algumas características 
espectrais (linhas espectrais) que não são evidentes no espectro de resolução menor. 
 
 Absorbância Absorbância 
 
 
 
 
 
 
 
 Comprimento de onda Ccccccccccc 
 
Em um espectro com grande cobertura espectral, se todas as medidas tiverem sido obtidas 
com o mesmo espaçamento entre comprimentos de onda, iremos ter nas extremidades do espectro 
duas resoluções bem distintas. Nesse casão a resolução maior será na parte dos comprimentos de 
onda mais longos. 
Para a maioria das análises espectroscópicas, é necessária radiação constituída de um grupo 
estreito de comprimentos de onda, limitado e contínuo chamado banda. Banda efetiva: é a largura da 
banda da radiação transmitida em unidades de comprimento de onda em torno da meia altura. 
Uma largura de uma banda estreita aumenta a sensibilidade de mediadas de absorbância e 
pode fornecer seletividade. É freqüentemente um requisito, do ponto de vista da obtenção de umarelação linear entre o sinal óptico e a concentração, pois quanto maior a concentração maior 
acuracia. 
 
 
 
 
 
 
 
Comprimento de onda 
Comprimento de Onda 
6 
 
 2.4- SENSIBILIDADE 
 
É a capacidade do instrumento de detectar (ou medir) uma quantidade mínima de amostra. 
Na figura abaixo podemos um exemplo de espectros de absorção de soluções com diferentes 
concentrações de um composto. Dependendo da sensibilidade da sensibilidade do equipamento este 
consegue “medir” mais ou menos moléculas do soluto na solução (ou da própria amostra). 
 
 
 
 
 M1 
M2 
 M3 
 M4 
M5 
 
 
 
 Lei de Lambert-Beer 
 
Lei de Lambert-Beer A lei de Lambert-Beer (tambem conhecida como lei de Beer-lambert, 
Lei de Beer ou ainda lei de Beer– Lambert–Bouguer) relaciona a absorção da luz (radiação 
eletromagnética em geral) com as propriedades do material pela qual a luz esta passando. 
Essa lei diz que existe uma dependência logarítmica entre a transmissão (ou 
transmissividade), T, da , a distancia que aluz através de uma substancia e o produto da entre o 
coeficiente de absorção da substancia, luz percorre dentro de substancia (caminho percorrido), l. O 
coeficiente de absorção pode ser escrito como um produto entre uma grandeza chamada de 
absortividade molar dos absorvedores, ε, e a concentração, c. A absortividade molar esta associado 
com transições eletrônicas, rotacionais ou vibracionais de cada espécie considerada podendo ser 
considerada como uma “impressão digital” de cada espécie química. O coeficiente de absorção pode 
ser definido também como um produto entro uma seção de choque de absorção, σ, e a densidade 
numérica N de absorvedores. 
 
Para líquidos, estas relações podem são mais comumente escritas como 
 
 
 
Absorbância 
Comprimento de Onda 
 Número de moléculas do soluto na solução 
 
M1 > M2>M3 > M4 > M5 
 
7 
 
 Enquanto que para gases e sólidos, e em particular, para estudos físicos, físicos-quimicos e 
espectroscópicos elas também podem ser escritas como 
 
Onde I0 e I são a intensidade da radiação incidente e transmitida, respectivamente. Σ é a 
seção de choque de absorção da lus por uma única partícula (ou molécula) e N é a densidade 
numérica (partículas por unidade de volume) de absorvedores. A diferença entre a utilização de base 
10 ou base e (no logaritmo) é puramente convencional, exigindo a multiplicação de uma constante 
pare converter uma na outra. A figura abaixo mostra ilustra as variáveis no calculo da lei de 
Lambert-Beer para amostras liquidas dentro de cubetas especiais para medições espectroscópicas. 
 
 
 
 
 
 
A transmissão (ou transmissividade) pode ser expressa em termos da absorbância que para 
líquidos é definida como: 
= - log10 T 
 
enquanto para gases ou sólidos é usualmente definida como: 
 = - ln T 
Isto implica que a absorbância varia linearmente com a concentração da amostra (ou 
densidade numérica de absorvedores) de acordo com as relações 
 Lei de Beer sua forma mais usual 
e 
 
Para cada um dos casos, respectivamente. Dessa forma, se o comprimento l e a absortividade 
molar ε (ou a seção de choque de absorção, σ) são conhecidos e a absorbância é medida e, 
conseqüentemente, a concentração da substancia, c, (ou o número de absorvedores, N) pode ser 
deduzido. Na figura abaixo temos um exemplo de um gráfico A versus l x c obtido em um certo 
comprimento de onda. O ajuste linear aos pontos experimentais nesse tipo de gráfico nos da 
diretamente o valor da absortividade molar ε no comprimento de onda estudado. 
Cubeta 
Feixe 
transmitido 
8 
 
 
Unidades 
 
Para cada um dos casos, respectivamente. Dessa forma, se o comprimento l e a absortividade 
molar ε (ou a seção de choque de absorção, σ) são conhecidos e a absorbância é medida e, 
conseqüentemente, a concentração da substancia, c, (ou o número de absorvedores, N) pode ser 
deduzido. Na figura abaixo temos um exemplo de um gráfico A versus l x c obtido em um certo 
comprimento de onda. O ajuste linear aos pontos experimentais nesse tipo de gráfico nos da 
diretamente o valor da absortividade molar ε no comprimento de onda estudado. 
 Unidades 
 
Se a concentração, c, é expressa em termos da fração molar, i.e., um fração dimensional, a 
absortividade molar, ε, assume a mesma dimensão do coeficiente de absorção, ou seja, 1/m. 
Entretanto, se a concentração for expressa em moles por unidade de volume, a absortividade 
molar ε, será expressa por cm-1 L mol-1 ou m2/mol (no sistema internacional). 
De forma sintética podemos escrever as equações anteriores para transmitância e absorbância 
como: 
 
 
 
 
 
 
e 
 
 RELACIONANDO ABSORBÂNCIA COM A TRANSMITÂNCIA. 
 
As equações a seguir mostram como relacionar Absorbância com a Transmitância: 
 
A = log10 1 / T 
A =log10 
100 / 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
l  c (cm  mg/L) 
9 
 
T(%) A = 
2 - log10 
T(%) 
 
2- ABSORÇÃO ATOMICA (ASS) 
 
O princípio fundamental da espectrometria de absorção atômica envolve a medida da 
absorção da intensidade da radiação eletromagnética, proveniente de uma fonte de radiação primária, 
por átomos gasosos no estado fundamental. A espectrometria de absorção atômica (AAS - do inglês 
Atomic Absorption Spectrometry) utiliza esse fenômeno para a determinação quantitativa de 
elementos (metais, semimetais e alguns não metais) em uma ampla variedade de amostras, tais 
como, materiais biológicos (tecidos e fluídos), ambientais (águas, solos, sedimentos e plantas), 
alimentos, geológicos, tecnológicos, etc. Os dois tipos de atomizadores mais usados em AAS são a 
chama e o forno de grafite. A espectrometria de absorção atômica com chama (FAAS - do inglês 
Flame Atomic Absorption Spectrometry) é a técnica mais utilizada para análises elementares em 
níveis de mg/L, enquanto que a espectrometria de absorção atômica com atomização eletrotérmica 
em forno de grafite (ETAAS - do inglês Electrothermal Atomic Absorption Spectrometry) é 
utilizada para determinações de baixas concentrações (µg/L). 
O objetivo dessa pesquisa é fornecer as informações básicas sobre a técnica de 
espectrometria de absorção atômica, enfocando os conceitos fundamentais e algumas aplicações 
envolvendo a atomização por chama, geração de hidretos, geração de vapor a frio e atomização 
eletrotérmica. 
Na literatura podem ser encontrados livros específicos de espectrometria de absorção atômica 
enfocando aspectos teóricos e práticos. 
 
2. ASPECTOS TEÓRICOS DA EMISSÃO E ABSORÇÃO DE LUZ 
 
Considere-se, inicialmente, um átomo de um elemento químico qualquer no estado 
fundamental, ou seja, com todos seus elétrons no estado de menor energia. Seja Eo a representação 
do menor nível de energia de um átomo qualquer, e E1 um nível de energia mais elevado ou excitado 
(Figura 1). Quando esse átomo absorve um quantum de energia radiante, passando do estado Eo para 
E1, essa quantidade de energia ( E) pode ser determinada pela equação (1): 
E = E1 - Eo = h = hc/ ...................(1) onde: 
E = variação de energia do estado menos energético, ou seja, o átomo no seu 
estado fundamental (Eo) para um estado mais energético (E1) 
c = velocidade da luz no vácuo = 3,0 x 108 m s-1 
10 
 
 h = constante de Planck = 6,6 x 10-34 J s 
= frequência 
 = comprimento de ondaFigura 1: Transições eletrônicas em átomo gasoso: de 0 a 1 (excitação) e de 1 a 0 (emissão) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Após absorver a radiação, o átomo sofre relaxação e o elétron volta ao nível de energia mais 
estável (10-9 a 10-7 s), liberando a energia adquirida nas formas de luz ou calor (E). Considerando-
se M um átomo gasoso neutro no estado fundamental e M* um átomo no estado excitado, o processo 
de absorção de energia pode ser representado por 
M + energia  M* 
e a emissão de radiação pelo átomo excitado por 
M*  M + h

Deve-se destacar que, na espectrometria de absorção atômica, a energia absorvida pelo átomo 
gasoso no estado fundamental é proveniente de uma fonte de radiação eletromagnética apropriada, 
ou M + h M*. Em espectrometria de absorção atômica, a maioria dos sistemas de atomização 
utiliza energia térmica para os processos de atomização, ou seja, para a produção de átomos gasosos 
no estado fundamental. Ver-se-á mais adiante que o sistema de detecção de um espectrômetro de 
absorção atômica é projetado para detectar somente a intensidade da radiação, associada ao 
comprimento de onda característico do analito, proveniente da fonte de radiação. Os átomos 
excitados no atomizador retornam ao estado fundamental emitindo o mesmo comprimento de onda 
que é emitido pela fonte de radiação, mas um artifício eletrônico, denominado de modulação, 
permite que o detector detecte, idealmente, somente a radiação proveniente da fonte de radiação. 
2 
Elétron no estado 
excitado 
1 
+ 
energia 
Emissão de 
radiação UV ou 
visível com 10 
 
E1 - E0 = E10 = h10 = 
hc/10 
0 
Elétron no estado 
fundamental 
Energia 
11 
 
Por outro lado, deve-se observar que na espectrometria de emissão atômica, também 
denominada espectrometria de emissão ótica, a energia térmica é usada tanto para os processos de 
atomização, como para a excitação dos átomos gasosos. 
Por exemplo, quando sal de cozinha cai sobre a chama do fogão, os íons sódio são 
convertidos a átomos no estado fundamental, que também absorvem energia térmica da chama. 
Ocorre excitação eletrônica e os elétrons adquirem um estado de instabilidade, retornando ao estado 
fundamental (i.e. à estabilidade) liberando a energia térmica absorvida na forma de energia luminosa. 
 A chama amarela relaciona-se àquelas emissões na região visível do espectro 
eletromagnético, possíveis de serem vistas pelos olhos humanos. Este processo é explorado nos 
fotômetros de chama para determinação quantitativa de sódio, e a técnica analítica é denominada 
espectrometria de emissão atômica. 
A combinação das leis Leis de Beer e Lambert possui um significado de extrema importância 
para AAS, pois permite relacionar a concentração de átomos no estado fundamental com a absorção 
de radiação eletromagnética monocromática. De uma forma resumida tem-se: 
 
A = log10 Io/It = a b C ................................. (3) 
onde: 
A = absorbância 
Io = intensidade da radiação incidente emitida pela fonte de luz It = 
intensidade da radiação transmitida (não absorvida) 
a = coeficiente de absorção do meio ou absortividade 
b = espessura do volume de observação ou volume de absorção C = 
concentração de átomos no estado fundamental 
No entanto, deve-se ressaltar que esta relação não é sempre obedecida, particularmente 
para chamas e atomizadores eletrotérmicos. Existem várias situações em que a sensibilidade é 
maior com queimadores com fendas de 50 mm, comparativamente aos queimadores com fendas 
de 100 mm, particularmente para elementos atomizados com chama óxido nitroso-acetileno. 
Mesmo com fornos de grafite a Lei de Beer é limitada, porque a nuvem atômica não permanece 
estável dentro do tubo, face à difusão dos átomos do analito através do tubo, por exemplo. A Lei 
de Beer é particularmente bem obedecida com atomizadores empregados para determinação de 
mercúrio. 
De qualquer forma, emprega-se a expressão simplificada (4), dentro de faixas de 
concentração limitadas 
A = log10 Io/It = k C…........................... (4) 
 
É conveniente observar que a absorbância é adimensional, mas, é muito comum os 
cientistas usarem a expressão “unidades de absorbância”. 
12 
 
3. O ESPECTRÔMETRO DE ABSORÇÃO ATÔMICA 
 
 
O espectrômetro de absorção atômica é um equipamento que permite a análise quantitativa 
de elementos metálicos em soluções líquidas, gasosas e sólidas. Os componentes básicos de um 
espectrômetro incluem fonte de radiação, sistema de atomização, conjunto monocromador, detector 
e processador (Figura 3). Nos equipamentos mais antigos utilizam-se moduladores mecânicos 
(chopper) e nos mais modernos a modulação é feita eletrônica ou mecanicamente. A atomização 
pode ser feita em chama, em tubo aquecido acoplado a gerador de hidretos, através da geração de 
vapor a frio, e eletrotermicamente em forno de grafite, ou outros sistemas alternativos (Tabelas 2 e 
3). 
Figura 3. Diagrama de blocos de um espectrômetro de absorção atômica. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tabela 2. Atomizadores e temperaturas de atomização mais comuns em AAS 
 
Atomização com Chama 
 C2H2 – ar (2250 °C) 
 C2H2 – N2O (2850° C) 
 
Atomização electrotérmica 
 Forno de grafite (1400 a 2600 °C) 
 Superfícies metálicas (1400 a 3000 °C) 
 
Geração de hidretos 
 Com chama (1000 a 1400 °C) 
 Com forno (800 a 1000 °C) 
 
Geração de mercúrio 
 A frio (redução a Hg°, temperatura ambiente) 
Fonte de 
radiação 
h
 
Io 

Sistema de 
atomização 
M + h M* 
 
It 

 
 
Conjunto 
monocromador 
 

 

 
Amostra com teor 
C do analito M 
 
Detector (transdutor) 
 

 
Log10 Io/It = kC 
ou 
A = kC 
13 
 
 A quente (800 a 1000 °C, análise de sólidos) 
 
 
Tabela 3. Exemplos de faixas ótimas de concentração para diferentes 
atomizadores e consumo de amostra por determinação. 
 
 
Atomização com Chama ( 0,5 - 1 ml) 
 0,01 – 2.00 mg l-1 Zn 
 5 – 500 mg l-1 Si 
 
Atomização em forno de grafite a partir de soluções ou suspensões (10 - 20 l) 
 0,10 – 1,00 g l –1 Cd ( 1- 100 pg Cd) 
 100 – 5000 g l –1 B 
 
Geração de hidretos com FIA (1 ml) 
 0,50 – 10,0 g l –1 As (como As3+) 
 0,50 – 10,0 g l –1 Se (como Se4+) 
 
Geração de mercúrio a frio (0,5 - 1 ml) 
 0,5 – 20,0 g l –1 Hg 
 5 - 200 ng l-1 Hg (espectrômetros dedicados c/ ótica especial) 
 
Geração de mercúrio a quente (2 a 60 mg de amostra) 
 5 – 50 µg kg-1 
 
 FONTES DE RADIAÇÃO 
 
As três principais fontes de radiação nas quais se promove a excitação de elementos capazes 
de emitir radiação nas regiões visível e ultravioleta do espectro eletromagnético são as seguintes: 
lâmpada de catodo oco (HCL - do inglês Hallow Cathode Lamp), fontes de espectros contínuos e 
lâmpadas de descarga sem eletrodos (EDL - do inglês Electrodeless Discharge Lamp). 
As lâmpadas de catodo oco são construídas em um tubo de vidro preenchido com gás inerte, 
onde em uma das extremidades posicionam-se os eletrodos, sendo um cátodo confeccionado com o 
próprio elemento metálico de interesse, ou revestido pelo elemento de interesse, e um ânodo 
constituído por um bastão de zircônio ou tungstênio; a outra extremidade é selada com uma janela 
transparente ao comprimento de onda de interesse, sendo geralmente quartzo (Figura 4). 
O funcionamento básico de uma HCL consiste na aplicação de uma diferença de potencial 
entre o cátodo e o ânodo, promovendo-se uma descarga dentro de um recipiente lacrado, contendo 
um gás nobre (neônio ou argônio) à baixa pressão (1 a 4 mm Hg). A tensão aplicada varia entre 150 
e 400 volts, provocando-se a ionização do gás de enchimento. Os íons (cátions) formados são 
atraídos e acelerados em direção ao catodo (negativo), colidindo violentamente com as paredes 
internas da cavidade do mesmo, arrancando átomos que ficam no estado vapor, e confinados no 
interior do catodo oco. Esses átomos sofrem colisôes com os íons do gás de enchimento(Ar+ ou 
Ne+), recebendo energia suficiente para que ocorram transições eletrônicas, num processo 
14 
 
(g) l (M) u (M) 
denominado de excitação. O átomo no estado excitado é instável, e readquire sua estabilidade 
quando volta ao estado fundamental, emitindo a energia armazenada na forma de radiação 
eletromagnética, cujo(s) comprimento(s) de onda é (são) característico (s) do elemento que constitui 
o catodo. 
Resumo dos processos em lâmpada de cátodo oco com Ne como gás de enchimento: 
 
1. Ionização : Ne  Ne+ + e- 
 
2. Ablação (“sputtering”): M(s) + Ecin(Ne+)  M(g) 
 
3. Excitação : 
M(g) + Ecin(Ne+)  M 
 
* ou ( E + energia  E ) 
 
4. Emissão 
h1 
M(g) (g) + h2 
hn
 
O catodo é, geralmente, constituído do elemento de interesse da análise. Nem sempre é 
possível construir o catodo apenas desse elemento, pois em muitos casos um metal é quebradiço 
ou possui pressão de vapor relativamente alta. 
 Figura 4. Esquema de uma lâmpada de catodo oco (cortesia Varian). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Nesses casos, utilizam-se os processos de sinterização ou ligas, ou ainda a mistura de 
pequenas quantidades do metal de interesse a óxidos do próprio metal. O gás de enchimento mais 
freqüentemente utilizado é o neônio, sendo substituído por argônio apenas nos casos em que ocorre 
coincidência entre o espectro do neônio com as linhas de ressonância do metal
 M 
* 
Contatos para o código 
do elemento 
Invólucro de Pyrex 
Catodo 
Isolante 
Janela de 
quartzo 
Anodo 
Contatos elétricos 
Getter 
15 
 
ATOMIZAÇÃO COM CHAMA 
 
O atomizador é uma parte importantíssima da AAS, pois neste dispositivo serão 
gerados os átomos gasosos no estado fundamental, que absorverão a radiação de 
comprimento de onda característico proveniente da fonte de radiação, e, 
conseqüentemente, ser determinada a concentração do elemento de interesse. 
Com um nebulizador pneumático, operando pela ação de fluxo de gás comprimido, 
a solução da amostra é aspirada do seu recipiente e nebulizada na forma de um aerossol 
(gotículas dispersas em gás) em uma câmara de nebulização. Com nebulizadores 
pneumáticos a taxa de aspiração da solução da amostra varia de 4 a 7 ml.min-1, mas 
somente 5 a 10% da amostra é introduzida na chama, e orestante é descartado. A 
evaporação do solvente das gotículas na chama é denominada dessolvatação, 
produzindo um aerossol seco (suspensão de partículas sólidas ou fundidas do soluto). Sob 
elevadas temperaturas no ambiente da chama, segue-se a volatilização destas 
partículas.Em espectrometria de absorção atômica com chama, a atomização, isto é, a 
conversão da espécie volatilizada em átomos livres, deverá ser a maior possível para a 
obtenção do máximo sinal. 
Em qualquer um dos casos a função do nebulizador é formar um aerossol da 
solução aquosa que se deseja analisar. Esse aerossol é constituído por pequenas gotículas 
que entram numa câmara de nebulização, e chegam ao queimador arrastado pelos gases 
combustível e oxidante. O nebulizador normalmente é constituído em aço inoxidável, ou 
material inerte, e o queimador em titânio para resistir às elevadas temperaturas. A parte 
interna da câmara de nebulização deve ser de um material inerte à corrosão, podendo ser 
metálico ou plástico. A Figura 5 mostra um esquema de um espectrômetro de absorção 
atômica com chama e seus principais componentes, a vista explodida de um conjunto 
nebulizador/queimador comercial. 
 Figura 5. 
Esquema de 
espectrômetro 
de absorção 
atômica com chama 
 
 
 
 
 
 
 
 
 detector 
 0,345 
 
 
 Fonte de radiação 
 
 
 
amost
ra 
Conjunto 
monocromador 
16 
 
 
A chama tem a finalidade de transformar íons e moléculas em átomos no estado 
fundamental. O tipo de chama mais utilizado em AAS é a mistura ar/acetileno, numa 
proporção relativamente elevada de oxidante em relação ao combustível (chama azul). As 
mudanças na proporção oxidante/combustível podem alterar os equilíbrios, melhorando 
significativamente a eficiência de atomização. A chama redutora (amarela) é obtida 
aumentando-se a quantidade de acetileno em relação ao ar, promovendo um aumento da 
pressão parcial de uma série de produtos da combustão (por exemplo CO), facilitando a 
atomização de elementos com tendências a formação de óxidos refratários. Por outro lado, 
a chama oxidante (azul clara) é obtida diminuindo a quantidade de acetileno em relação ao 
ar, favorecendo aqueles elementos cuja eficiência de atomização se dá via formação de 
óxidos. 
ESPECTROMETRIA DE EMISSÃO ÓPTICA COM PLASMA (ICPOES) 
 
É uma prática de analise química instrumental multi elementar que permite a 
determinação de vários elementos químicos, tais como metais, semimetais e terras raras. 
Essa técnica se baseia na detecção da radiação eletromagnética das regiões visível e 
ultravioleta do espectro eletromagnético de átomos e íons excitados. 
 
 
A amostra líquida é convertida pelo nebulizador em neblina, a qual é inserida no 
do centro do plasma, tendo o plasma a função de solvatar, vaporizar, atomizar, ionizar e 
excitar. O aerossol resultante da conversão é direcionado para tocha, assim, o plasma é 
produzido na tocha. A quantificação dos elementos é causa da pela radiação característica 
de cada elemento,e essa radiação é induzida pelo plasma,tal como visto na figura a baixo. 
 
Espectrômetro: Instrumento de emissão óptica com plasma 
 
17 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Detecção elementar simultânea de elementos 
 
Para que ocorra essa radiação, é necessário bastante energia com intuito de excitar 
osátomos ou íons. Essa fonte de energia é oriunda por meio de um plasma indutivo, o 
qualdeve ser de argônio o gás responsável por isso, chegando a uma temperatura de 
10.000ºK. 
Componentes do ICPOES: 
 
 Sistemas de inserção da amostra 
 Plasma com acoplamento indutivo 
 Gerador de rádio freqüência 
 Espectrômetro 
 
 
 
 
O espectrômetro, como visto no sistema acima, quantifica a radiação liberada por 
cadaelétron ao retornar ao estado inicial. Para essa análise, a cor da tocha é essencial, no 
qualo gás se transforma em plasma na tocha, sendo esta formada por três tubos 
concêntricos de quartzo. O gás é inserido na mangueira externa que tem a função de isolar 
termicamente o sistema.O argônio é inserido para resfriar o plasma,enquanto a mangueira 
Sistema de emissão óptica com plasma 
 
Sistema de emissão óptica com plasma 
 
Sistema de emissão óptica com plasma 
 
18 
interna tem a função de receber a amostra. 
 
O plasma contém as seguintes regiões: 
 IR: Região de indução; 
 PHZ: Região de pré-aquecimento; 
 IRZ: Região inicial de radiação; 
 NAZ: Região analítica; 
 “Tailplume”: região de menor temperatura ( 60000C) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Regiões do plasma 
CROMATOGRAFIA 
 
 A Cromatografia é uma técnica de identificação eseparação de misturas de 
natureza quantitativa,aqual é bastante utilizada em laboratórios, principalmente quando a 
concentração da mistura é bem baixa. Essa técnica se fundamenta na passagem da fase 
móvel para a estacionária. 
Dessa maneira, a cromatografia é dividida em duas fases, a fase móvel e a 
estacionária.A primeira consiste em utilizar o movimento dos componentes em meio 
líquido ou gasosoa través do solvente fluido. A fase segunda se trata de compostos sólidos 
ou líquidos quesefixam em outro material. 
A cromatografia possui vários tipos que são organizados de acordo com a forma 
física do sistema e da fase,os quais as físicas são Cromatografia em coluna,Cromatografia 
planar,Cromatografia em papel,Cromatografia em camada delgada;e as de fase são 
cromatografia gasosa e cromatografia líquida. 
 
19 
19 
 
 
A CROMATOGRAFIA GASOSA 
A cromatografia gasosa tem como objetivo separar os componentes de uma 
substância volátil ou semi volátil por meio de uma fase móvel e outraestacionária.Nessa 
fase móvel,é utilizado um gás inerte que tem a função de carregar a amostra, sendo o 
nitrogênio, o hélio e o argônio os gases mais utilizados para fazer esse processo. Já na fase 
estacionária, é empregado um adsorvente sólidoou um líquido. 
 
Sistema de cromatografia gasosa 
 
A separação na cromatografia gasosa ocorre por diferença de ponto de ebulição em 
contato com a fase estacionária na coluna. Os diversos componentes são separados dentro 
da coluna quando arrastados pelo gás, no qual esses componentes são discriminados entre 
duas fases,a móvel e a estacionária. 
 
Aplicações da cromatografia gasosa 
 
 Controle de poluição ambiental (ar, água e solos); 
 Análise de matérias primas, em processo ou finalizados; 
 Constituintes em alimentos para identificar adulterações, contaminações e outros; 
 Controle terapêutico em algumas drogas ou em caso de intoxicação 
 
CROMATOGRAFIA LÍQUIDA; 
A Cromatografia alíquida é mais adequada para misturas líquidas contendo 
íons,macromoléculas, constituintes termolábeis... baseadas em interações físico-químicas. 
A amostra é colocada na coluna por meio de uma micro-seringa ou uma válvula de 
injeção,distribuída na parte superior dacoluna. A amostra passa pela coluna transporta da 
pela Fase móvel (solvente) a qual terá a ajuda da gravidade,chamada de cromatografia de 
20 
20 
 
 
baixa pressão (LPLC) ou a ajuda de uma bomba, denominada de cromatografia de alta 
pressão (HPLC). 
A cromatografia de baixa pressão é comumente utilizada para purificar insumos 
farmacêuticos e purifica rmoléculas pequenas.O solvente passa por um injetor que o leva 
até a coluna, cujos componentes são separados à medida que atravessam a coluna e 
atingem o detector, cada componente chega com uma velocidade diferente. 
Na cromatografia de alta pressão, a coluna é preenchida com um sólido adsorvente, 
peloqual a mistura que está no solvente pressurizado é bombardeada, essa fase é chamada 
de fase móvel porque o solventes se movimenta durante o processo pela coluna, a qual 
contém material de retenção – fase estacionária - cromatográfica para fazer a devida 
separação.Assim, os componentes reagem de forma diferente com o material adsorvente, 
fluindo cada componente com certa velocidade. Esse solvente empregado pode ser 
água,acetonitrila ou metanol. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Neste processo,os componentes percorremcom velocidades diferentes e são 
identificados na saída da coluna de HPLC pelo detector. Os detectores mais utilizadospara 
fazerem essa observação são fotométricos (VU), de fluorescência – sensíveis aespécies 
que fluorescem - e os de índice de refracção. Ademais, os detectores montam o 
cromatograma de acordo com o sinal elétrico gerado, identificando a concentração dos 
componentes da amostra, bem como sua quantidade. 
 
 
 
 
 
 
Cromatógrafo 
 
Sistema de cromatografia líquida 
21 
21 
 
 
Aplicações da cromatografia líquida 
 
 Áreas da bioquímica; 
 Química analítica; 
 Farmacêutica; 
 Forense; 
 Pesquisa de alimentos; 
 
 
REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA 
 
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WANG, J. Analytical electrochemistry. 3rd ed. New York: J. Wiley: VCH, 2006. 
 
 
 
 
 
	2) INSTRUMENTAÇÃO
	2.1- O ESPECTROFOTÔMETRO UV-VÍSIVEL
	2.3- RESOLUÇÃO ESPECTRAL
	2.4- SENSIBILIDADE
	Lei de Lambert-Beer
	Unidades
	RELACIONANDO ABSORBÂNCIA COM A TRANSMITÂNCIA.
	2. ASPECTOS TEÓRICOS DA EMISSÃO E ABSORÇÃO DE LUZ
	3. O ESPECTRÔMETRO DE ABSORÇÃO ATÔMICA
	Atomização com Chama
	Atomização electrotérmica
	Geração de hidretos
	Geração de mercúrio
	Atomização com Chama ( 0,5 - 1 ml)
	Atomização em forno de grafite a partir de soluções ou suspensões (10 - 20 l)
	Geração de hidretos com FIA (1 ml)
	Geração de mercúrio a frio (0,5 - 1 ml)
	Geração de mercúrio a quente (2 a 60 mg de amostra)
	FONTES DE RADIAÇÃO
	4. Emissão
	ATOMIZAÇÃO COM CHAMA
	ESPECTROMETRIA DE EMISSÃO ÓPTICA COM PLASMA (ICPOES)
	CROMATOGRAFIA