Exercícios - Espectofotometria (1)

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APLICAÇÕES DA TITULOMETRIA DE OXIRREDUÇÃO
1. O indicador específico depende da concentração de um analito ou de um titulante em particular na solução, e não do potencial dessa solução. Neste caso, o amido se enquadra. Qual é a cor do complexo formado entre o amido e o iodo, muito utilizado em titulações redox?
A. Incolor.
Incorreto. A solução inicial é incolor, então não seria possível a análise do ponto final.
B. Azul.
O amido incolor reage com uma cadeia de poliiodo e o produto apresenta cor azul intensa.
C. Rosa púrpura.
Coloração comum em reações com íon permanganato.
D. Vermelho.
Incorreto. Entre vários indicadores que tornam-se vermelhos, como a ferroína, não está o amido.
E. Não ocorre reação entre amido e o iodo.
Incorreto. Esta reação é muito utilizada, pela diferença de cor ocorrer de forma clara.
2. As reações de oxirredução baseiam-se na transferência de elétrons. Na reação entre o Ferro III e o estanho Sn II a seguir: 2FE3+ + Sn2+ --> 2 Fe2+ + Sn4+ Quem sofre redução e quem sofre oxidação, respectivamente?
A. Sn sofre redução e Fe sofre oxidação.
Incorreto. Está ao contrário. O Fe irá sofre redução e o Sn oxidação.
B. Apenas o Fe sofre oxidação, sendo o agente redutor.
Incorreto. Assim como o Fe sofre oxidação, o Sn sofre redução.
C. Fe sofre redução e Sn sofre oxidação.
Correto. Pode-se observar isto devido ao número de oxidação dos íons: Fe se reduz de 3+ para 2+ e o Sn se oxida de 2+ para 4+.
D. Apenas o Sn sofre oxidação, sendo o agente redutor.
A frase está totalmente incorreta, pois o Sn irá sofrer redução, sendo o agente oxidante.
E. Tanto Fe quanto Sn sofreram oxidação parcial de seus íons, variando o número de oxidação.
Incorrreto. Impossível dois elementos sofrerem oxidação simultânea nesta reação.
3. Utilizando a mesma equação anterior: 2FE3+ + Sn2+ --> 2 Fe2+ + Sn4+ e sabendo que as semirreações de formação desta equação global provêm dos íons Fe (E padrão = 0,68 V) e Sn (E padrão = 0,150 V), calcule o potencial padrão da reação global. Perceba também se a reação é espontânea (E >0). ​​​​​​​
A. E padrão global: 0,53 V. Reação espontânea.
Correto, pois: E padrão global = E agente oxidante - E agente redutor Logo: E global = E Fe - ESn = 0,68 - 0,150 V = 0,53 V.
B. E padrão global: - 0,53 V. Reação espontânea.
Incorreto. Valores trocados entre os elementos que se oxidaram e se reduziram. Além disso, E < 0 corresponde à reação não espontânea.
C. E padrão global: - 0,53 V. Reação não espontânea.
Incorreto. Valores trocados entre os elementos que se oxidaram e se reduziram, embora E < 0 corresponde à reação não espontânea.
D. E padrão global: 0,83V. Reação espontânea.
Incorreto. Cuidado ao colocar os valores na fórmula, provavelmente está trocado o sinal.
E. E padrão global: - 0,83V. Reação não espontânea.
Incorreto. O valor foi somado, não diminuído. Apesar disso, E<0 corresponde corretamente à reação não espontânea.
4. Entre os indicadores abaixo, qual deles NÃO pode ser utilizado em titulações de oxirredução?
A. Permanganato de potássio, KMnO4.
Correto, é muito utilizado em análises com Fe, I, H2S, entre outros.
B. Dicromato de potássio, K2Cr2O7.
Correto, é muito utilizado em análises com Fe, I e Sn, entre outros, além de ser aplicado em reações com águas naturais,para análise de demanda química de oxigênio.
C. Amido.
Correto, muito utilizado em análises de I.
D. Fenolftaleína.
Não é utilizada em titulações oxirredução, pois não envolve potencial eletroquímico, apenas em mudanças de pH.
E. Ferroína.
Correto, pois pode-se observar mudança de cor entre os estados oxidados e reduzidos.
5. Os indicadores redox não específicos são aqueles que apresentam formas oxidadas e reduzidas com cores diferentes. Quando se usa o indicador difenilamina, que tem sua maior aplicação na sinalização do ponto final na titulação de ferro (II) com dicromato de potássio, qual é a mudança de cor observada?
A. Não ocorre nenhuma mudança de coloração no meio.
Incorreto, pois deve-se perceber a mudança de coloração com o uso de indicador, salientando o ponto final da titulação.
B. De vermelho/azul para verde/amarelo.
Incorreto. Estas mudanças de colorações ocorrem quando é utilizado o indicador erioglaucina A.
C. Vermelho para incolor.
Incorreto. Ocorre esta mudança de coloração da forma oxidante para a forma reduzida ao utilizar fenosafranina como indicador.
D. Azul para incolor.
Incorreto. Ocorre esta mudança de coloração da forma oxidante para a forma reduzida ao utilizar os indicadores índigo tetrassulfonato ou azul de metileno.
E. Violeta para incolor.
Correto. Esta coloração é observada quando ocorre a mudança da cor do oxidante para o redutor.
INTRODUÇÃO AOS MÉTODOS ESPECTROSCÓPICOS
1. O que é comprimento de onda (λ) ?
A. a) É a distância linear entre dois máximos ou mínimos sucessivos de uma onda eletromagnética.
Esta é a definição para comprimento de onda.
B. b) É o tempo necessário (em segundos) para que dois máximos ou mínimos sucessivos passem por um ponto fixo no espaço.
Esta é a definição para período (ρ)
C. c) É uma quantidade vetorial que fornece a medida da intensidade do campo elétrico ou magnético no ponto de máximo da onda.
Esta é a definição para amplitude (A).
D. d) É o número de oscilações do vetor campo elétrico por unidade de tempo.
Esta é a definição para frequência (ν). Sua unidade é Hertz (Hz), que corresponde a um ciclo por segundo.
1 Hz = 1s -1
E. e) É definido como o número de ondas por centímetro.
Esta é a definição para número de onda (ν ̅ ), que é igual a 1/λ. Esta é outra forma de se descrever a radiação eletromagnética.
2. Calcule o número de onda de um feixe de radiação visível de comprimento de onda de 400 nanômetros (nm).
A. a) 2500 cm-1.
Deve ter ocorrido erro de conversão de unidades.
B. b) 400 nm
Este é o valor do comprimento de onda.
C. c) 25 m-1
Deve ter ocorrido erro de conversão de unidades, pois utilizando essa unidade a resposta seria 250 m-1.
D. d) 25000 nm-1
Deve ter ocorrido erro de conversão de unidades. Se você calcular o número de ondas nessa unidade, encontrará 250 000 000 000 nm-1.
E. e) 25000 cm-1
3. Calcule a energia (em joules) de um fóton de radiação com comprimento de onda de 5,00 micrômetros, considerando que a velocidade da luz (c) é igual a 3,00 x 10exp10 cm s-1 e que a constante de Planck (h) é 6,63 x 10 -34 J s.
A. a) 3,98 x 10exp-22 J.
Deve ter ocorrido erro de conversão de unidades.
B. b) 3,98 x 10exp-20 J.
Inicialmente, calcula-se o número de onda.
 
 
C. c) 9,94 x 10exp-23 J.
Primeiro você deve calcular o número de onda e, então, utilizar a fórmula E = hcν ̅ para o cálculo da energia.
D. d) 2000 cm-1.
Este é o valor do número de onda.
E. e) 1,98 x 10exp-23.
Lembre que a fórmula para o cálculo da energia é E = hcν ̅. Você deve ter se esquecido de multiplicar o número de onda associado à radiação infravermelha.
4. Calcule a absorbância de uma espécie absorvente sabendo que a transmitância é 0,0290.
A. a) 0,0290.
Este é o valor da transmitância da solução absorvente.
B. b) 3,54.
A absorbância A de uma solução está relacionada com a transmitância de forma logarítmica. Você deve ter utilizado -ln T ao invés de -log T.
C. c) A = 1,54.
A = - log T = - log 0,0290 = 1,54.
D. d) 2,9%.
A transmitância é, frequentemente, expressa como uma porcentagem denominada porcentagem de transmitância, cuja fórmula é %T = P/Po x 100%.
E. e) 3.
Deve ter ocorrido erro de arredondamento.
5. Uma solução de permanganato de potássio (KMnO com concentração igual a 7,25 x 10exp-5 mol L-1 apresenta 44,1% de transmitância de quando esta foi determinada em espectrofotômetro de absorção molecular no comprimento de onda de 525 nm (região visível do espectro eletromagnético). Sabendo que a medida foi realizada em uma cubeta de vidro com 2,10 cm de percurso óptico (b), calcule a absortividade molar (E) da molécula KMnO4.
A. a) 0,441.
Este é o valor da trânsmitância da solução de KMnO4. %T = P/Po x 100% 4,41/100 = P/Po = T
B. b) 0,3354.
Este é o valor da absorbância da solução de KMnO4. A = -log T = - log 0,441 =-(-0,3554)= 0,3554.
C. c) 2,33 x 10exp2 L mol-1 cm-1.
Deve ter ocorrido erro de conversão de unidades.
D. d) 2,33 x 10exp3 L mol-1 cm-1.
Inicialmente, deve-se calcular a absorbância:
A = -log T = - log 0,441 = -(-0,3554)= 0,3554.
A absortividade molar é, então, calculada pela Lei de Lambert Beer, expressa por:
E = A/bc = 0,3554/(2,10 cm x 7,25 x 10exp-5 mol L--1)
E = 2,33 x 10exp3 L mol-1 cm-1
E. e) 2,10 cm.
Este é o valor do caminho óptico (b) percorrido pelo feixe de radiação incidente.
ESPECTROFOTOMETRIA DE ABSORÇÃO E EMISSÃO ATÔMICAS: PRINCÍPIOS, EQUIPAMENTOS E APLICAÇÕES I
1. Em que está baseada a Espectrofotometria de Absorção Atômica?
A. Baseia-se na absorção de energia radiante por átomos neutros ou íons monoatômicos, em estado gasoso, quando térmica ou eletricamente excitados.
Correta. A Espectrofotometria de Absorção Atômica baseia-se na absorção de energia radiante por átomos neutros ou íons monoatômicos, em estado gasoso, quando térmica ou eletricamente excitados.
B. Baseia-se na emissão de energia radiante por átomos neutros ou íons monoatômicos, em estado gasoso, quando térmica ou eletricamente excitados.
Este é o princípio da Espectrofotometria de Emissão Atômica.
C. Baseia-se na medida da intensidade da fonte emitida no comprimento de onda de interesse.
A intensidade da fonte emitida em determinado comprimento de onda está relacionada com a Espectrofotometria de Emissão Atômica.
D. Baseia-se na medida da intensidade de excitação do analito por meio de uma reação química.
Este é o princípio da Espectroscopia de Quimiluminescência.
E. Baseia-se na volatilizada da amostra e sua decomposição, de forma a produzir átomos e íons em fase gasosa.
Este é o conceito de atomização, etapa importante em espectroscopia atômica.
2. O chumbo presente em uma série de amostras de aço foi determinado por espectrometria de emissão ótica por plasma indutivamente acoplado, ICP-OES. O espectrômetro foi calibrado com uma série de 5 padrões, contendo as seguintes concentrações de Pb: 0,00; 2,00; 4,00; 6,00 e 8,00 μg mL-1. As medidas de intensidade de emissão para essas soluções foram, respectivamente: 3,10; 21,5; 40,9; 57,1 e 77,3. A curva analítica e a equação da reta obtida é mostrada em anexo.
Os seguintes dados foram obtidos para as replicatas de 1,000 g de uma amostra de cimento digerida em uma mistura dos ácidos HNO3 e HClO4 (1:1) e, após neutralização, diluída a 100,0 mL.
Calcule a percentagem mássica de Pb
A. 2,5.
Deve ter ocorrido erro de conversão de unidades.
B. 0,025.
C. 26,2.
Este é o valor da intensidade de emissão média.
D. 3,20.
Esse é o valor do coeficiente linear da equação da reta
A = 3,20 + 9,20 C.
E. 9,20.
Este é o valor do coeficiente angular da equação da reta
A = 3,20 + 9,20 C.
3. Na determinação de cobre por espectrometria de absorção atômica usando a chama ar-acetileno, observou-se que o sinal analítico medido diminuiu na presença de uma concentração elevada de sulfato. Por que foi observada essa diminuição do sinal analítico?
A. A temperatura da chama ar-acetileno não é suficientemente alta para determinação de cobre por espectrometria de absorção atômica.
A temperatura máxima da chama ar-acetileno é de 2200°C - 2400°C, suficientemente alta para a determinação de cobre por espectrometria de absorção atômica sem o interferente.
B. Os ânions oxigenados, como sulfato e fosfato, formam complexos solúveis com o cobre, que se volatilizam na chama ar-acetileno com facilidade.
Esta seria uma alternativa para superar a possível interferência de sulfato na determinação quantitativa de cobre, entretanto não são formados compostos solúveis de sulfato com cobre.
C. O cobre não pode ser determinado por espectrometria de absorção atômica.
O método é adequado para determinação de cobre.
D. A presença de sulfato aumenta a concentração atômica, diminuindo inversamente o sinal analítico.
A Lei de Beer prevê uma relação linear entre a absorbância e a concentração.
E. Os ânions oxigenados, como sulfato e fosfato, formam substâncias cuja temperatura de volatilização é muito elevada. Em consequência, a eficiência da atomização na chama ar-acetileno fica prejudicada, diminui a população atômica e, consequentemente, o sinal analítico medido.
Correta. Os ânions oxigenados formam substâncias cuja temperatura de volatilização é muito elevada. A eficiência da atomização na chama ar-acetileno fica prejudicada e diminui o sinal analítico medido.
 
4. (Skoog, exemplo 24-4) A diferença de energia entre os orbitais 3s e 3p na figura do arquivo Calcule o comprimento de onda da radiação (em nanômetros) que será absorvida ao se excitar um elétron de um orbital 3s para o estado 3p. Dado: 1 eV = 1,60 x 10exp-19 J.
A. 2,10.
Este é o valor da energia necessária para promover o elétron do estado fundamental 3s para o estado excitado 3p.
B. 1,60 x 10exp-19.
Este é o valor da energia convertida para a unidade Joule (J).
C. 590.λ
 
D. 3.
Este é o nível energético.
E. 59.
Deve ter ocorrido erro na conversão de unidades.
5. Por que os espectros de emissão e absorção atômica são constituídos por um número limitados de linhas espectrais estreitas?
A. Porque somente ocorrem transições eletrônicas. Para os átomos e íons na fase gasosa não há estados de energia vibracional.
Correta. A radiação específica proveniente da Lâmpada de Cátodo Oco ou da fonte de plasma promove transições eletrônicas.
B. Porque a energia total E associada com uma molécula é dada por E = E eletrônica +E vibracional + E rotacional.
Ocorrem transições eletrônicas para átomos e íons na fase gasosa.
C. Porque na absorção e emissão atômica ocorrem transições de estados de energia vibracional.
Essas transições ocorrem quando se utiliza radiação infravermelha.
D. Porque na absorção e emissão atômica ocorrem transições de estados de energia rotacional.
Essas transições ocorrem quando se utiliza radiação infravermelha.
E. Porque a radiação não é suficientemente energética.
A radiação é suficientemente energética para promover transições eletrônicas.
ESPECTROFOTOMETRIA DE ABSORÇÃO E EMISSÃO ATÔMICAS: PRINCÍPIOS, EQUIPAMENTOS E APLICAÇÕES II
1. Quais as diferenças básicas entre a espectroscopia de absorção e de emissão atômicas?
A. a) A espectroscopia de absorção atômica necessita de plasma para a atomização dos elementos de análise, entretanto, o custo operacional do equipamento é menor.
A espectroscopia de absorção atômica necessita de uma lâmpada de cátodo oco específica para cada elemento a ser determinado.
B. b) A espectroscopia de absorção atômica necessita de uma lâmpada de cátodo oco (específica para cada amostra) para excitação atômica, enquanto na espectroscopia de emissão atômica a fonte de radiação é a própria amostra. A energia para excitação do átomo do analito é fornecida por um plasma, uma chama, um forno, um arco elétrico ou ignição. A necessidade de uma lâmpada de cátodo oco específica para cada elemento de análise acarreta a limitação da diversidade de análises por conta da disponibilidade de lâmpadas; no entanto, o custo operacional do equipamento é menor.
Correta. O coração da espectroscopia de absorção atômica necessita da lâmpada de cátodo oco, específica para cada amostra, para excitação atômica. A energia para excitação do átomo do analito na emissão atômica é fornecida por um plasma, uma chama, um forno, um arco elétrico ou ignição. A necessidade de uma lâmpada de cátodo oco específica para cada elemento de análise acarreta a limitação da diversidade de análises por conta da disponibilidade de lâmpadas; no entanto, o custo operacional do equipamento é menor.
C. c) A fonte de radiação da espectroscopia de absorção atômica é a própria amostra.
Em espectroscopia de emissão atômica a fonte de radiação é a própria amostra. A energia para excitação do átomo do analito é fornecida por um plasma, uma chama, um forno, um arco elétrico ou ignição.
D. d) O processo de atomização é mais efetivo na espectroscopia de absorção atômica.
A energia para excitação do átomo do analito fornecida, geralmente, por umplasma, em espectroscopia de emissão atômica, promove uma excelente atomização.
E. e) A espectroscopia de emissão atômica registra a quantidade de energia atenuada, descontando a que foi absorvida pelo analito.
É na espectroscopia de absorção atômica que se verifica o registro da quantidade de energia atenuada.
2. O que é atomização?
A. a) É uma mistura gasosa condutiva contendo uma concentração significativa de cátions e elétrons.
Esta é a definição de plasma.
B. b) É a etapa de introdução das soluções das amostras no plasma e nas chamas, produzindo uma população de átomos, moléculas e íons em estado estacionário.
Esta etapa é realizada pelo sistema de introdução de amostra.
C. c) É a primeira etapa de todos os procedimentos de espectroscopia atômica, um processo no qual a amostra é volatilizada e decomposta de forma a produzir uma fase gasosa de átomos e íons.
Correta. A atomização é o processo no qual a amostra é volatilizada e decomposta de forma a produzir uma fase gasosa de átomos e íons. É a etapa crítica da absorção atômica.
D. d) É um processo no qual os átomos de um elemento são desalojados da superfície de um cátodo pelo bombardeamento com um fluxo de íons de um gás inerte que foram acelerados para o cátodo por meio de um alto potencial elétrico.
Esta é a definição de sputtering.
E. e) É o processo que ocorre quando a linha espectral de um elemento na matriz da amostra sobrepõe-se à linha espectral do analito.
Esta é a definição de interferência espectral.
3. Quais as principais vantagens de uso dos atomizadores à base de chama e dos eletrotérmicos?
A. a) Os atomizadores à base de chama apresentam elevada reprodutibilidade, porém baixa sensibilidade, enquanto que os atomizadores eletrotérmicos apresentam baixa reprodutibilidade e alta sensibilidade.
Correta. Os atomizadores à base de chama apresentam elevada reprodutibilidade e baixa sensibilidade, enquanto que os atomizadores eletrotérmicos apresentam baixa reprodutibilidade e alta sensibilidade.
B. b) Os atomizadores de chama servem para atomização de amostras sólidas.
Nos atomizadores eletrotérmicos a amostra pode ser inserida, no estado líquido ou sólido, em um tubo de grafite aquecido, onde ocorre a atomização.
C. c) A atomização em chama apresenta sensibilidade superior à atomização eletrotérmica.
Os atomizadores eletrotérmicos apresentam sensibilidade superior à dos atomizadores à base de chama.
D. d) Os atomizadores à base de chama são mais seletivos.
A chama permite a atomização de diversos elementos químicos. Para as espécies de metais pesados, que são mais difíceis de serem excitados, o oxigênio ou o óxido nitroso devem ser empregados como oxidante. Esses oxidantes produzem temperaturas de 2500 a 3100°C, permitindo que mais elementos sejam analisados.
E. e) A alta temperatura da chama causa a evaporação do solvente e uma melhor atomização.
Os atomizadores eletrotérmicos atingem temperaturas superiores às da chama.
4. Quais são os componentes básicos de um espectrofotômetro de absorção atômica?
A. a) Fonte de radiação, seletor de comprimento de onda, compartimento para amostra (cubeta), detector e sistema computacional.
Esta é a configuração dos principais componentes de um espectrofotômetro UV/visível.
B. b) Gás de arraste, injetor, coluna, forno, detector e sistema computacional.
Esta é a configuração dos principais componentes de um cromatógrafo gasoso.
C. c) Compartimento para amostra, voltímetro digital, eletrodo de trabalho e eletrodo de referência.
Este é um arranjo típico para as medidas potenciométricas com um eletrodo de membrana.
D. d) Nebulizador, atomizador, fonte de linhas, seletor de comprimento de onda, detector e sistema computacional.
Correta. Nebulizador, atomizador, fonte de linhas, seletor de comprimento de onda, detector e sistema computacional.
E. e) Nebulizador, atomizador, seletor de comprimento de onda, detector e sistema computacional.
Esta é a configuração dos principais componentes de um espectrofotômetro de emissão atômica.
5. Qual é a diferença entre um espectrofotômetro e um fotômetro?
A. a) Os espectrofotômetros utilizam um monocromador ou um policromador juntamente com um transdutor para converter as intensidades radiantes em sinais elétricos.
Esta é a definição de espectrômetros, que abrangem os espectrofotômetros e os fotômetros.
B. b) Os fotômetros oferecem a vantagem considerável de que o comprimento de onda pode ser alterado continuamente, tornando possível registrar-se um espectro de absorção.
Esta vantagem é atribuída ao uso de espectrofotômetros.
C. c) Espectrofotômetros são os espectrômetros que permitem a medida da razão entre as potências de dois feixes, uma exigência para se medir a absorbância (A = log Po/P = log Psolvente/Psolução), enquanto que os fotômetros empregam um filtro para seleção do comprimento de onda juntamente com um transdutor de radiação adequado.
Correta. Os espectrofotômetros realizam a medida da razão entre as potências de dois feixes, uma exigência para se medir a absorbância (A = log Po/P = log Psolvente/Psolução), enquanto que os fotômetros empregam um filtro para seleção do comprimento de onda juntamente com um transdutor de radiação adequado.
D. d) Os espectrofotômetros apresentam as vantagens da simplicidade, da robustez e do baixo custo.
Esta vantagem é atribuída ao uso de fotômetros.
E. e) A maioria dos fotômetros cobre a região do UV/visível e, ocasionalmente, a região do infravermelho próximo.
Os fotômetros são quase que exclusivamente utilizados na região do visível.