Experimento 1 Lambert Beer

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UNIVERSIDADE FEDEREAL DE PERNAMBUCO – UFPE
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECANICA
Experimento 1
Lei de Lambert-Beer
Introdução
Quando a radiação eletromagnética contínua passa através de um material transparente, uma parte dessa radiação pode ser absorvida. Se isso ocorre, a radiação residual, quando analisada após passar através de um prisma, resulta num espectro com ‘gaps’, que é chamado de espectro de absorção. Como resultado da absorção de energia, os átomos ou moléculas passam de um estado de baixa energia (estado inicial, ou fundamental) para um estado de energia mais alta (estado excitado). A figura 1 mostra esse processo de excitação, que é quantizado. A radiação eletromagnética que é absorvida tem energia exatamente igual à diferença de energia entre os estados excitado e fundamental.
No caso da espectroscopia no ultravioleta (e também no visível), as transições que resultam na absorção da radiação eletromagnética nesta região do espectro são transições entre níveis de energia eletrônicos. Quando uma molécula absorve energia, um elétron é promovido de um orbital ocupado para um orbital não ocupado de maior energia potencial. Geralmente, a transição mais provável ocorre do orbital molecular ocupado mais alto (HOMO – Highest occupied molecular orbital) para o orbital molecular não ocupado mais baixo (LUMO – lowest unoccupied molecular orbital). As diferenças de energia entre os níveis eletrônicos na maioria das moléculas varia de 125 a 650kJ/mol. Nem todas as transições que à primeira vista parecem ser possíveis são observadas. Certas restrições, chamadas de ‘regras de seleção’, devem ser consideradas. Uma regra de seleção importante estabelece que transições que envolvem uma mudança no número quântico de spin de um elétron durante a transição não são permitidas; elas são chamadas de transições proibidas. Outras regras de seleção dizem respeito ao número de elétrons que podem ser excitados de uma vez, às propriedades de simetria da molécula e dos estados eletrônicos. Transições que são formalmente proibidas pelas regras de seleção não são geralmente observadas. Entretanto, os tratamentos teóricos são muito aproximados, e em certos casos observam-se transições proibidas experimentalmente, embora a intensidade da absorção tenda a ser muito mais baixa do que as observadas nas transições permitidas pelas regras de seleção.
Quanto maior o número de moléculas capazes de absorverem luz de um dado comprimento de onda, e quanto mais efetivamente cada uma dessas moléculas absorvem, maior será a extensão da absorção naquele comprimento de onda. A partir dessas idéias, a expressão empírica seguinte, conhecida como lei de Lambert-Beer, pode ser formulada :
Onde,
A é a absorbância,
I0 é a intensidade da radiação incidente na amostra,
I é a intensidade da radiação que deixa a amostra,
a é a absorvitividade molar,
b é o comprimento óptico percorrido pela radiação na amostra(comprimento da cubeta),
c é a concentração da amostra.
O termo log I0/I, a absorbância, é também conhecida como densidade óptica na literatura mais antiga. A absortividade molar é uma propriedade da molécula que sofre uma transição eletrônica e não é uma função dos parâmetros variáveis envolvidos na preparação da solução. O tamanho do sistema que sofre absorção e a probabilidade de que as transições eletrônicas ocorram controlam a absortividade, que pode variar de 0 a 106. Valores acima de 104 são chamados de absorções de alta intensidade, enquanto valores abaixo de 103 são chamados de valores de absorções de baixa intensidade. Transições proibidas têm absortividades na faixa de 0 a 1000. A lei de Lambert-Beer é rigorosamente obedecida quando uma espécie única dá origem à absorção observada. A lei pode não ser obedecida, entretanto, quando formas
diferentes das moléculas absorventes estiverem em equilíbrio, quando soluto e solvente formarem complexos através de algum tipo de associação, quando existir equilíbrio térmico entre o estado eletrônico fundamental e um dos estados excitados, ou quando estiverem presentes na amostra compostos fluorescentes ou compostos alterados por irradiação.
Parte Experimental
Lista de Materiais e Reagentes
Espectrofotômetro;
12 balões volumétricos de 100 mL;
1 balão volumétrico de 300 mL;
2 buretas de 50 mL
300 mL de NH4OH 4,0 M;
100 mL de CuSO4 0,05 M;
Régua.
Procedimento Experimental
1) Aferir 50 mL nas 2 buretas: uma com a solução de NH4OH 4,0 M e a outra com CuSO4 0,05M.
2) Adicionar 20 mL da solução de NH4OH 4,0 M contida na bureta descrita anteriormente a cada um dos 12 balões volumétricos de 100 mL. Os balões devem ser numerados de 1 a 12.
3) Em seguida, a esses balões, adicionar volumes da solução de CuSO4 0,05M, segundo a Tabela 1.
Tabela 1. Volume de solução de CuSO4 a ser adicionada em cada balão volumétrico.
	Balão
	Volume de CuSO4 0,05M adicionado (mL)
	1
	0,50
	2
	1,00
	3
	1,50
	4
	2,00
	5
	2,50
	6
	3,00
	7
	3,50
	8
	4,00
	9
	4,50
	10
	5,00
	11
	5,50
	12
	6,00
4) Após homogeinização da mistura, acrescentar aos 12 balões um volume de água destilada suficiente para completar 100 mL de solução.
5) Calibrar o espectrofotômetro com uma parcela da solução de NH4OH 4,0 M, fazendo com que a transmitância fique em 100%. Medir a largura da cubeta utilizada no espectrofotômetro.
6) Medir a transmitância da Amostra 5 para comprimentos de onda entre 400 e 760 nm, em intervalos de 20 em 20 nm.
7) Medir a transmitância das 11 amostras restantes no comprimento da onda onde a transmitância da Amostra 5 for menor.
8) Medir a transmitância da amostra desconhecida.
Questão:
Qual o comprimento de onda máximo de absorção da amostra?
Qual a absorvitividade molar da amostra?
Qual a concentração da amostra desconhecida?