Métodos instrumentais de análises

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Métodos Instrumentais 
de Análise 
São Cristóvão/SE
2011
Elisangela de Andrade Passos
Elaboração de Conteúdo
Elisangela de Andrade Passos
 Passos, Elisangela de Andrade
P289m Métodos instrumentais de análise / Elisangela de 
 Andrade Passos. – São Cristóvão : Universidade Federal de 
 Sergipe, CESAD, 2011.
 1. Química analítica - Instrumentos. 2. Espectrofotometria. 
 3. Análise cromatográfi ca. I. Título. 
CDU 543
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Métodos Instrumentais de Análise 
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NÚCLEO DE MATERIAL DIDÁTICO
Hermeson Alves de Menezes (Coordenador)
Marcio Roberto de Oliveira Mendonça
Neverton Correia da Silva
Nycolas Menezes Melo
AULA 1
Princípios de Instrumentação Química.............................................. 07
AULA 2
Espectrofotometria de absorção molecular na região do UV–VIS .... 17
AULA 3
Espectroscopia de absorção atômica na região do UV-VIS .............. 33
AULA 4
Espectroscopia de emissão na região do UV-VIS ............................. 49
AULA 5
Espectrometria de massas ................................................................ 63
AULA 6
Métodos eletroanalíticos – Parte I. .................................................... 79
AULA 7
Métodos eletroanalíticos – Parte II........................................................97
AULA 8
Cromatografi a – Introdução, classifi cação e princípios básicos .......113
AULA 9
Cromatografi a gasosa, cromatografi a líquida e suas aplicações .... 123
AULA 10
Preparo de amostras para análise instrumental .............................. 135
AULA 11
Prática 01 - Introdução ao trabalho no laboratório de 
Química Analíca Instrumental.......................................................... 149
AULA 12
Prática 02 – Espectrofotometria de absorção molecular no UV–VIS: 
operação e resposta do espectrofotômetro........................................155
AULA 13
Prática 03 – Espectrofotometria de absorção molecular 
no UV–VIS: lei de beer. ................................................................... 161
Sumário
AULA 14
Prática 04 - Titulação potenciométrica de uma solução 
de ácido clorídrico com hidróxido de sódio. .................................... 167
AULA 15
Prática 05 - Cromatografi a. ............................................................. 171
Aula 1
Elisangela de Andrade Passos
PRINCÍPIOS DE INSTRUMENTAÇÃO 
QUÍMICA
META
Apresentar os fundamentos da química analítica;
apresentar os métodos instrumentais;
apresentar a calibração de um instrumento.
OBJETIVOS
Ao fi nal desta aula, o aluno deverá:
defi nir química analítica;
classifi car e defi nir os métodos analíticos;
classifi car e defi nir os métodos instrumentais;
entender a seleção de um método analítico;
analisar a calibração de métodos instrumentais;
defi nir de sinais, ruídos e razão sinal-ruído.
PRÉ-REQUISITOS
Saber os fundamentos de química analítica.
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Métodos Instrumentais de Análise 
INTRODUÇÃO
Nesta aula será defi nido o conceito de química analítica, diferenciado 
analítica qualitativa da quantitativa e classifi cados e subclassifi cados os 
métodos analíticos. Ainda serão apresentados os tipos de métodos instru-
mentais e demonstrada como calibrar um método. Por fi m, será apresentada 
a defi nição de sinais, ruídos e razão sinal-ruído.
Ao fi nal desta aula, você deverá saber defi nir química analítica, dis-
tinguir entre a análise qualitativa e quantitativa e classifi car e subclassifi car 
os métodos analíticos. Você será capaz de descrever os parâmetros de 
desempenho de um instrumento e, por fi m, compreender a importância 
da razão sinal-ruído.
INTRODUÇÃO A QUÍMICA ANALÍTICA
A química analítica é a ciência que estuda os princípios e métodos 
teóricos da análise química. A análise química consiste em um conjunto de 
técnicas que permite identifi car quais os componentes que se encontram 
presentes em uma determinada amostra e sua quantidade.
Esta é dividida em análise qualitativa e análise quantitativa. A análise 
qualitativa consiste em identifi car os componentes de uma amostra. Já a 
análise quantitativa permite determinar a quantidade dos componentes de 
uma amostra. As substâncias identifi cadas e quantifi cadas são chamadas de 
analitos e os locais de onde foram retiradas estas amostras são chamados 
de matriz.
CLASSIFICAÇÃO DOS MÉTODOS ANALÍTICOS
Os métodos analíticos são classifi cados em clássicos ou instrumentais. 
Esta classifi cação é histórica, com os métodos clássicos precedendo os 
instrumentais por um século ou mais.
MÉTODOS CLÁSSICOS
Os métodos clássicos são subclassifi cados em métodos gravimétricos 
e volumétricos. Os métodos gravimétricos determinam a massa do analito 
ou de algum composto quimicamente a ele relacionado. No método volu-
métrico mede-se o volume da solução contendo reagente em quantidade 
sufi ciente para reagir com todo analito presente. Nestes métodos envolvem 
reações químicas, dissolução, extração e estequiometria. Quando realizadas 
corretamente apresentam elevada exatidão e precisão, às vezes até superiores 
aos métodos instrumentais, embora sejam mais demoradas. É hoje, muitas 
9
Princípios de Instrumentação Química Aula 1
vezes, a saída para laboratórios de pequeno porte já que um dos instru-
mentos utilizados em uma análise química clássica é uma balança analítica.
Os métodos clássicos para separação e determinação de um analito 
ainda continuam sendo usados em vários laboratórios, entretanto, suas 
aplicações estão se restringindo com o avanço tecnológico dos processos. 
Nos primórdios da Química as análises eram realizadas através da separação 
do componente de interesse (analito) em uma amostra por precipitação, 
extração oudestilação.
MÉTODOS INSTRUMENTAIS
Os métodos analíticos instrumentais consistem na medida das pro-
priedades físicas do analito, tais como condutividade, potencial de eletrodo, 
absorção ou emissão de luz, razão massa/carga e fl uorescência. Nestes 
métodos envolvem a utilização de equipamentos sofi sticados, mas também 
pode envolver reações químicas em algumas etapas. Muitas vezes são me-
nos precisas do que os métodos clássicos, embora sejam mais rápidos. São 
utilizados na quantifi cação e identifi cação dos constituintes minoritários.
Os químicos começaram a explorar outros fenômenos relacionados 
com as propriedades dos analitos nos anos 30, mais precisamente na metade. 
A medida das propriedades físicas do analito começou a ser empregada para 
análise quantitativa de uma variedade de analitos orgânicos, inorgânicos e 
bioquímicos. Um pouco mais tarde, surgiram as técnicas cromatográfi cas 
que substituíram a destilação, extração e precipitação de componentes em 
misturas complexas, antes da determinação qualitativa ou quantitativa. Estes 
novos métodos para separação e determinação de espécies químicas são 
conhecidos em conjunto como Métodos Instrumentais de Análise.
A Figura 1 mostra a classifi cação e subclassifi cação dos Métodos 
Analíticos.
Classifi cação e subclassifi cação dos Métodos Analíticos.
10
Métodos Instrumentais de Análise 
TIPOS DE MÉTODOS INSTRUMENTAIS
A Tabela 1 mostra uma relação entre o método instrumental e o sinal 
empregado para caracterizá-lo.
Tabela 1. Sinais empregados nos métodos analíticos.
Sinal
Emissão de Radiação
Absorção de Radiação
Espalhamento de Radiação
Refração de Radiação
Difração de Radiação
Rotação de Radiação
Potencial Elétrico
Carga Elétrica
Corrente Elétrica
Resistência Elétrica
Razão Massa/Carga
Velocidade de Reação
Propriedades Térmicas
Radioatividade
Método Instrumental
Espectroscopia de Emissão (raio-X, UV, visível, elétron) 
Fluorescência, Fosforescência e Luminescência (raio-X, 
UV, visível).
Espectrofotometria e Fotometria (raio-X, UV, visível, 
IV), Espectroscopia Fotoacustica, Ressonância Nuclear 
Magnética e espectroscopia de Ressonância Elétron Spin.
Turbidimetria, Nefelometria, Espectroscopia Raman.
Refratometria, interferometria.
Raio-X e Métodos de Difração de Elétron.
Polarímetro
Potenciometria e Cronopotenciometria.
Coulometria.
Polarografi a, Amperometria.
Condutometria.
Espectrometria de Massa.
Métodos Cinéticos.
Condutividade térmica e Métodos Entalpimétricos.
Métodos de ativação e diluição de isótopos.
11
Princípios de Instrumentação Química Aula 1
SELEÇÃO DE UM MÉTODO ANALÍTICO
O método analítico selecionado deve ser efi ciente, sempre que pos-
sível, simples, rápido; não deve implicar em danos aos materiais em que 
as amostras serão tratadas e analisadas; não deverá ser passível de erros 
sistemáticos (perdas por volatilização e adsorção, riscos de contaminações, 
etc.); a seletividade deve ser conhecida; deverá se empregado com mínima 
manipulação e, os resultados serão obtidos com a máxima segurança op-
eracional.
Idealmente, a escolha deverá ser feita por um método devidamente 
validado. O método validado estabelece quais os analitos que poderão 
ser determinados, especifi cando-se a matriz ou as matrizes e os riscos de 
interferências, ou seja, fornece as condições apropriadas para a obtenção 
dos resultados que possibilitem a solução do problema. Para seleção de 
um método analítico é essencial defi nir claramente a natureza do problema 
analítico.
CALIBRAÇÃO DE MÉTODOS INSTRUMENTAIS
A calibração é uma etapa fundamental na medida. Ela pode ser analisada 
através do desempenho de um instrumento. Os critérios de desempenho 
característico de um instrumento, critérios estes que podem ser usados 
para decidir se um método instrumental é ou não apropriado para resolver 
determinado problema analítico, são classifi cados em precisão, bias, sensi-
bilidade, limite de detecção, faixa de concentração e seletividade.
PRECISÃO
A precisão pode ser defi nida como sendo a medida da reprodutibilidade 
de um experimento. Em outras palavras, é a proximidade dos resultados 
em relação aos demais, obtidos exatamente da mesma forma.
BIAS
 Bias é a medida do erro sistemático, dada pela equação 01:
 txbias −μ= (01),
onde μ é concentração média de um analito em uma amostra que tem 
uma concentração verdadeira de xt.
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Métodos Instrumentais de Análise 
SENSIBILIDADE
A sensibilidade é indicada pela capacidade do equipamento em medir a 
menor concentração possível do analito. Dois fatores limitam a sensibilidade: 
a inclinação da curva de calibração e a reprodutibilidade ou precisão dos 
dispositivos de medida. Quando dois métodos apresentam a mesma pre-
cisão, o método que apresentar a maior inclinação na curva será escolhido.
LIMITE DE DETECÇÃO
A defi nição mais usual para limite de detecção é que este é dado pela 
menor concentração do analito que pode ser detectado em um nível con-
fi ança preestabelecido. 
FAIXA DE CONCENTRAÇÃO
A faixa de concentração é aquela até onde permanece ou apresenta a 
linearidade da curva de calibração, conforme mostra a Figura 2.
Faixa de concentração usual de um método analítico
13
Princípios de Instrumentação Química Aula 1
SELETIVIDADE
A seletividade refere-se ao quanto o método aplicado a determinado 
analito está livre de interferências de outras espécies contidas na amostra.
Os critérios de desempenho de um instrumento estão apresentados na 
Tabela 3 e podem ser defi nidos e relacionados como seguem:
Tabela 3. Critérios numéricos e características para seleção de um método 
analítico.
Critérios
Precisão
Bias
Sensibilidade
Limite de Detecção
Faixa de Concentração
Seletividade
Características
Desvio Padrão Absoluto,
Desvio Padrão Relativo,
Coefi ciente de Variação,
Variância.
Erro Sistemático Absoluto,
Erro Sistemático Relativo.
Sensibilidade de Calibração,
Sensibilidade Analítica.
Desvio Padrão do Branco
Limite de Quantifi cação,
Limite de Linearidade.
Coefi ciente de Seletividade
Além disso, outras características devem ser consideradas na escolha 
do método a ser empregado, são elas: velocidade facilidade e conveniência, 
habilidade requerida do operador, custo e disponibilidade de equipamentos 
e, custo por amostra.
SINAIS, RUÍDO E RAZÃO SINAL-RUÍDO
 O sinal de saída de um instrumento analítico fl utua de uma forma 
aleatória. Essas fl utuações limitam a precisão do instrumento e representam 
o resultado de um grande número de variáveis incontroláveis do instru-
mento e do sistema químico em estudo. O termo ruído é empregado para 
descrever essas fl utuações e cada variável não controlada é uma fonte de 
ruído. Sendo assim, o valor médio da saída de um instrumento é camada 
14
Métodos Instrumentais de Análise 
de sinal e o desvio padrão do sinal é a medida do ruído.
A relação sinal-ruído é geralmente defi nida como a razão entre o valor 
médio do sinal de saída e o desvio padrão. À medida que os instrumentos 
modernos tem se tornado mais computadorizados e controlados por circui-
tos eletrônicos sofi sticados, muitos métodos tem sido desenvolvidos para 
se aumentar a razão sinal-ruído das saídas dos instrumentos.
LEIA MAIS
Para compreender melhor as informações acima leiam o artigo intitu-
lado “A espectroscopia e a química da descoberta de novos elementos ao 
limiar da teoria quântica“ que está disponível na plataforma. Em seguida, 
faça um resumo sucinto das principais idéias do texto.
CONCLUSÃO
Nessa sessão foi reapresentada a defi nição de química analítica e sua 
classifi cação em qualitativa e quantitativa, empregando métodos clássicos 
ou instrumentais. Os métodos analíticos instrumentais consistem na medida 
das propriedades físicas do analito, tais como condutividade, potencial de 
eletrodo, absorção ou emissão de luz, razão massa/carga e fl uorescência.
Para seleção de um método analítico é essencial defi nir claramente a 
natureza do problema analítico.Na calibração são analisados os critérios 
do desempenho de um instrumento e são classifi cados em precisão, bias, 
sensibilidade, limite de detecção, faixa de concentração e seletividade. O 
sinal analítico é o valor médio da saída de um instrumento e o desvio padrão 
do sinal é a medida do ruído. A relação sinal-ruído é geralmente defi nida 
como a razão entre o valor médio do sinal de saída e o desvio padrão.
RESUMO
A química analítica é a ciência de medição e caracterização química. 
Esta é usada para identifi car os componentes presentes em uma amostra 
(análise qualitativa) e determinar as quantidades exatas dos componentes 
identifi cados (análise quantitativa). Os métodos analíticos são divididos em 
clássicos e instrumentais (objetivo dessa disciplina). Os métodos clássicos 
são baseados na medida da massa (gravimetria) e volume (volumetria) e os 
métodos instrumentais são baseados na medida de uma propriedade física. 
O método analítico selecionado deve ser efi ciente, sempre que possível, 
simples, rápido e de baixo custo. O desempenho de um instrumento pode 
15
Princípios de Instrumentação Química Aula 1
ser usado para decidir se um método instrumental é ou não apropriado 
para resolver determinado problema analítico. Estes são classifi cados em 
precisão, bias, sensibilidade, limite de detecção, faixa de concentração e 
seletividade.
ATIVIDADES
O bafômetro é um instrumento de medida do teor de álcool no or-
ganismo. Como isso ocorre?
COMENTARIO SOBRE AS ATIVIDADES
A concentração de álcool gasoso exalada ao soprar um bafômetro 
é diretamente relacionada à concentração de álcool no sangue. Essa 
medida vem sendo amplamente usada para defi nir se uma pessoa está 
ou não sob infl uencia de álcool. No Brasil, foi estabelecido se o teor 
de álcool no sangue for superior a 0,2 mg L-1 o individuo está incapaz 
de conduzir um veículo. Existem quatro tipos de dosadores de álcool: 
(1) tipo indicador, que envolve mudança de cor de um reagente, (2) 
tipo células combustíveis, onde o etanol é oxidado em CO2 e água, 
(c) tipo absorção de radiação infravermelha (IR), onde é aplicado 
feixes radiação IR sob uma célula contendo gás contendo álcool e 
componentes orgânicos, e (d) tipo sensor à base de um semicondutor, 
onde o álcool é adsorvido na superfície de um semicondutor.
AUTO-AVALIAÇÃO
- Entendo a defi nição de química analítica?
- Consigo classifi car e defi nir os métodos analíticos?
- Consigo classifi car e defi nir os métodos instrumentais?
- Sou capaz de entender a seleção de um método analítico?
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Métodos Instrumentais de Análise 
PRÓXIMA AULA
Na próxima aula iremos abordar acerca da Espectrofotometria de 
Absorção Molecular na região do UV-VIS.
REFERÊNCIAS
HARRIS, D. Analise Química Quantitativa. Ed. LTC, 5 ed.; Rio de 
Janeiro, 2001.
SKOOG, D. A.; WEST, D. M.; HOLLER, F. J.; CROUCH, S. R. Fun-
damentos de Química Analítica. Tradução da 8 ed. Americana. Ed. 
Thomson; São Paulo, 2007.
CHRISTIAN, G.D. Analytical Chemistry, 6 ed. Ed. John Wiley & Sons 
Inc, EUA, 2004.
Filgueiras, C.A.L. A espectroscopia e a química da descoberta de novos el-
ementos ao limiar da teoria quântica. Química Nova na Escola, n. 3, 1996.
Aula 2
Elisangela de Andrade Passos
ESPECTROFOTOMETRIA DE ABSORÇÃO 
MOLECULAR NA REGIÃO DO UV–VIS
META
Apresentar a natureza da energia radiante e as regiões espectrais;
apresentar as medidas de transmitância e absorbância;
apresentar as fontes de radiação e monocromadores;
apresentar a lei de Beer – Lambert;
apresentar a instrumentação: espectrofotômetros e fotômetros;
apresentar as aplicações da espectrofotometria de absorção molecular no UV-VIS.
OBJETIVOS
Ao fi nal desta aula, o aluno deverá:
reconhecer as regiões espectrais e seus respectivos comprimentos de onda;
diferenciar entre energia transmitida e absorvida;
interpretar a Lei de Beer – Lambert;
identifi car a instrumentação analítica relacionada a Espectrofotometria;
aplicar a Espectrofotometria de Absorção Molecular no UV–VIS em análises qualitativas e 
quantitativas.
PRÉ-REQUISITOS
Conhecimentos em estrutura atômica e molecular.
18
Métodos Instrumentais de Análise 
INTRODUÇÃO
Na aula anterior foi introduzido o conceito sobre metodologias analíti-
cas e instrumentações. Foi contextualizada a seleção de uma metodologia 
analítica, a instrumentação envolvida e o processo de calibração instrumental 
para aplicação da metodologia em um processo analítico quantitativo.
Nesta aula trataremos da Espectrofotometria de absorção molecular 
no Ultravioleta–Visível (UV–VIS), a qual utiliza as propriedades de inte-
ração da matéria com a radiação eletromagnética (luz) para se determinar 
características qualitativas e quantitativas de um analito. A toda técnica que 
empregue luz para determinar estas características de espécies químicas 
pode ser chamada de espectrofotometria. Das muitas interações (físicas e 
em alguns casos químicas) entre a matéria e a luz estudaremos a absorção 
e emissão.
NATUREZA DA RADIAÇÃO
A base da espectrofotometria foi a colorimetria. Inicialmente a cor de 
uma solução podia ser utilizada na identifi cação de uma espécie (análise 
qualitativa), enquanto que a intensidade da cor era utilizada na determinação 
da concentração desta espécie (análise quantitativa). Esta técnica foi em-
pregada pela primeira vez para compreender a espectroscopia de absorção 
em análises químicas. A técnica está baseada na passagem de luz branca 
através de uma solução a qual, por exemplo, apresenta uma coloração ver-
melha. A luz branca que é composta por uma gama enorme de radiações, 
de diferentes comprimentos de onda, e consequentemente diferentes cores, 
tem as cores complementares ao vermelho, o amarelo e azul, absorvidas pela 
espécie em solução. Sendo assim, quanto maior a concentração da espécie 
em solução, mais amarelo e azul será absorvida e maior será a intensidade 
da coloração vermelha da solução.
A radiação eletromagnética pode ser descrita como uma onda (Fig. 1), 
com propriedades como comprimento de onda, frequência, velocidade e 
amplitude, a qual não requer suporte para propagar-se, sendo transmitida 
pelo espaço a velocidade superior a 1 milhão de vezes mais rápida que o som.
19
Espectrofotometria de Absorção Molecular na região do UV–VIS Aula2
A frequência (ν), que representa o número de oscilações da onda por 
segundo, cuja unidade é o Hertz (Hz), pode ser relacionada com o compri-
mento de onda (λ) e a velocidade da luz no vácuo (c) (2,99792 x 108 m s-1) 
da seguinte forma:
 (01)
A absorção de radiação eletromagnética pela matéria altera sua energia. 
Esta interação entre a matéria e a radiação eletromagnética é melhor com-
preendida se considerarmos que a radiação eletromagnética é composta 
por partículas energéticas, denominadas Fótons. Quando um fóton atinge 
a matéria, ele é destruído, e sua energia (E) é absorvida pela mesma. A en-
ergia de um fóton, e consequentemente da radiação, é proporcional a sua 
frequência, através da relação com a constante de Planck (h) (6,626 x 10-34 
J s) como mostra a equação 02, com o comprimento de onda conforme 
equação 03, e com o número de onda (ν) conforme equação 04:
 (02) (03) (04)
O número de onda é outra forma de se descrever a radiação eletromagné-
tica, e é defi nido como o número de ondas por centímetro (unidade cm-1), o que 
equivale ao inverso do comprimento de onda, sendo comumente empregado 
para descrever a radiação na região do infravermelho.
Representação da radiação eletromagnética em relação ao campo elétrico.
20
Métodos Instrumentais de Análise 
ATIVIDADES
Exemplo envolvendo Energia dos Fótons: Uma solução contendo um 
analito é incidida com radiação eletromagnética com comprimento de onda 
de 254 nm. Qual será o ganho energético por mol de analito?
COMENTARIO SOBRE AS ATIVIDADES
Sabemos que a energia de um fóton é dada por: E = h ν; então:
 
 
REGIÕES ESPECTRAIS
Os olhos humanos podemenxergar apenas a luz visível (VIS), na qual 
a radiação apresenta um comprimento de onda de 780 a 380 nm. A outra 
faixa de radiação estudada, a Ultravioleta (UV), inicia em 380 nm e fi naliza 
em 180 nm. Ambas as radiações possuem energia sufi ciente para excitar 
elétrons de valência de átomos e moléculas, e consequentemente estão 
envolvidas com excitações eletrônicas.
A esta faixa de radiações com diferentes energias (frequências), e, 
portanto, de comprimentos de ondas atribui-se o nome de espectro ele-
tromagnético. O espectro eletromagnético (Fig. 2) engloba radiações de 
Ressonância Nuclear Magnética (RMN), com energia na ordem de 10-3 J 
mol-1, passando por Ressonância de Spin Eletrônica (RSE), Microonda, 
Infravermelho, Visível e Ultravioleta, Raios X, chegando aos Raios γ, com 
energia na ordem de 109 J mol-1. 
Regiões do espectro eletromagnético.
21
Espectrofotometria de Absorção Molecular na região do UV–VIS Aula2
FONTES DE RADIAÇÃO E LEI DE 
BEER – LAMBERT
As fontes mais comuns de radiação eletromagnética são as lâmpadas de 
H2 e D2 (160 – 380 nm), tungstênio (320 – 2400 nm) e xenônio (200 – 1000 
nm). Fontes térmicas e químicas também são aplicadas em casos específi cos. 
Quando um analito está sem a ação de nenhum estímulo, ele encontra-
se no seu estado fundamental. Quando ele é submetido a uma radiação 
eletromagnética e absorve um fóton, algumas das espécies do analito so-
frem uma transição para um estado de maior energia ou estado excitado. 
Através deste processo obtemos informações sobre o analito medindo-se 
a radiação eletromagnética emitida quando ele retorna ao estado funda-
mental ou a quantidade de radiação eletromagnética absorvida decorrente 
da excitação, sendo que a parte da molécula responsável pela absorção 
de luz chamada de cromóforo. Aos dois processos descritos chamamos 
de espectroscopia de fotoluminescência ou emissão e espectroscopia de 
absorção, respectivamente.
Na espectroscopia de absorção, a Absorbância (A) de uma solução está 
relacionada com a transmitância de forma logarítmica (05).
 (05)
A transmitância é defi nida como a fração da luz original que passa pela 
amostra. Considere um feixe de radiação com potência inicial P0 (Fig. 3), 
este ao atravessar uma solução contendo uma espécie, absorve fótons e a 
potência radiante decresce ao nível P. A transmitância será expressa como 
a equação 06, e a transmitância percentual (%T) conforme equação 07.
 (06) (07)
Portanto a Absorbância pode ser reescrita da seguinte forma:
 (08)
Atenuação de um feixe de radiação por uma solução absorvente.
22
Métodos Instrumentais de Análise 
Então, quando nenhuma luz é absorvida (P = P0), A será igual a zero. 
Se 90 % da luz é absorvida, 10 % será transmitida e P = P0/10. Para esta 
razão, A = 1. Assim, se apenas 1 
A este processo está atribuída a Lei de Absorção, também conhecida 
como Lei de Beer – Lambert. Esta lei nos diz quantitativamente como a 
grandeza da atenuação depende da concentração das moléculas absorventes 
(C) e da extensão do caminho (b) sobre o qual ocorre a absorção. A Lei de 
Beer, como também é chamada, está representada a seguir:
 (09)
A grandeza ε (epsílon) representa a absortividade molar, e é expressa 
em L mol-1 cm-1, o que torna a Absorbância adimensional. A absortividade 
molar indica qual a quantidade de luz que é absorvida num determinado 
comprimento de onda. O caminho óptico (b) é expresso em cm, e a con-
centração (C) expressa em mol L-1.
MONOCROMADOR
Como há a possibilidade de mais de um analito presente na amostra, 
contribuir para absorção de radiação dentro de uma larga faixa de com-
primento de onda, por esta razão usualmente tentamos selecionar um 
comprimento de onda específi co, onde o analito apresente o maior valor 
de absortividade molar e/ou que possa ser distinguido dentre os demais 
interferentes da solução. Para realizar esta seleção são mais comumente 
empregados os monocromadores. A vantagem dos monocromadores está 
na possibilidade de selecionar diferentes comprimentos de onda sem a 
necessidade de modifi cações físicas no instrumento, diferente dos fi ltros 
de absorção, além da melhor resolução e das limitações de comprimentos 
de ondas que os fi ltros podem apresentar. No monocromador (Fig. 4), a 
luz policromática é direcionada por espelho para uma grade de difração, a 
qual separa a luz nos seus diferentes comprimentos de onda, enviando a 
outro espelho que direcionará a fenda de saída. A seleção do comprimento 
de onda é feito através da rotação da grade de difração.
23
Espectrofotometria de Absorção Molecular na região do UV–VIS Aula2
O primeiro detector em espectroscopia óptica foi o olho humano, que 
naturalmente possui precisão e sensibilidade limitada quanto à radiação 
eletromagnética. Modernos detectores usam sensíveis transdutores para 
converter sinais baseados em fótons em sinais elétricos, sendo os mais 
comuns os fototubos e os fotomultiplicadores.
ATIVIDADES
Exemplo envolvendo Absorbância, Transmitância e Lei de Beer: 
Determine o percentual de luz que emerge (%T) de uma solução 0,00240 
mol L-1 de uma substância com coefi ciente de absortividade molar de 313 
L mol-1 cm-1 numa célula com 20 mm de caminho óptico.
COMENTARIO SOBRE AS ATIVIDADES
Através da Lei de Beer será possível determinar a Absorbância da 
solução. Para isto precisamos da concentração molar da solução, da 
absortividade molar e do caminho óptico. Todos em unidades que 
levem a um valor adimensional, como mostrado a seguir:
A = ε b C = (313 L mol-1 cm-1) (2 cm) (0,00240 mol L-1) = 1,50
Sendo: A = - log T; T = 10-A = 10- 1,50 = 0,0316
Então: %T = T x 100 = 3,16 %
Apenas 3,16 % da luz incidente emergem da solução.
Esquema típico de monocromador com dispersão de radiação por grade de difração.
24
Métodos Instrumentais de Análise 
OS LIMITES DA LEI DE BEER
Existem poucas exceções para o comportamento linear entre a absor-
bância e o caminho óptico a uma concentração fi xa. Contudo observamos 
os desvios da proporcionalidade direta entre a absorbância e a concentração, 
quando o caminho óptico b é mantido constante.
Limitações reais: A Lei de Beer descreve o comportamento da absorção 
somente para soluções diluídas. Para concentrações que excedem 0,01 mol 
L-1, a distância média entre os íons ou moléculas da espécie absorvente 
diminui a ponto de que cada partícula afeta a distribuição de carga, e assim 
a extensão da absorção das suas vizinhas, afetando diretamente na relação 
linear absorbância x concentração. Efeito similar pode ocorrer em soluções 
diluídas que apresentam altas concentrações de outras espécies, como por 
exemplo, eletrólitos.
Limitações aparentes:
Desvios químicos - aqueles que ocorrem devido à associação ou dissocia-
ção da espécie absorvente ou então o constituinte não é completamente 
convertido em uma única espécie absorvente;
Desvios Instrumentais - i) são desvios que ocorrem devido ao instrumento 
utilizado na medição da absorbância. ii) Largura fi nita da faixa espectral 
escolhida; iii) Radiação estranha refl etida dentro do equipamento que 
alcançou o detector; iv) Variação da resposta do detector; v) Flutuação da 
intensidade da fonte.
ESPECTROFOTÔMETROS E FOTÔMETROS
Os componentes básicos dos instrumentos analíticos para a espec-
troscopia de absorção, bem como para espectroscopia de emissão e fl uo-
rescência, são notavelmente semelhantes em sua função e nos seus requisitos 
de desempenho, quer sejam desenhados para a radiação ultravioleta (UV), 
visível (VIS) ou infravermelha (IV), por isso, ambos são reconhecidos como 
instrumentos ópticos.
Em geral os instrumentos ópticos que operam com UV-VIS e IV, apre-
sentam 5 componentes básicos: 1) uma fonte estável de energia radiante; 
2) um seletor de comprimento de ondaque isola uma região limitada do 
espectro para a medida; 3) um ou mais recipientes para a amostra; 4) um de-
tector de radiação; e 5) uma unidade de processamento e de leitura do sinal.
A Figura 5 apresenta um esquema para um espectrofotômetro de 
varredura com feixe duplo.
25
Espectrofotometria de Absorção Molecular na região do UV–VIS Aula2
As fontes contínuas de radiação já foram discutidas anteriormente, 
assim como o princípio de funcionamento do monocromador, que neste 
caso se diferencia por realizar a seleção unitária de comprimento de onda 
durante toda a extensão da região do UV-VIS, num determinado intervalo 
de tempo, fazendo com que a amostra seja submetida a análise em toda a 
extensão do espectro, o que é conhecido como modo Scan.
O recipiente que irá conter a amostra, a Cubeta, assim como as demais 
partes do instrumento que terão contato com a radiação, como lentes, espe-
lhos, janelas e células, deve ser capaz de conduzi-la sem causar interferências 
ou que sejam interferências sistemáticas e controladas. As cubetas, por 
exemplo, para aplicações na região do visível, podem ser confeccionadas 
em vidro silicato comum, devido seu baixo custo. Já para aplicações na 
região do UV devem ser substituídas por quartzo, já que o vidro começa a 
absorver radiação com comprimento de onda inferior a 380 nm.
A função do detector é converter as informações espectroscópicas, 
como potência radiante transmitida, fl uorescente ou emitida em uma 
quantidade mensurável. Os sistemas mais empregados são os detectores de 
fótons, como os fototubos, tubos fotomultiplicadores, fotodiodos de silício 
e o arranjo de fotodiodos. Nos dois primeiros, uma camada de material 
fotoemissor que está sobre a superfície côncava de um fotocátodo, emite 
elétrons quando irradiado com luz de energia apropriada. Estes fotoelé-
trons na presença de um eletrodo carregado positivamente produzem uma 
fotocorrente a qual pode ser amplifi cada e medida. Neste contexto, o tubo 
fotomultiplicador é mais sensível que o fototubo, por apresentar diversos 
eletrodos (dinodos) para captura dos fotoelétrons, como mostra a Figura 6.
Diagrama esquemático de um espectrofotômetro de varredura com feixe duplo.
26
Métodos Instrumentais de Análise 
O Detector de Arranjo de Diodos, em função da sua estrutura compacta 
e miniaturizada, cerca de 1000 fotodiodos de silício podem ser fabricados 
lado a lado em uma única lâmina (chip) de silício, proporcionam quando 
um ou dois arranjos são colocados na extensão do plano focal do mono-
cromador, analisar de forma simultânea todos os comprimentos de onda 
incidentes na amostra. Além dos sistemas mais usuais descritos acima, 
outros sistemas de detecção podem ser encontrados em espectrômetros.
Assim, um espectrômetro é um instrumento espectroscópico que 
utiliza um monocromador (ou policromador) juntamente com um transdu-
tor (detector) para converter as intensidades radiantes em sinais elétricos. 
Os espectrofotômetros são os espectrômetros que permitem a medida 
da razão entre as potências de dois feixes, uma exigência para se medir a 
absorbância. Já os fotômetros empregam um fi ltro para a seleção do com-
primento de onda ao invés do monocromador. Sua vantagem em relação 
ao espectrofotômetro é a simplicidade, robustez e baixo custo. A principal 
desvantagem é que o monocromador na espectrofotometria possibilita a 
alteração contínua do comprimento de onda sendo possível obter infor-
mações a cerca do espectro de absorção da amostra (Scan), diferente da 
limitação do fi ltro de absorção.
APLICAÇÕES DA ESPECTROFOTOMETRIA
Um fato importante antes de iniciarmos nossos estudos da aplicação 
desta técnica, é lembrarmos que a absorbância de uma solução em qualquer 
comprimento de onda, é a soma das absorbâncias de todas as espécies pre-
sentes em solução, logo, devemos tomar cuidado quando estamos tratando 
de uma solução contendo mistura de espécies moleculares que absorvem 
a radiação ultravioleta e visível.
A absorção da radiação ultravioleta e visível por moléculas geralmente 
ocorre em uma ou mais bandas de absorção eletrônicas, identifi cadas no 
espectro como as regiões de maior intensidade da absorbância. Cada uma 
das bandas é constituída de muitas linhas discretas, mas próxima umas das 
 Esquema de um tubo fotomultiplicador.
27
Espectrofotometria de Absorção Molecular na região do UV–VIS Aula2
outras, originadas pela transição de um elétron de um estado fundamental 
para um dos muitos estados vibracionais e rotacionais associados com cada 
estado excitado de energia eletrônica.
ABSORÇÃO POR COMPOSTOS ORGÂNICOS
A absorção de radiação por moléculas orgânicas na região de compri-
mento de onda entre 180 e 780 nm resulta das interações entre fótons e 
elétrons que estão participando diretamente da formação de uma ligação 
química (e são, assim, associados a mais de um átomo) ou estão localizadas 
sobre átomos como os de oxigênio, enxofre, nitrogênio e halogênios.
O comprimento de onda no qual uma molécula orgânica absorve depende 
de quão fortemente seus elétrons estão ligados. Assim, a energia necessária 
para deslocar o elétron de seu estado fundamental para um excitado, está 
inversamente relacionada ao comprimento de onda, como já estudado.
Os elétrons compartilhados em ligações simples carbono-carbono e 
carbono-hidrogênio, estão tão fortemente ligados, que é necessária uma 
energia relacionada a radiação eletromagnética com comprimentos de ondas 
inferiores a 180 nm, por isso, não tem sido amplamente explorados para 
fi nalidades analíticas. Já os elétrons envolvidos em ligações duplas e triplas 
das moléculas orgânicas são mais facilmente excitados exibindo picos de 
absorção úteis. Os grupos orgânicos insaturados que absorvem nas regiões 
do ultravioleta e visível são conhecidos como cromóforos, sendo os mais 
comuns os alcenos, dienos, carbonila, aromáticos, azo, entre outros. As 
características de uma banda de absorção não são consequência das car-
acterísticas de um cromóforo isolado, pois estes podem sofrer infl uência 
do solvente, bem como por outros detalhes estruturais da molécula, como 
por exemplo, a conjugação entre dois ou mais cromóforos, causando um 
deslocamento do máximo do pico.
ABSORÇÃO POR COMPOSTOS INORGÂNICOS
Em geral, os íons e os complexos dos elementos das primeiras duas 
séries de transição absorvem as bandas largas da radiação visível em pelo 
menos um de seus estados de oxidação e são como resultado, coloridos. 
Estas absorções estão relacionadas às transições eletrônicas entre os orbitais 
d preenchidos e não-preenchidos, com energias que dependem dos ligantes 
dos átomos metálicos.
APLICAÇÕES QUALITATIVAS
As medidas espectrofotométricas com a radiação ultravioleta e visível 
são úteis para identifi car a presença dos grupamentos cromóforos já cita-
28
Métodos Instrumentais de Análise 
dos anteriormente, uma vez que a maior parte da estrutura das moléculas 
orgânicas não absorve nestas regiões. Picos na região de 200 a 400 nm 
indicam a presença de grupos insaturados ou átomos como o de enxofre 
ou dos halogênios. Através do espectro (Scan) do analito é possível ter uma 
idéia da estrutura química, em função dos grupos cromóforos identifi cados 
pelas relações entre as absorbâncias e os comprimentos de ondas, contudo, 
os espectros não apresentam informações sufi cientes para a identifi cação 
inequívoca da molécula, sendo necessário estar relacionada a outras técni-
cas complementares como, ressonância magnética nuclear, infravermelho, 
espectrometria de massas, entre outras.
APLICAÇÕES QUANTITATIVAS
A espectroscopia de absorção apresenta algumas características que a 
coloca como uma das técnicas mais úteis disponíveis ao químico para uma 
análise quantitativa. Dentre estas características podem ser citadas: Ampla 
aplicabilidade – um número enorme de compostos (orgânicos e inorgâni-
cos) absorve na região do UV-VIS, e parte das não-absorventes podem ser 
convertidas em um derivado que absorve; Alta sensibilidade– a técnica é 
capaz de detectar concentrações da ordem de 10-5 mol L-1, podem chegar 
a alguns casos até 10-7 mol L-1; Seletividade – com frequência pode se tra-
balhar em um comprimento de onda específi co ao seu analito, tornando 
assim, desnecessário qualquer método prévio de separação, ou ainda, caso 
ocorra à sobreposição de bandas, medidas adicionais podem eliminar estas 
interferências; Boa exatidão – os erros relativos relacionados a esta técnica 
estão na faixa de 1 % a 5 %, podendo ser frequentemente reduzidos a 
décimos por cento; Acessibilidade – as medidas espectrofotométricas são 
realizadas de forma fácil e rápida.
Uma primeira etapa em qualquer análise espectrofotométrica é o 
desenvolvimento de condições que produzam uma relação reprodutível 
(preferencialmente linear) entre a absorbância e a concentração do analito. 
Para isto, deve-se trabalhar na seleção do comprimento de onda carac-
terístico ao analito e onde ocorra o máximo de absorbância, que pode 
ser obtido através de uma análise prévia de varredura, o que dará maior 
sensibilidade ao método. A determinação da relação entre a absorbância 
e a concentração, que estabelecerá a curva de calibração, deve abranger 
uma faixa razoável de concentração e englobar a composição da amostra. 
Deve-se fi car atento as variáveis que podem infl uenciar a absorbância, tais 
como, o pH, a temperatura, altas concentrações de eletrólitos e a presença 
de interferentes. A adição de padrão pode minimizar o efeito desta última. 
A Figura 7 apresenta um resumo desta aplicação.
29
Espectrofotometria de Absorção Molecular na região do UV–VIS Aula2
Através da curva de calibração é possível obter uma equação da reta 
do tipo y = ax + b, onde y = absorbância; x = concentração do analito na 
solução; a = coefi ciente angular da reta; e b = coefi ciente linear da reta. 
De posse dos dados da equação da reta é possível submeter a amostra a 
análise nas mesmas condições, obtendo-se a absorbância da solução. Através 
do valor da absorbância pode-se aplicar na equação da reta e encontrar a 
concentração molar do analito na amostra analisada.
LEIA MAIS
Leiam o artigo intitulado “Espectroscopia molecular“ que está dis-
ponível na plataforma. Em seguida, faça um resumo sucinto das principais 
idéias do texto.
PARA SABER MAIS
Se você se interessou pelo tema e deseja saber mais, consulte os capítulos 
24 e 26 do livro Fundamentos de Química Analítica, 8a Edição, Editora 
Thomson, escrito pelos autores Skoog, West, Holler e Crouch.
. a) cubetas contendo soluções padrão de diferentes concentrações; b) região do espectro escolhida 
para a análise quantitativa por apresentar as características necessárias; c) curva de calibração que 
relaciona a Absorbância x Concentração do analito nas soluções padrão.
30
Métodos Instrumentais de Análise 
CONCLUSÃO
Nesta aula foram apresentados os conceitos relacionados à base da 
espectrofotometria, suas características, instrumentação e aplicação.
RESUMO
A espectrofotometria está baseada na utilização da radiação eletromag-
nética (luz) para obter informações estruturais de compostos orgânicos 
e inorgânicos, análise qualitativa, e pode ser aplicada na determinação da 
concentração de um analito num determinado sistema, análise quantitativa. 
No modo qualitativo, a espectrofotometria de varredura (Scan), apresenta 
um espectro referente a absobância do analito em toda a extensão da região 
do UV-VIS, sendo empregado na identifi cação de grupos cromóforos na 
estrutura da molécula, e funcionando como uma prévia da análise quan-
titativa para a seleção onde se encontra o máximo de absorbância num 
comprimento de onda específi co para o analito. Na análise quantitativa, o 
foco está na seleção da melhor região do espectro que apresente uma relação 
absorbância x concentração, que tenha preferencialmente uma relação linear 
englobando uma ampla faixa de concentração que atenda a concentração 
do analito na solução problema. Para todas estas aplicações é importante 
conhecer a natureza da energia radiante, suas regiões e as energias envolvidas 
em cada comprimento de onda, uma vez que a técnica relaciona a energia 
absorvida ou emitida para a excitação de elétrons.
ATIVIDADES
1. Qual a energia por fóton da linha D do átomo de sódio (λ = 589 nm)?
2. Uma amostra apresenta uma transmitância de 50 %. Qual será sua ab-
sorbância?
3. Uma solução 5,00 x 10-4 mol L-1 de um analito foi colocada em um cubeta 
com caminho óptico igual a 1 cm. Quando submetido ao comprimento de 
onda de 490 nm, a solução do analito apresentou uma absorbância igual a 
0,338. Qual é a absortividade molar do analito neste comprimento de onda? 
4. Sabendo que a curva de calibração, apresentada na Figura 7, representa 
a determinação de Ferro em água pelo método da о-Fenantrolina, e que a 
curva apresenta uma equação da reta do tipo A = 200 M + 0; determine a 
concentração molar de Ferro em uma amostra que foi analisada nas mesmas 
condições e apresentou absorbância igual a 0,665.
31
Espectrofotometria de Absorção Molecular na região do UV–VIS Aula2
COMENTARIO SOBRE AS ATIVIDADES
1. Sabemos que a energia de um fóton é dada por: E = h ν; então 
substituindo a frequência (ν) pela relação entre a velocidade da luz / 
comprimento de onda, temos:
 
Como sabemos este é o valor da energia referente a um fóton, caso 
queiramos extrapolar para um mol de moléculas devemos multiplicar 
pelo número de Avogadro, 6,02 x 1023.
2. Vamos relembrar o como obtemos %T; O %T = T 100, logo a 
transmitância será:
50 = T 100; T = 50 / 100; T = 0,500
Sabendo que a relação entre transmitância e absorbância é dada por 
A = - log T, a absorbância será:
A = - log 0,500; A = 0,301
3. Através da Lei de Beer é possível relacionar a Absorbância da solução, 
a concentração da solução, o caminho óptico e a absortividade molar 
como mostrado a seguir:
A = ε b C
Substituindo os valores que o enunciado fornece, temos:
A = ε b C
0,338 = ε (1 cm) (5,00 x 10-4 mol L-1)
ε = 676 L mol-1 cm-1
4. Como a equação da reta referente a curva de calibração já apresenta 
a relação Absorbância x Concentração, temos:
A = 200 M
M = A / 200 = 0,665 / 200 = 0,00332 mol L-1 de Ferro na amostra
32
Métodos Instrumentais de Análise 
AUTO-AVALIAÇÃO
- Consigo reconhecer as regiões espectrais e seus respectivos comprimentos 
de onda?
- Diferencio entre energia transmitida e absorvida?
- Sou capaz de interpretar a Lei de Beer – Lambert?
- Consigo identifi car a instrumentação analítica relacionada a Espectrofo-
tometria?
- Sinto-me capaz de aplicar a espectrofotometria de absorção molecular no 
UV–VIS em análises qualitativas e quantitativas?
PRÓXIMA AULA
Na próxima aula iremos trabalhar a espectroscopia de absorção atômica 
na região do UV-VIS.
REFERÊNCIAS
HARRIS, D. C. Análise Química Quantitativa. 7 ed. Tradução de Bor-
dinhão, J. [et al.]. Rio de Janeiro: LTC, 2008.
SKOOG, D. A.; WEST, D. M.; HOLLER, F. J.; CROUCH, S. R. Fun-
damentos de Química Analítica. Tradução da 8 ed. Americana. Ed. 
Thomson; São Paulo, 2007.
HARVEY, D. Modern Analytical Chemistry, 1st edition, McGraw Hill: 
Boston, 2000.
ROBINSON, J.W.; FRAME, E.M.S; FRAME II, G.M. Undergraduate In-
strumental Analysis, 6th edition, Marcel Dekker, New York, 2005.
OLIVEIRA, L.F.C. Espectroscopia molecular. Cadernos Temáticos de 
Química Nova na Escola, n. 4, 2001.
Aula 3
Elisangela de Andrade Passos
ESPECTROSCOPIA DE ABSORÇÃO 
ATÔMICA NA REGIÃO DO UV-VIS
META
Apresentar um breve histórico da espectrometria de absorção atômica (AAS);
apresentar os fundamentos da AAS;
apresentar os componentes de um espectrômetro de absorção atômica;
apresentar os tipos de introdução da amostra em um espectrômetro de absorção atômica;
apresentar as aplicações da AAS;
apresentar as limitações da AAS;
apresentar os métodos de cálculos na AAS.
OBJETIVOS
Ao fi nal desta aula, o aluno deverá:
defi nir espectrometria de absorção atômica;
entender a evolução histórica da AAS;
entender o funcionamento de um espectrômetro de absorçãoatômica;
distinguir entre as técnicas de introdução da amostra em um espectrômetro de absorção 
atômica;
entender as aplicações e limitações da AAS.
PRÉ-REQUISITOS
Saber os fundamentos da espectroscopia de absorção molecular na região do UV-VIS.
34
Métodos Instrumentais de Análise 
INTRODUÇÃO
Na aula anterior foram relatados acerca os princípios da espectrosco-
pia de absorção molecular na região do UV-VIS. Foram relatados sobre a 
natureza da energia radiante, das regiões espectrais e medida de transmitân-
cia e absorbância. Além disso, foram apresentadas as fontes de radiação, 
monocromadores, a Lei de Beer-Lambert, a descrição detalhada da instru-
mentação de Espectrofotômetros e Fotômetros. Por fi m foram apresentadas 
as aplicações da espectrofotometria de absorção molecular no UV-VIS.
Nesta aula serão apresentados os fundamentos da espectrometria de 
absorção atômica (AAS) na região do UV-VIS. Foi apresentado um breve 
histórico da AAS e os componentes de um espectrômetro de absorção 
atômica. Além disso, foram analisadas as técnicas de introdução da amostra 
que substituem o queimador na FAAS. Por fi m, as principais aplicações e 
limitações da AAS foram apresentadas.
Ao fi nal desta aula, você deverá compreender os princípios da espec-
trometria de absorção atômica e você será capaz de entender o funciona-
mento de um espectrômetro de absorção atômica. Além disso, você deverá 
saber distinguir entre as técnicas de introdução da amostra e conhecer as 
principais aplicações e limitações da AAS.
A espectrometria de absorção atômica (AAS, do inglês Atomic Ab-
sorption Spectrometry) baseia-se na absorção da energia radiante pelas 
espécies atômicas neutras, não-excitadas, em estado gasoso. Cada espécie 
atômica possui um espectro de absorção formado por uma série de est-
reitas raias características devidas a transições eletrônicas envolvendo os 
elétrons externos.
A AAS utiliza esse fenômeno para a determinação quantitativa de me-
tais, semi-metais e alguns não metais em amostras ambientais, biológicas, 
alimentos, etc. A espectrometria de absorção atômica com Chama (FAAS, 
do inglês Flame Atomic Absorption Spectrometry) é a técnica mais utilizada 
para analises elementares em níveis de mg L-1, enquanto que a espectrome-
tria de absorção atômica com atomização eletrotérmica em forno de grafi te 
(ETAAS, do inglês Electrothermal Atomic Absorption Spectrometry) é 
utilizada para determinações de baixas concentrações (μg L-1).
BREVE HISTÓRICO
Os primeiros estudos a cerca da absorção da luz datam de 1802, quando 
Wollaston iniciou estudos do espectro da luz solar. Em 1814, Fraunhofer 
descobriu raias visíveis no espectro solar. Brewster, em 1832, nos seus 
estudos concluiu que as raias de Fraunhofer eram devidas à presença de 
vapores na atmosfera. Em 1860, Kirchoff desenvolveu a Lei fundamental 
35
Espectroscopia de absorção atômica na região do UV-VIS Aula3
da Absorção Atômica: “todos os corpos podem absorver radiação que eles 
próprios emitem”. Wood, em 1902, demonstrou o fenômeno de absorção 
e emissão atômica. Em 1955, AlanWalsh estabeleceu a primeira proposta 
instrumental do AAS com a determinação de mais de 70 elementos.
COMPONENTES DE UM AAS
Os principais componentes dos espectrofotômetros de absorção 
incluem: fonte, sistema de modulação de sinal, célula de absorção, mono-
cromador, detector, amplifi cador e sistema de leitura.
Fonte. A fonte para AAS deve emitir radiação estável e intensa do elemento 
de interesse. A radiação deve ser estreita e não deve fornecer radiação de 
fundo ou linhas estranhas emitidas dentro da banda do monocromador. As 
fontes são basicamente de dois tipos: lâmpadas de cátodo oco e lâmpadas 
de descarga. As lâmpadas de cátodo oco são usadas mais amplamente, e 
consistem num tubo de vidro com grossas paredes contendo Neônio ou 
Argônio à baixa pressão (1-2 atm), provido de um cátodo feito ou recoberto 
do elemento interessado, comumente em forma de cilindro fechado em 
uma das extremidades, e um ânodo em forma de fi o de Tungstênio. A face 
frontal da lâmpada é feita de quartzo ou vidro, de acordo com os compri-
mentos de onda a se transmitir. As lâmpadas de descarga produzem um 
espectro de raias por meio da passagem de uma corrente elétrica através de 
vapor de metal. Estas são úteis para produzir espectros dos metais alcalinos 
e do mercúrio.
Sistema modulador de sinal. O Sistema modulador de sinal permite 
minimizar ruído do sistema atomizador e minimizar problemas devido à 
instrumentação.
Célula de absorção. A função da célula de absorção é converter a amostra 
em átomos no estado fundamental no caminho óptico, ou seja, onde ocorre 
a atomização. As células de absorção são basicamente de três tipos: chama, 
forno de grafi te e célula de quartzo com ou sem aquecimento. A amostra é 
liquida e para ser convertida em átomos gasosos seguem as seguintes etapas:
Processos que levam à produção de átomos, moléculas e íons em sistemas contínuos de introdução 
de amostras em uma chama.
(Fonte: SKOOG, D. A.; WEST, D. M.; HOLLER, F. J.; CROUCH, S. R. Fundamentos de Química 
Analítica. Tradução da 8ª edição Americana. Ed. Thomson; São Paulo, 2007. Página 801.)
36
Métodos Instrumentais de Análise 
Segundo a Figura 1 a amostra contendo os elementos de interesse é 
convertida em pequenas gotas no processo de nebulização (v/g) que ocorre 
no nebulizador, dispositivo que serve para dispersar a amostra em forma de 
partículas atômicas neutras no caminho óptico do aparelho. As pequenas 
gotas penetram na chama e o solvente é vaporizado (s/g) e o vapor é dis-
sociado em átomos gasosos mais outros processos não desejáveis podem 
ocorrer como íons e moléculas excitadas.
A chama é formada no queimador que pode são de titânio por ser 
resistente a corrosão e não conter os elementos de interesse na sua com-
posição. Os queimadores são de dois tipos: com fenda de 10 cm, usados na 
chama ar/acetileno, e de 10 cm de fenda para óxido nitroso/acetileno. O 
combustível mais utilizado é o acetileno (C2H2) e o oxidante mais utilizado 
é o ar atmosférico. Essa mistura confere a chama uma temperatura de 
2100-2400 oC. A mistura óxido nitroso (N2O)/acetileno confere a chama 
uma temperatura de 2600-2800 oC. Esta última é empregada para elementos 
que forma na chama compostos refratários. Uma aplicação desse tipo de 
chama é a determinação do alumínio, cromo, vanádio, etc.
Monocromador. O monocromador é um dispositivo capaz de isolar a raia 
analítica e de bloquear as raias ou bandas vizinhas, bem como a radiação de 
fundo da chama tanto quanto possível. O dispositivo monocromador deve 
deixar passar a maior quantidade de luz possível, ou seja, suas fendas devem 
ser ajustáveis para dar abertura a uma faixa espectral com amplitude estreita.
Os espectrofotômetros necessitam que o monocromador seja capaz 
de isolar mais de um comprimento de onda sem a necessidade de se al-
terar signifi cativamente sua construção. Neste caso, a rede de difração é 
empregada como elemento monocromador. Uma rede de difração típica 
que opera por refl exão é construída como mostrado na Figura 2.
Rede de difração refl exiva.
(Fonte: SKOOG, D. A.; WEST, D. M.; HOLLER, F. J.; CROUCH, S. R. Fundamentos de Química 
Analítica. Tradução da 8ª edição Americana. Ed. Thomson; São Paulo, 2007. Página 713.)
37
Espectroscopia de absorção atômica na região do UV-VIS Aula3
Redes de difração construídas para operar na região UV-VIS possuem, 
normalmente, entre 300 e 2.000 ranhuras por milímetro. Estas ranhuras, 
normalmente referidas como linhas, são produzidas de forma a apresentar 
um ângulo que permita uma maior efi ciência para certa faixa de compri-
mento de onda. As redes de difração podem fornecer excelente resolução 
espectral, isolando faixas muito estreitas de comprimento de onda. Esta 
habilidade depende não somente do número de ranhuras por milímetro, 
mas, também, de toda a construção e características de outros elementos 
ópticos empregados na construção do espectrofotômetro, comoespelhos 
e fendas de entrada e saída de luz.
A Figura 3 mostra um monocromador denominado de Czerny-Turner, 
constituído por uma rede de difração, dois espelhos côncavos e duas fen-
das. A fenda de saída pode ser posicionada para isolar um determinado 
comprimento de onda. Alternativamente, a fenda de saída pode ser fi xa e 
a rede de difração ser movimentada, alterando-se o ângulo de incidência da 
luz policromática e permitindo que os diferentes comprimentos de onda 
sejam projetados sobre a fenda de saída.
Sistema monocromador de Czerny-Turner simétrico.
(Fonte: SKOOG, D. A.; WEST, D. M.; HOLLER, F. J.; CROUCH, S. R. Fundamentos de Química 
Analítica. Tradução da 8ª edição Americana. Ed. Thomson; São Paulo, 2007. Página 711.)
Detectores de Radiação. Um detector de radiação é um dispositivo 
capaz de converter a energia radiante, que sobre este incide em um sinal 
elétrico normalmente constituído por uma corrente elétrica cuja grandeza 
é proporcional a intensidade da radiação monitorada. Os detectores apre-
sentam, sem exceção, sensibilidade dependendo do comprimento de onda 
38
Métodos Instrumentais de Análise 
da radiação que sobre este incide. Os detectores na AAS são basicamente 
de três tipos: fototubo a vácuo, tubo fotomultiplicador e Diodo de Silício.
Um fototubo a vácuo é um detector de radiação constituído de um tubo 
de vidro selado no interior do qual se faz vácuo e onde estão contidos dois 
eletrodos, um catodo cilíndrico, cuja superfície é revestida por um material 
fotoemissível (que emite elétrons ao ser atingido pela luz) e um fi o metálico 
que constitui o ânodo. Entre os eletrodos é aplicado um potencial que faz 
com que os elétrons emitidos fl uam para o ânodo gerando uma fotocor-
rente. Esta fotocorrente pode ser facilmente amplifi cada para fornecer um 
sinal proporcional à intensidade de luz que incide sobre o fotocatodo. A 
faixa de comprimento de onda que pode ser monitorada por este tipo de 
detector depende do material que reveste o cátodo. De uma forma geral, a 
região entre 200 e 900 nm pode ser monitorada por dispositivos deste tipo. 
A fi gura 4 mostra o esquema de um detector de fototubo a vácuo.
Esquema de um detector de fototubo à Vácuo.
(Fonte: SKOOG, D. A.; WEST, D. M.; HOLLER, F. J.; CROUCH, S. R. Fundamentos de Química 
Analítica. Tradução da 8ª edição Americana. Ed. Thomson; São Paulo, 2007. Página 723.)
Quando a intensidade da radiação a ser medida é baixa, pode-se em-
pregar um tubo fotomultiplicador, Este detector pode ser descrito como 
uma série de eletrodos nos quais o fl uxo de elétrons gerado em um é 
empregado na obtenção de uma corrente elétrica maior. Esta corrente é 
originada pelo choque dos elétrons, acelerados por um campo elétrico, con-
tra a superfície do outro eletrodo. Cada eletrodo recebe o nome de dinodo 
e entre estes é estabelecida uma diferença de potencial da ordem de 90 V. 
É possível, devido a amplifi cação do número de elétrons a cada estágio, 
em um sistema de nove dinodos, produzir cerca de 106 elétrons para cada 
39
Espectroscopia de absorção atômica na região do UV-VIS Aula3
fóton incidente no cátodo do fototubo. Esta corrente atinge fi nalmente o 
anodo e pode ser ainda mais amplifi cada. A Figura 5 mostra o esquema de 
um detector de fotmultiplicador.
Esquema de um detector de tubo fotomultiplicador.
(Fonte: SKOOG, D. A.; WEST, D. M.; HOLLER, F. J.; CROUCH, S. R. Fundamentos de Química 
Analítica. Tradução da 8ª edição Americana. Ed. Thomson; São Paulo, 2007. Página 723.)
Outro tipo de detector, de uso bastante difundido na moderna espec-
trofotometria é aquele de Diodo de Silício. Este detector é constituído de 
uma junção pn polarizada reversamente. A condutância da junção é prati-
camente nula no escuro, porém a incidência de fótons sobre esta junção 
pode gerar pares de elétrons e “buracos”, promovendo o aparecimento de 
uma fotocorrente. Detectores deste tipo podem ser empregados na faixa 
espectral entre 190 a 1100 nm, com sensibilidade intermediária entre a do 
fototubo e da fotomultiplicadora. A Figura 6 mostra o esquema de um 
detector de diodo de silício.
. Esquema de um detector de diodo de silício.
(Fonte: SKOOG, D. A.; WEST, D. M.; HOLLER, F. J.; CROUCH, S. R. Fundamentos de Química 
Analítica. Tradução da 8ª edição Americana. Ed. Thomson; São Paulo, 2007. Página 725.)
40
Métodos Instrumentais de Análise 
Amplifi cador e sistema de leitura. O sinal de saída da fotomultiplicadora 
é ainda amplifi cado antes de ir para ao sistema de leitura. A amplifi cação de 
corrente alternada é preferida a corrente continua, sendo sujeita a fl utuações. 
O sistema de leitura mais simples são os analógicos. Hoje, praticamente, 
todos os AAS tem mostradores digitais, que são mais acurados reduzindo o 
erro de leitura. É comum o uso de microprocessadores no sistema de leitura.
INTERFERÊNCIAS EM AAS
As interferências em AAS é qualquer fato que altere a população de 
átomos já que a concentração é proporcional a população de átomos. 
As interferências são basicamente de três tipos: interferências espectrais, 
emissão de fundo, ionização e interferências aniônicas.
Interferências espectrais. Radiações emitidas de outras espécies e seus óxi-
dos dentro da faixa de comprimento de onda isolada pelo aparelho. Sua 
extensão depende do tipo de instrumento usado, da temperatura da chama 
e da relação de concentrações do interferente e do elemento. O problema 
pode ser resolvido utilizando espectrofotômetros à base de fi ltros.
Emissão de fundo. Radiações contínuas de fundo emitidas pela própria 
chama. Se a emissão for proveniente da chama pode-se usar o recurso de 
aspirar o solvente puro da chama subtraindo a resultante leitura das medidas 
com a amostra. Pode ser absorvida pela mesma espécie no estado funda-
mental. Assim. A auto-absorção impede que um fóton emitido alcance o 
detector (a auto-absorção aumenta proporcionalmente à concentração do 
elemento emissor).
Ionização. A chama quando muito quente fornece energia sufi ciente para 
ionizar os metais alcalinos, e a ionização diminui a concentração de átomos 
neutros disponíveis. Sendo assim, observa-se a diminuição da intensidade 
da emissão nas chamas mais quentes. Outro efeito relacionado é a exaltação 
catiônica, que resulta da repressão do metal interessado pela presença do 
metal interessado pela presença de um segundo; e pode ser amenizada pela 
adição de uma alta concentração do elemento potencialmente interferente 
(tampão de radiação) aos padrões e à amostra, de modo a diminuir o efeito 
das pequenas concentrações dos interferentes presentes na amostra.
Interferências aniônicas. Envolve formação, com o cátion em questão, de-
composto que se volatilizam apenas lentamente à temperatura da chama, 
de forma incompleta. Ou seja, as concentrações dos átomos neutros dis-
poníveis para excitação são limitadas pela incompleta volatilização. Às vezes 
é recomendável a substituição do ânion passando a solução através de uma 
resina trocadora de ânions, ou o uso de agentes precipitantes apropriados, 
ou ainda a adição de agentes liberatórios, que se combinam com o ânion 
interferente ou o deslocamento pela complexação do cátion.
41
Espectroscopia de absorção atômica na região do UV-VIS Aula3
FORNO DE GRAFITE
Em 1958, L´vov introduziu o conceito de atomização eletrotérmica. 
Ele propôs o uso de um forno de grafi te como atomizador (substituindo 
o nebulizador na chama), baseado no forno de King que foi projetado em 
1905. A idéia de L´vov era que a atomização da amostra deveria ocorrer 
em uma única etapa, dentro de um forno de grafi te aquecido eletricamente, 
permitindo dessa forma, obter uma grande melhoria da sensibilidade da 
técnica, com menor consumo de amostra. Assim a técnica fi cou conhecida 
como espectrometria de absorção atômica com atomização eletrotérmica 
em forno de grafi te (ETAAS, do inglês Electrothermal Atomic Absorption 
Spectrometry), fazendo uso de atomizadores metálicos ou de grafi te, sendo 
o último o mais popular e extremamentedifundido em pesquisas.
Na técnica ETAAS, um pequeno volume da amostra (5-100 μL) é in-
troduzido por uma micropipetador ou autoamostrador no interior de um 
tubo de grafi te postado no caminho óptico do aparelho. Ou seja, no local 
do queimador do FAAS. O aquecimento da amostra se dá em três etapas: 
(a) secagem, onde o tubo é levado à temperatura de vaporização do solvente 
(50-200 oC); (b) pirólise, onde o tubo é levado à temperatura que o analito se 
volatilize e elimine os contaminantes (200-800 oC); (c) atomização, o forno 
é levado à temperatura de atomização do analito, e, (d) limpeza, nessa etapa 
o tubo é limpo para a próxima análise.
Atomizador de forno de grafi te (a) e A plataforma de L’vov e sua posição no forno de grafi te (b).
(Fonte: SKOOG, D. A.; WEST, D. M.; HOLLER, F. J.; CROUCH, S. R. Fundamentos de Química 
Analítica. Tradução da 8ª edição Americana. Ed. Thomson; São Paulo, 2007. Página 810.)
42
Métodos Instrumentais de Análise 
Entre as vantagens do forno de grafi te podemos destacar: a alta sensibi-
lidade, requer pouca amostra, possibilidade de automação, maior tempo de 
residência. Algumas interferências são conferidas à técnica, para minimizá-
las foi introduzido por Slavin o conceito de STPF (do inglês Stabilized 
temperature platform furnace). Resumindo o conceito STPF estabelece 
que: (a) o analito deve ser estável até a temperatura de pirólise; (b) deve ser 
aplicável a um grande número de analito; (c) aumentar o tempo de vida 
do tubo; (d) reduzir a interferência de fundo, e, (e) aquecimento rápido e 
menor consumo de gás de arraste, em geral o argônio é o mais popular e 
extremamente difundido em pesquisas.
GERADOR DE HIDRETO
Elementos como S, Bi, Ge, Pb, Sb, S, Se e Te possuem a propriedade 
em formar hidretos ao reagirem com hidrogênio nascente. Os compostos 
binários de H com alguns elementos as conhecidos como hidretos e são car-
acterizados para se apresentarem em estado gasoso à temperatura ambiente. 
O hidreto formado é transportado 
para a célula de atomização
A amostra acidifi cada ao se mis-
turar com um hidreto reage e forma 
hidretos voláteis de algumas espécies. 
A geração dessas espécies é conhecida 
como geração de hidreto. De forma 
semelhante pode gerar vapor frio, 
por exemplo, Hg. A geração dessa 
espécie é conhecida como geração de 
vapor frio.
O hidreto pode ser formado por 
diversos reagentes redutores, sendo 
o borohidreto de sódio (NaBH4) em 
meio ácido o mais utilizado, devido 
a reação ser rápida permite assim 
a automação. O hidreto gerado é 
transportado pelo gás de arraste, 
geralmente argônio, a uma célula de 
quarto postado no caminho óptico do 
aparelho. Ou seja, no local do queima-
dor do FAAS.
Esquema de um Gerador de Hidreto
(Fonte: http://www.scielo.br/pdf/aa/v39n4/v39n4a23.pdf acessado 
em 12/02/2011)
43
Espectroscopia de absorção atômica na região do UV-VIS Aula3
As principais vantagens dessa técnica são: a redução dos interferentes, já 
que o analito é separado da matriz; a concentração do analito; possibilidade 
de especiar o analito, e, automação do sistema. As principais limitações são: 
cinética de geração dos hidretos metálicos; pH reacional, e, que os estados 
de oxidação afetam as medidas.
VAPOR FRIO
Esta técnica é especifi ca para mercúrio O mercúrio é o único elemento 
metálico que existe na forma atômica na temperatura ambiente. Assim, 
basta proceder na redução e transportá-lo pelo gás de arraste, geralmente 
argônio, a uma célula de quarto postado no caminho óptico do aparelho. 
Ou seja, no local do queimador do FAAS.
O cloreto de estanho, SnCl2, em meio ácido é usado como redutor. 
Este reduz somente o mercúrio inorgânico e alguns organomercurosos, o 
metil-Hg, não é reduzido. A redução completa do metil-Hg pode ser alcan-
çada com SnCl2 em meio básico, na presença de CdCl2, ou usando NaBH4.
Esquema de um Gerador de Vapor frio
(Fontes: http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0101-20611999000100006 
acessado em 12/02/2011)
44
Métodos Instrumentais de Análise 
APLICAÇÕES
A espectrofotometria permite determinar em torno de 70 elementos na 
faixa de 1 a 10 mg L-1. A FAAS determina aproximadamente 64 elementos, o 
ETAAS, aproximadamente 55 elementos, a geração de hidretos, 8 elementos 
e vapor frio um elemento (Hg). As técnicas de absorção atômica podem 
ser aplicadas a vários tipos de amostras, tais como: ambiental (solos, águas, 
plantas, sedimentos), biológica (urina, cabelo, outros fl uidos), alimentos e 
industrial (fertilizantes, lubrifi cantes, minérios).
LIMITAÇÕES
A espectrometria de absorção atômica tem como limitações (a) não 
fornecer informações sobre a forma química do metal (especiação); (b) a 
preparação de amostras pode ser demorada; (c) técnica limitada a metais e 
metalóides; (d) técnica destrutiva da amostra; (e) custo do aparelho elevado 
e, (f) técnica monoelementar. Alguns pesquisadores vem desenvolvendo 
instrumentação para a determinação multielementar.
LEIA MAIS
Leiam o artigo intitulado “Espectrometria de absorção atômica: o 
caminho para determinações multi-elementares“ que está disponível na 
plataforma. Em seguida, faça um resumo sucinto das principais idéias do 
texto.
MÉTODOS DE CÁLCULO
O cálculo da concentração do analito por AAS pode ser por dois mé-
todos: curva analítica e método de adição de padrão.
Curva Analítica. Depois de localizar o comprimento de onda apropriado 
para a medida da absorbância da substância que se quer determinar, deve-
se verifi car se o sistema segue a lei de Beer, o que se consegue a partir da 
representação gráfi ca de valores de absorbância, para um dado número de 
soluções-padrão, em função da sua concentração.
Método da adição de Padrão. É um método empregado para eliminar, ou 
minimizar, os efeitos dos constituintes não desejados, conhecidos como 
interferentes. No método de adição de padrão as leituras de absorbância são 
feitas em várias soluções, todas elas contendo a mesma alíquota de solução 
amostra e concentrações diferentes de padrão adicionado. Ver Figura 10.
45
Espectroscopia de absorção atômica na região do UV-VIS Aula3
PARA SABER MAIS
Se você se interessou pelo tema e deseja saber mais, consulte os capítulos 
25 e 28 do livro Fundamentos de Química Analítica, 8a Edição, Editora 
Thomson, escrito pelos autores Skoog, West, Holler e Crouch.
Método da Adição de Padrão
CONCLUSÃO
Nessa sessão foram apresentados os fundamentos espectrometria de 
absorção atômica na região do UV-VIS. Foi também apresentado a evolução 
dos primeiros estudos acerca da AAS de 1802 a 1955. Os componentes 
de um espectrômetro de absorção atômica foram detalhados. Assim como 
as interferências espectrais, emissão de fundo, ionização e interferências 
aniônicas.
São técnicas de introdução da amostra o forno de grafi te, o gerador de 
hidreto e o vapor frio, já que são postados no caminho óptico e, portanto 
substituem o queimador na FAAS. Na interpretação dos resultados podem 
ser usadas a curva analítica e o método de adição de padrão.
46
Métodos Instrumentais de Análise 
RESUMO
A espectrometria de absorção atômica refere-se ao conjunto de técnicas 
fundamentadas na interação entre a radiação e os átomos no estado livre. Esta 
técnica é aplicada na determinação quantitativa de metais, semi-metais e alguns 
não metais em amostras ambientais, biológicas, alimentos, etc. Alan Walsh, em 
1955, estabeleceu a primeira proposta instrumental do AAS com a determinação 
de mais de 70 elementos. Os principais componentes dos espectrofotômetros 
de absorção incluem: fonte, sistema de modulação de sinal, célula de absorção, 
monocromador, detector, amplifi cador e sistema de leitura. As interferências 
em AAS são eventos que alteram a população de átomos. Estas são classifi ca-
das em interferências espectrais, emissão de fundo, ionização e interferências 
aniônicas. O forno de grafi te, o gerador de hidreto e o vapor frio são técnicas 
de introdução da amostra, uma vez que substituem o queimador no caminho 
ópticoda FAAS. Os resultados obtidos por AAS podem ser calculados pela a 
curva analítica e pelo método de adição de padrão.
ATIVIDADES
A determinação de íons metálicos empregando técnicas de espectrometria 
de absorção atômica requer que as amostras a serem analisadas estejam na forma 
de solução. Isso ocorre por meio de técnicas de digestão, seja ela uma fusão ou 
dissolução ácida, levando a diluição da concentração do analito na amostra em 
sua forma fi nal. Qual seria uma alternativa viável para evitar esse problema?
COMENTARIO SOBRE AS ATIVIDADES
Uma alternativa seria aumentar a massa amostra. Em alguns casos isto não 
é possível, como por exemplo, em amostras biológicas, tal como sangue. 
Não é aconselhável retirar um grande volume de sangue em humanos, 
para análise de um analito. Uma alternativa viável seria o emprego da 
técnica de amostragem sólida, na qual a determinação do analito é 
realizada diretamente no equipamento. Além disso, reduz sensivelmente 
as contaminações e/ou perdas do analito durante o preparo da amostra, 
diminui o uso de reagentes e, ainda, torna a análise mais rápida.
Para compreender melhor os conceitos e aplicações da amostragem sólida 
leiam o artigo intitulado “Amostragem de suspensões: Emprego da técnica 
na análise direta de amostras“ que está disponível na plataforma. Em 
seguida, faça um resumo sucinto das principais idéias do texto.
47
Espectroscopia de absorção atômica na região do UV-VIS Aula3
AUTO-AVALIAÇÃO
- Entendo os princípios dar espectrometria de absorção atômica?
- Sou capaz de entender a evolução histórica da AAS?
- Consigo entender o funcionamento de um espectrômetro de absorção 
atômica?
- Distingo entre as técnicas de introdução da amostra em um espectrômetro 
de absorção atômica?
- Entendo as aplicações e limitações da AAS?
PRÓXIMA AULA
Na próxima aula iremos abordar acerca da Espectroscopia de Emissão 
Atômica no UV-VIS.
REFERÊNCIAS
HARRIS, D. Analise Química Quantitativa. Ed. LTC, 5 ed.; Rio de 
Janeiro, 2001.
SKOOG, D. A.; WEST, D. M.; HOLLER, F. J.; CROUCH, S. R. Funda-
mentos de Química Analítica. Tradução da 8 ed. Americana. Ed. Thomson; 
São Paulo, 2007.
CHRISTIAN, G.D. Analytical Chemistry, 6 ed. Ed. John Wiley & Sons 
Inc, EUA, 2004.
MAGALHÃES, C.E.C.; ARRUDA, M.A.Z, Amostragem de suspensões: 
emprego da técnica na análise direta de amostras. Química Nova, v.21, n.4, 
p.459-466, 1998.
AMORIM, F.A.C.; LOBO, I.P.; SANTOS, V.L.C.S.; FERREIRA, S.L.C. 
Espectrometria de absorção atômica: o caminho para determinações multi-
elementares. Química Nova, v.31, n.7, p.1784-1790, 2008.
Aula 4
Elisangela de Andrade Passos
ESPECTROSCOPIA DE EMISSÃO 
NA REGIÃO DO UV-VIS
META
Apresentar os fundamentos da espectrometria de emissão atômica;
apresentar os componentes de um ICP;
apresentar as aplicações das fontes de plasma;
apresentar as vantagens do ICP frente ao AAS;
apresentar a espectroscopia de emissão baseada em fontes emissão por chama e suas 
aplicações.
OBJETIVOS
Ao fi nal desta aula, o aluno deverá:
defi nir espectrometria de emissão atômica;
entender o funcionamento de um ICP;
analisar as aplicações da fonte de plasma;
entender a diferença entre um ICP e um AAS;
defi nir emissão por chama.
PRÉ-REQUISITOS
Saber os fundamentos da espectroscopia de absorção atômica na região do UV-VIS.
50
Métodos Instrumentais de Análise 
INTRODUÇÃO
Na aula anterior foram apresentados os fundamentos da espectrome-
tria de absorção atômica (AAS) na região do UV-VIS. Foram relatados um 
breve histórico da AAS e os componentes de um espectrômetro de absor-
ção atômica. Além disso, foram apresentadas as técnicas de introdução da 
amostra e as principais aplicações e limitações da AAS.
Nesta aula serão apresentados os fundamentos da espectrometria de 
emissão atômica. Foram apresentados os componentes de um plasma in-
dutivamente acoplado (ICP). Além disso, foram apresentadas as aplicações 
das fontes de plasma. Por fi m, diferenciar um ICP de um AAS e defi nir a 
técnica de emissão por chama.
Ao fi nal desta aula, você deverá compreender os princípios da espectro-
metria de emissão atômica e você será capaz de entender o funcionamento 
de um plasma indutivamente acoplado. Além disso, você deverá saber 
distinguir entre um ICP de um AAS e conhecer as principais aplicações de 
um espectrômetro de emissão por chama.
A espectrometria de emissão atômica baseia-se na propriedade dos áto-
mos neutros ou íons no estado gasoso de emitirem, quando termicamente 
ou eletricamente excitados, radiações em comprimentos de ondas caracter-
ísticos nas regiões UV-VIS. Os atomizadores convertem os componentes 
das amostras em átomos ou íons elementares e nesse processo, excitam uma 
fração dessas espécies a altos estados eletrônicos. A alta relaxação dessas 
espécies é acompanhada pela produção de linhas espectrais ultravioletas e 
visíveis, que são úteis na análise elementar qualitativa e quantitativa. 
Ao longo de uma década a nova técnica, que utilizava uma fonte de 
plasma para produzir espectros de emissão a partir da excitação e decai-
mento de átomos e íons de interesse, tornou-se gradativamente atraente 
para a comunidade científi ca da área quando, em 1975 foi introduzido no 
mercado o primeiro espectrômetro de emissão ótica com fonte de plasma 
induzido (ICP OES). Desde então a técnica se transformou numa poderosa 
ferramenta analítica para e determinação de metais, semi-metais e não-metais 
em diversos tipos de amostras.
ESPECTROSCOPIA DE EMISSÃO BASEADA 
EM FONTES DE PLASMA
 Por defi nição, um plasma é uma mistura gasosa condutora de 
eletricidade, que contém uma concentração signifi cativa de cátions e elé-
trons (as concentrações dos dois são tais que a carga total aproxima-se 
de zero). Em um plasma de argônio, freqüentemente empregado para 
análises por emissão, os íons argônio e elétrons são as principais espécies 
51
Espectroscopia de emissão na região do UV-VIS Aula4
condutoras, embora os cátions da amostra também estejam presentes em 
menor quantidade. Os íons argônio, uma vez formados em um plasma, são 
capazes de absorver energia sufi ciente para manter a temperatura em um 
nível no qual ionizações adicionais sustentam o plasma, indefi nidamente; 
temperaturas maiores que 10.000 K são encontradas. Três tipos de plasma 
de alta temperatura são encontrados (1) o plasma indutivamente acoplado 
(ICP), (2) o plasma de corrente contínua (DCP), e (3) o plasma induzido 
por microondas (MIP). As primeiras duas fontes são comercializadas por 
muitas companhias e a fonte de plasma induzido por microondas não é 
muito empregada para análise elementar. Em nosso curso vamos estudar 
com detalhes apenas a fonte de plasma indutivamente acoplado.
FONTE DE PLASMA INDUTIVAMENTE 
ACOPLADO (ICP)
A Figura 1 mostra um esquema de uma fonte típica de plasma induti-
vamente acoplado, chamada de tocha. Ela consiste de três tubos de quartzo 
concêntricos através dos quais passam fl uxos de gás argônio. Dependendo 
do projeto da tocha, a vazão total de consumo de argônio é de cerca de 5 a 
20 L min-1. O diâmetro do tubo mais largo é de cerca de 2,5 cm. Envolvendo 
a parte superior desse tubo encontra-se uma bobina de indução refrigerada 
a água e alimentada por um gerador de radiofreqüência capaz de produzir 
cerca de 2 kW de energia a 27 ou 41 MHz. 
Representação esquemática de uma tocha de plasma.
(Fonte: SKOOG, D. A.; WEST, D. M.; HOLLER, F. J.; CROUCH, S. R. Fundamentos de Química 
Analítica. Tradução da 8ª edição Americana. Ed. Thomson; São Paulo, 2007. Página 803.)
52
Métodos Instrumentais de Análise 
O fl uxo de argônio passa através da tocha e é ionizado pelo campo 
magnético produzido pela bobina de indução; o campo magnético tem linhas 
de força axiais e as partículas de argônio encontram resistência, produzindo 
aquecimento e mais ionização. O fl uxo de gás é semeado de elétrons livres 
que interagem com o campo magnético, adquirindo energia sufi ciente para 
ionizar ainda mais o fl uxo de gás. Um plasma em forma de chama de vela 
aparecesobre a tocha de quartzo e se autosustenta pela continuidade do 
processo. Nos três tubos de quartzo da tocha fl ui argônio: entre o mais 
externo e o intermediário escoam cerca de 15 L min-1e sua função é de 
resfriamento e formar o plasma; entre o intermediário e o central passa 1 L 
min-1e este fl uxo, chamado auxiliar, é semeado com íons e elétrons por meio 
da bobina de indução. E sua função é estabilizar o plasma. O tubo central 
é o que arrasta a amostra em forma de aerossol, a partir do nebulizador 
(0,3 a 1,5 L Ar min-1). A razão de argônio através de uma tocha típica é 
grande o sufi ciente para gerar um custo signifi cativo. A temperatura obtida 
no plasma, perto da bobina indutora, é de 10.000 K.
A observação do plasma em ângulos retos é denominada geometria de 
observação radial e quando a tocha é girada a 90º é denominada geometria 
de observação axial (Fig. 2). Com a geometria axial a tocha fi ca alinhada 
horizontalmente com o sistema do espectrômetro. A radiação emitida pelo 
centro do plasma é então usada na análise. Este arranjo pode melhorar o 
limite de detecção por um fator de quatro a dez vezes.
Geometrias de observação de fontes de ICP. (a) Geometria radial empregada em espectrômetros 
de emissão atômica de ICP; (b) geometria axial utilizada em espectrômetros de massas de ICP e em 
diversos espectrômetros de emissão atômica de ICP.
(Fonte: SKOOG, D. A.; WEST, D. M.; HOLLER, F. J.; CROUCH, S. R. Fundamentos de Química 
Analítica. Tradução da 8ª edição Americana. Ed. Thomson; São Paulo, 2007. Página 803.)
53
Espectroscopia de emissão na região do UV-VIS Aula4
Introdução da Amostra. As amostras são transportadas para a tocha por ar-
gônio fl uindo entre 0,3 a 1,5 L min-1, através do tubo de quartzo central (Fig. 
3). A amostra em solução é levada até o plasma da tocha por uma bomba 
peristáltica, cujo controle de fl uxo pode ser regulado e deve ser mantido 
constante durante a etapa de calibração e analise, para não gerar erros. A 
introdução da amostras pode ser feita por nebulizadores, que converte a 
solução amostra em aerossol, cujas gotículas devem ter o menor diâmetro 
possível, para que sejam efi cientemente transportadas para o plasma (Fig. 4). 
Outras técnicas de introdução da amostra são a vaporização eletrotérmica, 
geração de hidreto e dispositivos de ablação para sólidos.
Esquema do conjunto nebulizador-câmara de nebulização-tocha.
(Fonte: http://web.cena.usp.br/apostilas/krug/icpoes%20FANII.pdf acessado em 15/02/2011)
Esquema de umnebulizador concêntrico e camara de nebulização Scott de duplo passos.
Fonte: http://web.cena.usp.br/apostilas/krug/icpoes%20FANII.pdf acessado em 15/02/2011
54
Métodos Instrumentais de Análise 
Aparência do Plasma e do Espectro. Um plasma típico apresenta um núcleo 
branco, não-transparente, brilhante, muito intenso, acima do qual segue 
uma cauda em forma de chama. O núcleo que se estende por alguns milí-
metros acima do tubo produz um espectro contínuo, ao qual se superpõe o 
espectro atômico do argônio. A origem deste contínuo vem aparentemente 
da recombinação do argônio e de outros íons com os elétrons. Na região 
entre 10 a 30 mm acima do núcleo, o contínuo desaparece, e o plasma é 
opticamente transparente. As observações espectrais são, geralmente, feitas 
a uma altura de 15 a 20 mm acima da bobina de indução. Aqui, a radiação 
de fundo é notavelmente livre de linhas de argônio e adequada para análise.
Atomização e Ionização do Analito. No momento em que os átomos e íons 
do analito atingem o ponto de observação no plasma, eles já permanecerem 
por cerca de 2 ms em temperaturas entre 6.000 e 8.000 K. Esses tempos 
e temperaturas são aproximadamente duas a três vezes maiores que os 
encontrados nas chamas mais quentes de combustão (acetileno/óxido ni-
troso) usadas nos métodos de chama. Como conseqüência, a atomização 
é mais completa, e surgem menos problemas de interferências químicas. 
Surpreendentemente, os efeitos de interferência pela ionização são peque-
nos, ou inexistem, provavelmente devido à concentração muito grande de 
elétrons provenientes da ionização do argônio quando comparada com a 
resultante da ionização dos componentes da amostra. 
COMPONENTES DE UM ICP
A Figura 5 é uma representação esquemática dos componentes de um 
típico ICP.
Representação esquemática dos componentes de um típico ICP.
(Fonte: SKOOG, D. A.; WEST, D. M.; HOLLER, F. J.; CROUCH, S. R. Fundamentos de Química 
Analítica. Tradução da 8ª edição Americana. Ed. Thomson; São Paulo, 2007. Página 811.)
55
Espectroscopia de emissão na região do UV-VIS Aula4
Sistema de Introdução de Amostra: geralmente formado por um 
nebulizador-câmara de nebulização, tocha de quartzo (geração do plasma) 
e fonte de radiofreqüência.
Sistema Óptico: para permitir a efi ciente separação dos diferentes com-
primentos de onda o espectro de emissão é gerado por átomos excitados, 
íons excitados, moléculas excitadas e por processos gerados de recombi-
nação íon-elétron. A separação das linhas emitidas é feita utilizando um 
policromador que contém uma ou duas redes de difração.
Sistema de Detecção: Sistema eletrônico que permite detectar a luz 
transmitida através do sistema e transformá-la em um sinal capaz de ser 
medido (elétrico). Os detectores mais usados em ICP-OES são fotomultipli-
cadores e detectores de estado sólido. As fotomultiplicadoras caracterizam-
se por ótima razão sinal/ruído e resposta linear em uma ampla faixa de 
comprimento de onda. Os detectores de estado sólido: são dispositivos 
de dimensão física reduzida, não apresentando uma razão sinal/ruído tão 
favoráveis quanto os fotomultiplicadores e devem ser operados em baixa 
temperatura em uma célula Peltier.
ESPECTRÔMETROS PARA FONTES DE PLASMA
A maioria espectrômetros de emissão por plasma abrange o espectro 
ultravioleta/visível inteiro, de 170 a 800 nm. Poucos instrumentos estão 
equipados para operação a vácuo. Que se estende do ultravioleta até 150 
ou 160 nm. Esta região de menor comprimento de onda é importante 
porque elementos como fósforo, enxofre e carbono têm linhas de emissão 
nesta região.
Os instrumentos para espectroscopia de emissão são basicamente de 
três tipos: seqüencial, multicanal simultâneo e de transformada de Fourier. 
Os instrumentos de transformada de Fourier não são largamente utiliza-
dos. Os instrumentos seqüenciais normalmente estão programados para 
se moverem de uma linha de um elemento para a linha de um segundo 
elemento, pausando tempo sufi ciente (uns poucos segundos) em cada uma 
até obter uma relação sinal-ruído satisfatória (Fig. 6). Em contraste, os instru-
mentos multicanais estão projetados para medir as intensidades das linhas de 
emissão para um grande número de elementos (algo em torno de 50 a 60) 
simultaneamente, ou quase isso (Fig. 7). Quando muitos elementos devem 
ser determinados, o tempo de excitação em um instrumento seqüencial 
deve ser signifi cativamente maior que para os outros dois tipos de instru-
mento. Assim, estes instrumentos embora mais simples, são dispendiosos 
em termos de tempo e de consumo de amostra. Tanto os espectrômetros 
de emissão multicanal como o seqüencial são de dois tipos gerais, um em-
pregando um monocromador clássico de rede, e outro com monocromador 
tipo echelle. Existem, ainda, equipamentos simultâneos e seqüenciais, a parte 
56
Métodos Instrumentais de Análise 
simultânea é útil para ganhar tempo na rotina, e o seqüencial pode trazer a 
versatilidade necessária em pesquisa de outros elementos.
Esquema de um Espectrômetro Seqüencial com montagem de Czerny –Turner.
(Fonte: http://web.cena.usp.br/apostilas/krug/icpoes%20FANII.pdf acessado em 15/02/2011)
Esquema de um Espectrômetro Simultâneo Multicanal. PMT: válvula fotomultiplicadora.
(Fonte: http://web.cena.usp.br/apostilas/krug/icpoes%20FANII.pdf acessado em 15/02/2011)
57
Espectroscopia de emissão na região do UV-VIS Aula4
APLICAÇÕES DAS FONTES DE PLASMA
 
As fontes de plasma são ricas em linhas de emissão características,de 
forma que são úteis tanto para a análise elementar qualitativa como quan-
titativa. A excelência dos resultados vem da sua alta estabilidade, baixo 
ruído, baixa radiação de fundo, e por serem livres de interferências quando 
operadas em condições apropriadas.
Preparação das Amostras. A espectroscopia de emissão por plasma indu-
tivamente acoplado é usada, principalmente, para a análise qualitativa e 
quantitativa de amostras dissolvidas ou suspensas em líquidos aquosos ou 
orgânicos. As técnicas de preparo das soluções são similares às descritas para 
os métodos de absorção por chama. Para a emissão do plasma, entretanto, 
existem métodos que se aplicam à análise direta de sólidos. Estes procedi-
mentos incluem vaporização eletrotérmica, ablação por laser e centelha, e 
descarga luminosa. As suspensões de sólidos em soluções também podem 
ser manuseadas com o nebulizador Babington.
Determinação de Elementos. Em princípio, todos os elementos metálicos 
podem ser determinados pela espectrometria de emissão em plasma. Um 
espectrômetro a vácuo é necessário para a determinação de boro, fósforo, 
nitrogênio, enxofre e carbono, porque as linhas de emissão destes elemen-
tos aparecem em comprimentos de onda abaixo de 180 nm, nos quais os 
componentes da atmosfera absorvem. A utilidade para a determinação 
dos metais alcalinos é limitada por duas difi culdades: (1) as condições de 
operação ajustadas para detectar a maioria dos outros elementos são inad-
equadas para os metais alcalinos; (2) as linhas mais intensas do Li, K, Rb e 
Cs são localizadas nos comprimentos de onda do infravermelho próximo, 
o que leva a problemas detecção em muitos espectrômetros de plasma que 
são projetados principalmente para detectar radiação ultravioleta. Por causa 
desses problemas, a espectroscopia de emissão por plasma é geralmente 
limitada à determinação de cerca de 60 elementos. 
Seleção das Linhas. A maioria dos elementos tem várias linhas proeminentes 
que podem ser usadas para fi ns de identifi cação e determinação. Em muitas 
publicações podem ser encontrados os dados de comprimento de onda, 
armazenados com três casas decimais, com informação apropriada sobre a 
intensidade para as linhas proeminentes de cerca de 70 elementos. Assim, 
uma linha adequada para a determinação de qualquer elemento pode ser 
facilmente encontrada. A seleção depende das considerações sobre quais 
outros elementos estão presentes na amostra, e se há qualquer probabilidade 
de superposição das linhas.
Curvas de Calibração. As curvas de calibração para os espectrômetros de 
emissão por plasma muitas vezes consistem de uma voltagem ou corrente 
de saída de um transdutor, em função da concentração de um analito. Dois 
métodos serão abordados:
58
Métodos Instrumentais de Análise 
Método de adição de analito. Soluções contendo alíquotas da amostra e 
quantidades diferentes da solução padrão do elemento. Elimina interferên-
cias de matriz decorrentes das diferentes propriedades físicas e a curva deve 
ser linear e passar através da origem. Não elimina interferências espectrais.
Método de Padrão Interno. Um padrão interno é freqüentemente usado 
em espectrometria de emissão. O padrão interno não deve está presente na 
amostra. São adicionados a amostras numa concentração da mesma ordem 
de grandeza. Apresentam alto grau de pureza, as propriedades físicas e 
químicas semelhantes (ponto de ebulição, solubilidade) e os potenciais de 
excitação e ionização próximos
Interferências. As interferências químicas e os efeitos da matriz são redu-
zidos de forma mais signifi cativa nas fontes de plasma do que em outros 
atomizadores. Em baixas concentrações de analito, entretanto, a emissão 
de fundo, devido à recombinação dos íons argônio com os elétrons, é 
sufi cientemente grande e requer correções cuidadosas. As Interferências 
de transporte ocorrem no processo de nebulização e são causadas por 
variações de propriedades físicas das soluções das amostras (viscosidade 
e tensão superfi cial). As interferências de ionização ocorrem quando são 
introduzidas amostras com uma elevada concentração de íons facilmente 
ionizáveis, tais como Na+ e K-. As interferências espectrais são causadas 
pela complexidade do espectro de emissão dos elementos introduzidos no 
plasma devido à alta temperatura.
Limites de Detecção. Em geral, os limites de detecção com fonte de plasma 
indutivamente acoplado parecem compatíveis ou melhores que os de outros 
procedimentos espectroscópicos anatômicos. Alguns elementos podem ser 
detectados ao nível de 10 partes por bilhão ou menos, com a excitação por 
plasma, do que por outros métodos de emissão ou absorção. 
VANTAGENS DO ICP FRENTE AO AAS
Nesse tipo de excitação predomina uma população de átomos ionizados 
sobre átomos neutros, favorecendo a obtenção de limites de detecção muito 
mais baixos que nas outras fontes convencionais. O sistema de excitação 
ICP apresenta algumas vantagens sobre a absorção atômica (AAS), a saber:
1) Técnica multielementar, podendo determinar vários elementos em uma 
única operação,e com uma cobertura de concentração muito mais ampla.
2) Faixa linear de trabalho dos ICP-AES é usualmente de 0,1a 1000 ìg/
mL . A faixa de trabalho dos instrumentos de AAS é normalmente de 1 a 
10 ìg/mL.
3) Apresenta sensibilidade aumentada, principalmente para elementos nos 
quais falham os métodos de absorção atômica (Be, B, P, Ge, Nb, Sn, La, 
Hf, W e U).
4) Pode-se, no caso de um instrumento de análise simultânea, aumentar a 
59
Espectroscopia de emissão na região do UV-VIS Aula4
precisão com padrões internos, com um desvio padrão relativo típico de 
0,1 a 1,0%. A precisão, no caso dos instrumentos de AAS de chama, é, 
normalmente, de 1 a 2% e, nos instrumentos de forno de 1 a 3%.
5) A ablação e outros métodos de vaporização permitem a medida rápida 
de muitas amostras sólidas.
ESPECTROSCOPIA DE EMISSÃO BASEADA 
EM FONTES EMISSÃO POR CHAMA
Por muitos anos, as chamas foram empregadas para excitar os espectros 
de emissão para vários elementos, e os espectrômetros de absorção mais 
modernos podem ser prontamente adaptados para trabalhar com emissão 
por chama. As chamas não são, entretanto, largamente utilizadas, porque 
os métodos de absorção tão bons ou melhores em termos de precisão, 
conveniência e limites de detecção para a determinação de um elemento. 
Na análise multielementar, as fontes de plasma são muito superiores às de 
chamas na maioria dos casos. Por essas razões, a espectrometria de emissão 
por chama atualmente encontra pouco uso, exceto para a determinação de 
metais alcalinos e ocasionalmente cálcio. Esses elementos são excitados em 
chamas de temperaturas relativamente baixas, fornecendo espectro que são 
extremamente simples e livres de interferências de outras espécies metálicas. 
Os espectros dos metais alcalinos, em geral, consistem de relativamente 
poucas linhas intensas, muitas das quais estão na região do visível e são 
adequadas para as medidas quantitativas de emissão.
Devido à simplicidade espectral, nas determinações de rotina dos me-
tais alcalinos e alcalinos-terrosos (Fig. 8), é sufi ciente o uso de fotômetros 
simples de fi ltro. Muitos fabricantes de instrumentos fornecem fotômet-
ros de chama projetados, especifi camente para a determinação de sódio, 
potássio e algumas vezes cálcio em soro sanguíneo, urina e outros fl uidos 
biológicos. Os instrumentos automáticos desse tipo podem processar cerca 
de cem amostras por hora.
O presente modelo de utilidade diz 
respeito a fotômetro de chama para 
dosagens de Na, K e Li. Fotômetro de 
chama para dosagens de Na, K e Li (1); 
pressostato (2); aquecedor (3); regulador 
(4); válvula solenóide (5); câmara da 
mistura (6); frasco dreno (7) e agulha de 
aspiração (8).
(Fonte: http://www.patentesonline.com.
br/fotometro-de-chama-para-dosagens-
de-na-k-e-li-221586.html acessado em 
15/02/2011)
60
Métodos Instrumentais de Análise 
A aplicação espectrofotômetro de emissão por chama trata-se da iden-
tifi cação qualitativade espécies metálicas demonstram que os elementos 
podem emitir radiação quando excitados num meio energético como a 
chama produzida. Este fenômeno pode ser aproveitado em procedimentos 
quantitativos para a determinação de uma série de elementos presentes em 
uma solução e em fl uidos biológicos. Dentro destes elementos se destacam 
os metais alcalinos (Li, Na,e K).
PARA SABER MAIS
Se você se interessou pelo tema e deseja saber mais, consulte os capítulos 
25 e 28 do livro Fundamentos de Química Analítica, 8a Edição, Editora 
Thomson, escrito pelos autores Skoog, West, Holler e Crouch.
CONCLUSÃO
Nessa sessão foram apresentados os fundamentos espectrometria de 
emissão atômica. Os componentes de um plasma indutivamente acoplado foram 
detalhados. Parâmetros importantes como introdução da amostra, aparência 
do plasma e do espectro e atomização e ionização do analito foram abordados.
Na interpretação dos resultados é usada curvas de calibração, método 
de adição de analito e método de padrão interno. Uma distinção entre um 
ICP de um AAS foi abordada. Os fundamentos e principais aplicações de 
um espectrômetro de emissão por chama foram apresentados.
RESUMO
A espectrometria de emissão atômica consiste na emissão da radiação 
quando átomos neutros ou íons no estado gasoso são termicamente ou 
eletricamente excitados. Em 1975, foi introduzido no mercado o primeiro 
espectrômetro de emissão óptica com fonte de plasma induzido (ICP 
OES). A tocha do plasma consiste de três tubos de quartzo concêntricos 
envolvido na parte superior por uma bobina de indução refrigerada por um 
gerador de radiofreqüência. Os componentes de um ICP como introdução 
da amostra, aparência do plasma e do espectro, atomização e ionização 
do analito foram detalhados. Os instrumentos para espectroscopia de 
emissão são basicamente de três tipos: seqüencial, multicanal simultâneo e 
de transformada de Fourier. Outros parâmetros importantes são preparo 
das amostras, determinação de elementos, seleção das linhas, interferências 
e limites de detecção. Os fotômetros simples de fi ltro são aplicados nas 
determinações de rotina dos metais alcalinos e alcalinos-terrosos, tis como: 
sódio, lítio, potássio e cálcio, devido à simplicidade espectral.
61
Espectroscopia de emissão na região do UV-VIS Aula4
ATIVIDADES
Vamos tecer mais alguns comentários pertinentes a respeito às vanta-
gens do ICP frente a AAS.
COMENTARIO SOBRE AS ATIVIDADES
Como vimos, a espectrometria de emissão atômica tem limites de 
detecção menores do que a espectrometria de absorção atômica por 
chama. Umas das aplicações da técnica ICP MS é o atendimento aos 
limites máximos permitidos (LMP) na determinação de elementos 
inorgânicos, segundo a resolução CONAMA nº 357, que estabelece as 
normas de qualidade do meio ambiente, principalmente dos recursos 
hídricos no Brasil, tratando da classifi cação dos corpos de água e do 
tratamento de efl uentes. Os LMP para esses elementos estabelecidos 
na referida resolução exigem procedimentos e técnicas analíticas 
com melhores limites de detecção. Assim sendo, entre as técnicas 
espectroanalíticas, a ICP-MS é uma das mais adequadas para análises 
de águas de acordo com as exigências da legislação. Além da alta 
sensibilidade, também se caracteriza pela capacidade multielementar 
e, conseqüente, elevada freqüência analítica. Entretanto, a GFAAS 
também pode ser aplicada para elementos presentes em baixas 
concentrações, porém nesse caso há uma perda de freqüência analítica 
pelo caráter monoelementar da técnica.
Para entender as informações acima citadas leiam o artigo intitulado 
“Resolução CONAMA nº 357 e técnicas espectroanalíticas: meios 
adequados aos fi ns?“ que está disponível na plataforma. Em seguida, 
faça um resumo sucinto das principais idéias do texto.
AUTO-AVALIAÇÃO
- Entendo os princípios da espectrometria de emissão atômica?
- Sou capaz de entender o funcionamento de um ICP?
- Consigo analisar as aplicações da fonte de plasma?
- Distingo entre um ICP e um AAS?
- Consigo entender os princípios da emissão por chama?
62
Métodos Instrumentais de Análise 
PRÓXIMA AULA
Na próxima aula iremos abordar acerca da espectroscopia de massas.
REFERÊNCIAS
HARRIS, D. Analise Química Quantitativa. Ed. LTC, 5 ed.; Rio de 
Janeiro, 2001.
SKOOG, D. A.; WEST, D. M.; HOLLER, F. J.; CROUCH, S. R. Fun-
damentos de Química Analítica. Tradução da 8 ed. Americana. Ed. 
Thomson; São Paulo, 2007.
CHRISTIAN, G.D. Analytical Chemistry, 6 ed. Ed. John Wiley & Sons 
Inc, EUA, 2004.
ROSINI,F.; MATOS, W.O.; SANTOS, .C.; NOBREGA, M.C. Resolução 
CONAMA nº 357 e técnicas espectroanalíticas: meios adequados aos fi ns? 
Revista Analytica, v.22, p.74-85, 2006.
Aula 5
Elisangela de Andrade Passos
ESPECTROMETRIA DE MASSAS
META
Apresentar a espectrometria de massas molecular;
apresentar os espectrômetros de massas;
apresentar as fontes de íons;
apresentar as aplicações da espectrometria de massas moleculares;
apresentar demais aplicações da espectrometria de massas.
OBJETIVOS
Ao fi nal desta aula, o aluno deverá:
reconhecer um espectro de massas molecular;
compreender a formação de um espectro de massas;
interpretar um espectro de massas;
identifi car a instrumentação analítica relacionada à espectrometria de massas;
aplicar a espectrometria de massas em análises qualitativas e quantitativas.
PRÉ-REQUISITOS
Conhecimentos em estrutura molecular
64
Métodos Instrumentais de Análise 
INTRODUÇÃO
Na aula anterior foi relatado acerca dos fundamentos da espectrometria 
de emissão atômica no UV-VIS. Foram apresentadas a instrumentação e 
aplicações dessa técnica espectroanalítica.
Nesta aula trataremos da Espectrometria de Massas. Serão abordados 
assuntos relacionados aos conceitos e princípios da técnica, a instrumen-
tação, a aplicação e a interpretação de resultados.
ESPECTROMETRIA DE MASSAS
A espectrometria de massas (MS) está baseada na criação de íons 
em fase gasosa, provenientes de moléculas ou átomos presentes em uma 
determinada amostra. Estes íons são separados em função da sua relação 
massa/carga (m/z), os quais têm posteriormente suas abundâncias relativas 
determinadas. Estes íons recebem o nome de fragmentos, os quais repre-
sentam frações distintas da molécula ou até o próprio átomo, no caso da 
aplicação da técnica na área da inorgânica. 
O resultado desta ionização dá origem ao espectro de massas, que possui 
um perfi l característico em função do método de ionização empregado. O 
espectro de massas e composto por linhas que representam os fragmentos 
com suas relações m/z, e suas respectivas abundâncias. Através do espe-
ctro de massas de um analito é possível se obter informações estruturais 
da molécula, além da massa molar representada pelo fragmento de maior 
relação m/z, também chamado de pico do íon molecular, e o fragmento de 
maior estabilidade, que atinge a abundância de 100 %, chamado de pico base.
Detalhamento do espectro de massas para a molécula do ácido acetilsalicílico.
65
Espectrometria de massas Aula5
Através do espectro de massas podemos concluir que a massa molar 
do ácido acetilsalicílico é de 180 g mol-1, baseado no fragmento que repre-
senta o pico do íon molecular. O fragmento cineticamente mais favorável 
(abundância = 100 %) é o de razão m/z 120, que representa a quebra 
(clivagem) da ligação C–O e a perda do grupamento acetil da estrutura.
ESPECTRÔMETROS DE MASSAS
Os espectrômetros de massas são compostos basicamente por: uma 
interface com o sistema de introdução de amostra, uma fonte de ionização, 
um acelerador de íon, um analisador de massas e um detector, sendo que 
todo o sistema encontra-se sob a ação de alto vácuo. Os espectrômetros 
de massas normalmente aparecem associados a outras técnicas analíticas, 
como por exemplo, a cromatografi a a gás (GC), cromatografi a líquida (LC) e 
plasma induzido (ICP), além da possibilidade de inserção direta da amostra, 
conhecidos como sistemas de introdução de amostra. 
Na cromatografi a a gás, por exemplo,uma mistura de compostos é 
previamente separada e os compostos introduzidos no espectrômetro de 
massas através da coluna capilar. Processo semelhante a cromatografi a 
líquida, a qual é aplicada a compostos ou misturas de compostos termica-
mente instáveis que sofreriam decomposição em sistemas de cromatografi a 
a gás. O Probe de inserção direta é empregado nos casos em que o analito 
não é passível de análise por GC ou LC, normalmente aplicado a amostras 
líquidas e sólidas que apresentam baixa pressão de vapor.
FONTES DE IONIZAÇÃO
Neste tópico, trataremos dos sistemas mais comuns e convencionais 
de ionização.
Existem vários sistemas de ionização do analito, que em geral excitam 
uma molécula neutra, a qual libera um elétron dando origem a um cátion 
radical (M+•), outro método utiliza uma reação íon molecular para gerar 
aductos do tipo MH+, ambos conhecidos como Ionização por Elétrons (EI) 
e Ionização Química (CI) respectivamente. Estas duas formas de ionização 
ocorrem estritamente na fase gasosa. Outras formas de ionização como 
Fast Atom Bombardment (FAB), Atmosferic Pressure Ionization (API) e 
Eletrospray (ESI) e Matrix Assisted Laser Desorption Ionization (MALDI), 
entre outras são aplicados ao analito na sua forma condensada.
O modo de ionização por elétron é a técnica mais comum aplicada na 
espectrometria de massas, devido sua grande abrangência de moléculas na 
fase gasosa e por apresentar espectros com grande reprodutibilidade, sendo 
muito empregado na identifi cação de moléculas através da comparação 
do espectro do analito com espectrotecas, como por exemplo, a NIST e a 
66
Métodos Instrumentais de Análise 
Wiley. Sua limitação é o alto grau de fragmentação da molécula, omitindo na 
grande maioria dos casos o pico do íon molecular. Nesta técnica o analito é 
ionizado atravessando um feixe de elétrons, produzido através da passagem 
de uma corrente elétrica através de um fi lamento (resistência), que possui 
elétrons acelerados a uma energia de 70 eV. Estes elétrons com esta energia 
é que são responsáveis por arrancar os elétrons de valência produzindo 
cátions radicais e fragmentando a molécula (quebra de ligações químicas 
formando fragmentos menores carregados positivamente). A abundância 
dos íons gerados na fragmentação da molécula é resultante da cinética de 
fragmentação e da energia aplicada. Alterando a energia, altera-se a distri-
buição da fragmentação. 
 A Ionização Química é reconhecida como um modo soft de ionização, 
ou seja, é um modo o qual se aplica uma quantidade de energia inferior a EI, 
o que por consequência gera um número muito menor de fragmentações, 
enfatizando o pico do íon molecular, e atuando como uma técnica comple-
mentar a EI. Na CI o analito é ionizado por uma nuvem iônica, gerada pela 
previa ionização de um gás reagente pelo feixe de elétrons empregado na 
EI, o qual posteriormente irá ionizar o analito. Os gases reagentes mais 
comuns são: metano, amônia, isobutano e acetonitrila. O esquema a seguir 
demonstra as etapas da CI.
Esquema de reações no processo de Ionização Química (CI).
Na técnica de ionização Fast Atom Bombardment (FAB), um feixe de 
alta energia produzido pelo movimento de átomos neutros de um gás inerte 
(argônio) e usado para arrancar e ionizar em uma única etapa a molécula do 
analito a partir da matriz, normalmente líquida ou sólida, ou dissolvida em 
um solvente inerte e não volátil como o glicerol. Esta técnica opera muito 
bem para moléculas com massa molecular na ordem de alguns milhares de 
Dalton (1000 - 10000 Dalton). Esta técnica é muito empregada na análise de 
amostras biológicas principalmente na caracterização de proteínas e demais 
compostos que se decompõem termicamente pelas técnicas convencionais.
67
Espectrometria de massas Aula5
A Atmosferic Pressure Ionization (API) e Eletrospray (ESI) caracteriza-
se pela ionização da amostra a pressão atmosférica, com ampla aplicação aos 
compostos termicamente instáveis como, peptídeos, proteínas e polímeros 
sem a necessidade de prévia preparação. Neste modo os íons formados são 
direcionados ao espectrômetro de massas através de diferentes estágios de 
vácuo.
O MALDI (Matrix Assisted Laser Desorption Ionization) ioniza e va-
poriza o analito na sua forma condensada a partir da aplicação de um laser 
sobre a amostra. A preparação da amostra em uma matriz, que pode ser o 
glicerol, favorece a distribuição da energia do laser na amostra, tornando-o 
um método soft de ionização, favorecendo a identifi cação do pico do íon 
molecular, e ampliando sua aplicação a moléculas de alta massa molecular, 
chegando a 200.000 Dalton. 
Outros métodos de ionização podem ser encontrados e vem sendo 
desenvolvidos visando aplicações específi cas.
O ICP é uma das técnicas mais avançadas para aplicação na identifi ca-
ção de compostos inorgânicos. Nesta técnica o analito é ionizado através 
de um plasma de argônio a temperaturas aproximadas de 10.000 K. Desta 
forma a técnica proporciona a ionização de 100 % dos átomos de pratica-
mente toda a tabela periódica, sendo possível determinar simultaneamente 
aproximadamente 70 metais num período de 3 minutos. Associado a sua alta 
sensibilidade possui grande aplicação principalmente em análises ambientais. 
ANALISADORES DE MASSAS
Após os íons serem formandos na região da fonte de ionização eles 
são direcionados ao analisador de massas por um campo eletromagnético. 
O analisador de massas separa os íons através das suas relações m/z. A 
seleção de um analisador de massas depende da resolução, faixa de mas-
sas, taxa de escaneamento e limite de detecção para a aplicação específi ca. 
Cada analisador apresenta características muito diferentes e a seleção de 
um instrumento requer um grande conhecimento da aplicação.
Os analisadores são tipicamente distribuídos em contínuos e pulsados. 
Analisadores contínuos incluem os quadrupolos e seção magnética. Neste 
analisador opera como um fi ltro, podendo selecionar apenas um íon de 
m/z específi ca melhorando signifi cativamente a relação sinal/ruído (S/N) 
do equipamento. A desvantagem e a perda de informações do restante dos 
íons formados. Os analisadores de massas pulsado representam a maioria 
dos analisadores, que incluem: Time-of-fl ight (TOF), Ion Cyclotron Reso-
nance (ICR) e Ion Trap. 
Quadrupolo: é o mais comum dos analisadores. É compacto, possui alta 
taxa de escaneamento, alta efi ciência de transmissão e requer um sistema 
de vácuo moderado, excelente para quem procura um equipamento com 
68
Métodos Instrumentais de Análise 
boa relação custo x benefício. Sua limitação está na resolução e na faixa 
de massas que pode chegar a 1000 Da. Neste analisador, o íon é acelerado 
por um campo elétrico da região da fonte de ionização, ao analisador de 
massas que compreende 4 eletrodos dispostos paralelamente com cargas 
contrárias como mostra a Figura 3.
Esquema de um analisador de massas tipo quadrupolo.
Seção Magnética: foi o primeiro analisador de massas desenvolvido 
por J.J. Thomson em 1897, que emprega um magneto para determinar a 
razão m/z. Possui maior resolução que o quadrupolo, porém necessita de 
um alto vácuo e sua taxa de escaneamento é baixa. Analisa massas de até 
5.000 Da, podendo ser estendido até 30.000 Da.
Time-of-fl ight (TOF): os íons são separados em função do tempo de 
voo através de um tubo. É um analisador muito simples, que opera com 
voltagens fi xas e não requer campo magnético. O ponto negativo é a baixa 
resolução. As vantagens são: alta efi ciência de transmissão, baixos limites 
de detecção, sem limites para a relação m/z e alta taxa de escaneamento. 
Neste modo um pacote de íons são formados rapidamente na ordem de 
nanosegundos, e acelerados num tubo de voo pela ação de um campo 
elétrico aplicado entre as extremidades. Como todos os íons estão sujeitos 
a mesma distância, sob a mesma força, ambos possuem a mesma energia 
cinética, a relação m/z é determinada em função da velocidade atingida 
pelo íon, que esta relacionadaao tempo de voo do íon através da secção 
de campo livre do tubo. 
Esquema de um analisador de massas TOF.
69
Espectrometria de massas Aula5
Ion Trap: é um analisador que vem se tornando popular, em função de 
seu custo, da sua alta sensibilidade e taxa de escaneamento. Neste analisa-
dor todos os íons são presos e analisados, o que aumenta a relação S/N. O 
analisador consiste de um eletrodo na forma de um anel com outros dois 
como se fossem tampas deste primeiro, como mostra a fi gura 5.
Esquema de um analisador de massas Ion Trap.
Ion Cyclotron Resonance: este tipo de analisador de massas tem uma 
alta resolução (ca. 109). Esta é uma técnica bastante recente, comercial-
mente desde 2003, o que torna o equipamento extremamente caro. Nesta 
técnica o íon se movimenta numa órbita circular provocada por um mag-
neto supercondutor. Além da altíssima resolução, outra vantagem é que se 
trata de uma técnica não-destrutiva, o que possibilita o acúmulo de íons e 
a diminuição considerável da relação S/N.
ESPECTROMETRIA DE MASSAS MODO TANDEM
Este é o nome dado a técnica que opera na forma de massa-massa 
(MS-MS; MSn). Neste processo um íon pai é novamente submetido a ion-
ização dando origem a um íon fi lho e assim sucessivamente quantas vezes 
o instrumento permitir. No caso dos analisadores quadrupolos, comercial-
mente encontramos o triplo quadrupolo. No caso dos Ion Trap, existem 
confi gurações capazes de operar com MS6, ou seja, com seis fragmentações 
sucessivas do íon pai. A técnica de ICR também permite operar no modo 
Tandem. Este modo tem uma vasta aplicação na elucidação de estruturas 
complexas.
70
Métodos Instrumentais de Análise 
DETECTORES
A maioria dos espectrômetros de massas determina um valor de razão 
m/z por escaneamento. Um detector de canal simples é usado nestes in-
strumentos, como o Copo de Faraday e a Multiplicadora de elétrons. Já 
os analisadores TOF, Ion Trap e ICR possuem a capacidade de monitorar 
diversos íons com razões m/z simultaneamente desde que desejado. 
Multiplicadora de elétrons: este detector possui o mesmo conceito 
que os tubos fotomultiplicadores empregados na espectroscopia óptica 
(Figura 6). 
Esquema básico de uma multiplicadora de elétrons.
O modelo apresentado na Figura 6 representa uma multiplicadora de 
elétrons de dinodo contínuo. Seu formato cônico é para minimizar os ruí-
dos elétricos e prevenir que íons positivos saiam do detector. A superfície 
condutora com alta resistência elétrica, assim que colidida com um íon 
positivo, libera uma quantidade de elétrons proporcional a carga do íon, 
os quais são acelerados em função de um diferencial de potência para o 
amplifi cador, se multiplicando a cada colisão com a superfície do detector.
Copo de Faraday: o mais barato dos detectores, consiste em um copo de 
metal ou carbono, que captura íons e acumula sua carga. A pequena corrente 
gerada, na ordem de microamperes, é amplifi cada e medida. Este detector 
é absoluto e pode ser empregado na calibração de outros detectores, e em 
função das suas características, sua principal aplicação é em determinações 
de razões isotópicas.
Por operar de forma diferente aos sistemas que empregam dinodos, com 
a multiplicação de elétrons, o Copo de Faraday apresenta baixa sensibilidade.
Outros detectores classifi cados como Array Detectors, baseados em 
pratos multicanais de detecção que substituem os pratos fotográfi cos, são 
empregados em alguns sistemas TOF.
71
Espectrometria de massas Aula5
INTERPRETAÇÃO ESPECTRAL
O espectro de massas é considerado uma impressão digital da estrutura 
molecular, possibilitando a comparação com padrões de fragmentação para 
a identifi cação de compostos em uma matriz, porém um dos principais 
equívocos é a falta de conhecimento na interpretação e compreensão dos 
espectros, tomando como verdadeira a sugestão de identifi cação dos soft-
wares relacionados às espectrotecas.
O procedimento para interpretar um espectro de massas consiste dos 
seguintes passos:
1. Identifi que o íon molecular: a interpretação do espectro de massas inicia 
pela identifi cação do pico do íon molecular, o qual apresenta o maior valor de 
relação m/z, e está relacionado à massa molar do analito. Porém esta identi-
fi cação deve ser feita com ressalvas, pois, o pico com maior relação m/z no 
espectro necessariamente não é proveniente da molécula em estudo, e sim 
de contaminantes, ruído, fase estacionária da coluna devido sangramento 
entre outros. Deve-se observar também, que em sistemas de ionização EI 
(70 eV) não é muito comum observar o fragmento referente ao pico do 
íon molecular. Como alguns instrumentos operam com valores unitários 
de massas, e o íon molecular representa a somatória das massas dos isóto-
pos abundantes na molécula, podem ocorrer divergências entre os valores 
teóricos e os observados no espectro de massas. Para isso emprega-se como 
técnica complementar a ionização química como discutido anteriormente.
2. Aplique a regra do Nitrogênio: através da massa molar identifi cada pelo 
íon molecular é possível prever a fórmula molecular do analito na forma 
CxHyNzOn através dos valores tabelados encontrados na literatura. Com isso 
é possível prever quantas insaturações e ciclizações a molécula apresenta 
através da equação 01.
Duplas ligações + ciclizações = X – ½ Y + ½ Z + 1 (01)
Por exemplo, para a Piridina (C5H5N):
Duplas ligações + ciclizações = 5 – ½ 5 + ½ 1 + 1
Duplas ligações + ciclizações = 5 – 2,5 + 0,5 + 1 = 4
Sendo assim, confi rmamos que a molécula da Piridina apresenta 3 
insaturações + a ciclização, como mostra a Figura 7.
72
Métodos Instrumentais de Análise 
3. Avalie os sistemas (A+2); (A+1); e (A): a partir do pico do íon molecular 
(A) identifi que a presença de isótopos. O íon molecular que representa 
os elementos (A) que possuem apenas um isótopo natural abundante é 
caracterizado pela presença de hidrogênio, fl úor, fósforo ou iodo. 
(A+1) representa os elementos que apresentam dois isótopos naturais, 
sendo o segundo com 1 u.m.a. (unidade de massa atômica) a mais que o 
isótopo mais abundante. Três elementos contribuem para esta propriedade, 
são eles o hidrogênio, o carbono e o nitrogênio, porém, o hidrogênio apre-
senta uma baixa relação isotópica podendo ser desconsiderado. 
(A+2) é o mais fácil de reconhecer e representa os elementos em que 
o segundo isótopo apresenta 2 u.m.a a mais que o isótopo mais abundante, 
comumente encontrado em íons que possuem na sua estrutura, oxigênio, 
silício, enxofre, cloro e bromo. Sendo que destes o oxigênio é o que apre-
senta a menor relação isotópica, cerca de 0,2 %.
Estrutura e fórmula molecular para a Piridina.
Representação dos sistemas isotópicos em um espectro de massas.
73
Espectrometria de massas Aula5
4. Procure por fragmentos característicos: identifi que no espectro de mas-
sas fragmentos de perda de massas a partir do pico do íon molecular que 
sejam característicos a alguns sistemas, como por exemplo, M+• menos 15 
atribuído a perda de uma metila (M+• - •OCH3); M
+• menos 31 atribuído a 
perda de uma metoxila (M+• - •OCH3); M
+• menos 18 atribuído a perda de 
uma molécula de água (M+• - H2O) e assim por diante. Também por íons 
característicos de sistemas aromáticos, como por exemplo, m/z 77 referente 
a anel benzênico; m/z 91 referente a anel benzênico monosubstituído por 
uma metila (íon tropílio); m/z 105 referente a anel benzênico disubstituído 
por duas metilas; e m/z 128 dois anéis benzênicos condensados. O perfi l 
também traz informações importantes, como por exemplo, para alcanos que 
apresentam em seu espectro fragmentos com relações m/z 43, 57, 71, 85, 
..., separados entre si por uma relação m/z 14, característico de grupo CH2.
Diferentes classes orgânicas como alcoóis, éteres, apresentam fragmen-
tações características, mas as cetonas, aldeídos entre outras apresentam um 
fragmento característico de um rearranjo, conhecido como Rearranjo de 
MacLafferty.
Rearranjode MacLafferty.
Neste rearranjo, o hidrogênio na posição gamma da cadeia lateral é 
capturado pelo oxigênio da carbonila, desencadeando um rearranjo que irá 
dar origem a um fragmento iônico com massa determinada pelo radical R, 
além de gerar um alceno neutro.
APLICAÇÕES
A espectrometria de massas possui uma vasta aplicação qualitativa na 
identifi cação de analitos presentes em uma matriz através do espectro de 
massas como discutido até o momento, principalmente por não necessitar 
de um padrão inicial de referência. Vale salientar que a confi rmação da 
estrutura deve ser realizada com base em outras técnicas complementares 
como ressonância magnética nuclear de hidrogênio e carbono ou utilizando 
um padrão primário como referência.
No âmbito quantitativo, a espectrometria de massas surge como uma 
excelente ferramenta para elucidar os problemas de coeluição entre analito 
e interferentes, já que a quantifi cação pode ser realizada baseada em um 
fragmento específi co do analito. Na quantifi cação pode ser trabalhado 
74
Métodos Instrumentais de Análise 
tanto com o Cromatograma de Íons Totais (TIC), como também com o 
Cromatograma de Íon Monitorado ou Seletivo (SIM). Em ambos se trab-
alha com integração de área do pico relacionado a um padrão interno ou 
uma curva de calibração externa conforme será discutido nas aulas sobre 
cromatografi a. 
A espectrometria de massas é aplicada em análises forenses, ambientais, 
petroquímicas, geoquímicas, biológicas, inorgânicas entre outras.
PARA SABER MAIS
Para entender as informações acima citadas leia o artigo intitulado “Es-
pectrometria de massa e RMN multidimensional e multinuclear: Revolução 
no estudo de macromoléculas biológicas“ que está disponível na plataforma. 
Em seguida, faça um resumo sucinto das principais idéias do texto.
CONCLUSÃO
Nesta aula foram apresentados os conceitos relacionados à base da 
espectrometria de massas, suas características, instrumentação e aplicação.
RESUMO
A espectrometria de massas está baseada na identifi cação e quantifi -
cação de um analito através da sua relação m/z. Após a ionização os íons 
formados são selecionados através de um analisador de massas e direcio-
nados a um detector, o qual irá determinar qual a relação m/z de cada íon 
formado, chamados de fragmentos. O resultado deste processo é o espectro 
de massas o qual pode ser considerado uma impressão digital da molécula. 
Através dele é possível identifi car o pico do íon molecular, que nos dá a 
informação da massa molar da molécula analisada, além dos fragmentos 
que podem ser identifi cados e correlacionados com a estrutura desconhe-
cida da molécula. Algumas ferramentas como as espectrotecas auxiliam na 
identifi cação, porém devem ser utilizadas de maneira cuidadosa. Além da 
análise qualitativa, a qual identifi ca a molécula, a técnica também é aplicada 
em análises quantitativas na determinação da quantidade do analito presente 
na matriz, principalmente por tratar-se de uma técnica extremamente seletiva 
e com alta sensibilidade.
75
Espectrometria de massas Aula5
ATIVIDADES
1. Com base no espectro a seguir a que tipo de classe orgânica o composto 
analisado pertence?
2. O espectro de massas abaixo foi obtido para a molécula da cocaína. 
Indique qual a relação m/z para o pico do íon molecular, para o pico base 
e para o fragmento referente ao anel aromático.
3. Determine o índice de insaturações e ciclização para a molécula com 
fórmula molecular C7H7NO. 
4. Abaixo está apresentado o espectro de massas para a molécula do safrol. 
Faça a previsão dos principais fragmentos.
76
Métodos Instrumentais de Análise 
COMENTARIO SOBRE AS ATIVIDADES
1 . Analisando o perfi l de fragmentação é possível observar uma 
sequência de razões m/z intercalados de 14 unidades, o que está 
correlacionado a grupamentos CH2. Este perfi l indica que a molécula 
analisada trata-se de um n-alcano, onde cada fragmento representa a 
perda de um CH2.
2. O pico do íon molecular está representado pela razão m/z 303. 
O pico base apresenta razão m/z 82 e o fragmento referente ao anel 
aromático é o de m/z 77. 
77
Espectrometria de massas Aula5
3. Aplicando a equação 01:
Duplas ligações + ciclizações = X – ½ Y + ½ Z + 1
Temos:
Duplas ligações + ciclizações = 7 – ½ 7 + ½ 1 + 1
Duplas ligações + ciclizações = 7 – 3,5 + 0,5 + 1 = 5
4. O principal fragmento neste caso do íon molecular (m/z 162) 
também é equivalente ao pico base (abundância 100%), logo representa 
a molécula como um todo, apenas na forma de cátion radical. Os demais 
fragmentos, m/z 135, 131, 104 e 77 estão propostos na sequência. 
78
Métodos Instrumentais de Análise 
AUTO-AVALIAÇÃO
- Consigo reconhecer um espectro de massas molecular?
- Sou capaz de explicar a formação de um espectro de massas?
- Consigo interpretar um espectro de massas?
- Sinto-me capaz identifi car a instrumentação analítica relacionada a Espe-
ctrometria de Massas?
- Prevejo as aplicações da Espectrometria de Massas em análises qualitativas 
e quantitativas?
PRÓXIMA AULA
Na próxima aula iremos abordar acerca dos métodos eletroanalíticos.
REFERÊNCIAS
MACLAFFERTY, F.W.; TURECEK, F. Interpretation of mass spectra. 4 
ed. University Science Books, Mill Valley, California, 1993.
ROBINSON, J.W.; FRAME, E.M.S; FRAME II, G.M. Undergraduate In-
strumental Analysis, 6th edition, Marcel Dekker, New York, 2005.
SILVERSTEIN, R.M.; WEBSTER, F.X.; Spectrometric Identifi cation of 
Organic Compounds, 6 th ed., John Wiley & Sons, 1998.
COLNAGO, L.A.; ALMEIDA, F.C.L.; VALENTE, A. P. Espectrometria de 
massa e RMN multidimensional e multinuclear: Revolução no estudo de 
macromoléculas biológicas. Química Nova na escola, v.16, p. 9-14, 2002.
Aula 6
Elisangela de Andrade Passos
MÉTODOS ELETROANALÍTICOS – PARTE I
META
Apresentar os fundamentos da química eletoanalítica;
apresentar as células eletroquímicas;
apresentar os fundamentos de potenciais em células eletroanalíticas;
apresentar os fundamentos da potenciometria.
OBJETIVOS
Ao fi nal desta aula, o aluno deverá:
defi nir os princípios da química eletroanalítica;
defi nir e classifi car as células eletroquímicas;
defi nir os potenciais em células eletroquímicas;
analisar o efeito da concentração nas células eletroquímicas;
defi nir os princípios da potenciometria;
defi nir e classifi car os eletrodos.
PRÉ-REQUISITOS
Saber os fundamentos de eletroquímica.
80
Métodos Instrumentais de Análise 
INTRODUÇÃO
Na aula anterior foram introduzidos os conceitos da espectrometria de 
massas. Foram abordados assuntos relacionados aos conceitos e princípios 
da técnica, a instrumentação, a aplicação e a interpretação de resultados.
Nesta aula será defi nido o princípio da química eletroanalítica, con-
ceituado e classifi cado as células eletroquímicas e como representá-la. Por 
fi m, serão apresentados os fundamentos da potenciometria e defi nido e 
classifi cado os eletrodos.
Ao fi nal desta aula, você deverá saber defi nir química eletroanalítica, 
distinguir entre uma célula galvânica e eletrolítica. Você será capaz de rep-
resentar uma célula eletroquímica e, por fi m, compreender os princípios 
da potenciometria.
INTRODUÇÃO À QUÍMICA ELETOANALÍTICA
Os métodos eletroanalíticos se baseiam em reações de oxidação-
redução. Esses métodos incluem a potenciometria, a voltametria e a condu-
timetria. Os fundamentos eletroquímicos necessários para a compreensão 
dos princípios desses procedimentos são apresentados nas aulas 5 e 6.
CÉLULAS ELETROQUÍMICAS.
Antes de iniciar o estudo das células eletroquímicas vamos relembrar 
acerca de oxidação e redução. As reações de oxidação e redução envolvem 
transferências de elétrons de uma espécie molecular ou iônica para outra. 
Os dois processos ocorrem simultaneamente e não podem coexistir in-
dependentemente. A redução ocorre quando uma espécie ganha elétrons 
enquanto a oxidação ocorre quando uma espécie perde elétrons. Uma reação 
de oxidação-redução envolve a reação de um redutor com um oxidante. O 
redutorou agente redutor é o reagente que perde elétrons e então é oxidado. 
O oxidante ou agente oxidante ganha elétrons e então é reduzido.
Uma célula eletroquímica consiste em dois condutores chamados ele-
trodo, cada um deles imerso em uma solução eletrolítica. Na maioria das 
células, as soluções nas quais os eletrodos estão imersos são diferentes e 
precisam ser mantidas separadas para evitar a reação direta entre os reagen-
tes. Isso pode ser evitado com o uso de uma ponte salina entre as soluções. 
A condução de corrente elétrica é feita por migração dos íons constituintes 
da ponte salina de uma solução para outra.
Para entender melhor vamos considerar a célula eletroquímica ilustrada 
na Figura 1. Observando a fi gura notamos que lâminas de cobre e zinco 
metálico fi cam em contato com as soluções de seus respectivos íons, e es-
sas lâminas, chamadas eletrodos, são ligadas através de um fi o condutor. 
81
Métodos Eletroanalíticos – Parte I Aula6
Essa combinação resulta numa célula eletroquímica. Os elétrons fl uem do 
eletrodo de zinco para o eletrodo de cobre. O fl uxo de elétrons de uma 
semi-célula a outra provocaria uma região com falta e outra com excesso 
de cargas negativas. A ponte salina, constituída por um sal como KCl ou 
KNO3, permite a movimentação de íons entre as semi-células e garante a 
eletroneutralidade do sistema.
Célula galvânica típica com ponte salina.
(Fonte: SKOOG, D. A.; WEST, D. M.; HOLLER, F. J.; CROUCH, S. R. Fundamentos de Química 
Analítica. Tradução da 8ª edição Americana. Ed. Thomson; São Paulo, 2007. Página 468.)
CÁTODOS E ÂNODOS
Os eletrodos recebem nomes especiais: aquele onde ocorre a oxidação 
é denominado de ânodo e onde ocorre a redução é o catodo. No nosso 
exemplo o eletrodo de zinco é o ânodo e o de cobre o catodo. A equação 
que representa a reação de oxidação-redução é
Zn0 + Cu2+ → Cu0 + Zn2+
TIPOS DE CÉLULAS ELETROQUÍMICAS
As células eletroquímicas podem ser galvânicas ou eletrolíticas. Elas 
podem ser também classifi cadas em reversíveis e irreversíveis.
A célula galvânica ocorre uma reação de oxidação redução espontânea 
que pode produzir trabalho útil, como fornecer energia para uma calculadora 
eletrônica. Elas armazenam energia elétrica. As baterias são formadas de 
82
Métodos Instrumentais de Análise 
varias dessas células conectadas em série. O sistema mostrado na Figura 1 
é uma típica célula galvânica.
Uma célula eletrolítica, em contraste com a célula galvânica, requer 
uma fonte externa de energia elétrica para operação. Se fornecermos en-
ergia elétrica ao sistema da Figura 1 por meio de uma fonte externa aos 
eletrodos, forçaremos a reação inversa: Cu0 + Zn2+→ Zn0 + Cu2+ e daí 
teríamos o processo denominado de eletrólise e, neste caso teríamos uma 
célula eletrolítica.
A célula reversível ocorre quando a inversão da corrente reverte a 
reação da célula. Uma célula irreversível, a inversão da corrente provoca a 
ocorrência de uma semi-reação diferente em um ou ambos os eletrodos. A 
bateria dos automóveis (bateria de chumbo ácido) é um exemplo de uma 
série de células reversíveis.
REPRESENTAÇÃO DE UMA CÉLULA 
ELETROQUÍMICA
Por conversão (IUPAC), considerando o exemplo da Figura 1, a célula 
eletroquímica é escrita da seguinte forma:
Cu/Cu2+ (x mol L-1)// Zn2+ (x mol L-1)/Zn,
onde / indica o limite entre as fases ou interface a qual o potencial se 
desenvolve e // representa a ponte salina.
POTENCIAIS EM CÉLULAS ELETROANALÍTICAS
Ainda considerando a célula da Figura 1, se as concentrações de Zn2+ e 
de Cu2+ nos copos fossem 1,0 mol L-1 leríamos no voltímetro 1,10 Volts e 
essa voltagem iria variar conforme a concentração dos íons em solução. Esse 
valor é o potencial da célula que é uma medida da capacidade do reagente 
(no estado sólido ou líquido) em ser reduzido ou oxidado.
POTENCIAIS DE ELETRODO
Os potenciais de eletrodo são medidos em relação ao eletrodo pa-
drão de hidrogênio (SHE) também conhecido como o eletrodo normal 
de hidrogênio (NHE). Este consiste de um fi o de platina imerso em uma 
solução iônica de hidrogênio de atividade unitária onde se borbulha gás 
hidrogênio a pressão de 1 atm. O SHE é representado como: Pto(s)/H2(f = 
1 atm, gas), H+ (a = 1, aquosa). Neste contexto, a meia reação que ocorre é 
2 H+ + 2e- → H2(g) cujo o potencial é 0,000 V. Um potencial de eletrodo 
83
Métodos Eletroanalíticos – Parte I Aula6
é defi nido como o potencial de uma célula na qual o eletrodo em questão 
é aquele do lado direito e o SHE é o da esquerda.
Trabalhando em condições padrão, com soluções na concentração 1 
mol L-1, o potencial será denominado de potencial padrão da célula, sim-
bolizada por Eºcel. O valor de EºCel pode ser considerado como a soma 
algébrica dos potenciais padrão de cada semi-reação.
Para o sistema representado na Figura 1, os potenciais de eletrodo 
serão dados pela equação 01:
 Eºcel = ECu - Ezn (01)
EFEITO DA CONCENTRAÇÃO: 
A EQUAÇÃO DE NERNST
O potencial padrão de um eletrodo (Eo) é o potencial que é estabelecido 
quando todos os constituintes existem em seus estados padrões (isto é, 
atividade unitária para todas as espécies dissolvidas). O potencial do eletrodo 
será, portanto diferente quando os constituintes da oxiredução (redox) não 
estão em seus estados padrões.
Nernst foi o primeiro pesquisador a estabelecer uma teoria para ex-
plicar o aparecimento da diferença de potencial nos eletrodos. Através de 
raciocínios termodinâmicos, ele deduziu uma equação que permite calcular 
a diferença de potencial existente entre um metal e uma solução aquosa de 
um de seus sais, isto é, o potencial E do eletrodo. Sendo assim, chegou a 
equação de Nernst que é usada para calcular o potencial de eletrodo para 
atividades diferentes das condições padrões das espécies redox.
Para isso vamos considerar a meia reação geral:
Aox + ne- →Ared
A equação de Nernst é:
E= E0 – (RT/nF) ln aAred / aAox (02)
onde: E = potencial (em volts) de eletrodo contra SHE;
E0 = potencial padrão do eletrodo (obtido em tabela)
R = constante universal dos gase (8,3145 Joules/ (K mol);
T = temperatura absoluta em Kelvin;
n = número de elétrons envolvidos na estequiometria da reação;
F = constante de Faraday (96.485,309 Coulombs);
A = atividade das espécies consideradas.
A 25 oC, substituindo as várias constantes numéricas e transformando 
logaritmo neperiano em decimal resulta na seguinte equação 03:
84
Métodos Instrumentais de Análise 
E= E0 – (0,0592/nF) log aAred / aAox (03)
Em unidades de concentração ela se torna:
E= E0 – (RT/nF) ln [Ared] / [aAox] (04)
A equação de Nernst pode ser utilizada para calcular tanto o potencial 
de eletrodos individuais como a diferença de potencial em uma célula (ou 
pilha). Em geral, é mais conveniente aplicar a equação de Nernst para um 
eletrodo de cada vez.
POTENCIOMETRIA
INTRODUÇÃO À POTENCIOMETRIA
Os métodos potenciométricos de analise baseiam-se na medida do 
potencial de uma célula eletroquímica na ausência de uma quantidade apre-
ciável de corrente. Esta medida é realizada com o auxilio de dois eletrodos 
imersos na solução em estudo, sendo que um recebe o nome de eletrodo 
de referencia e o outro eletrodo indicador. O instrumento utilizado para 
realizar esta medida é denominado potenciômetro (também pH) e normal-
mente permite que a medida seja feita na escala de milivolts (mV) ou pH.
O potencial de uma célula eletroquímica pode ser medido através da 
potenciometria direta, a qual permite relacionar o potencial com a atividade 
(ou a concentração) de uma espécie iônica ou através de uma titulação po-
tenciométrica, que mede a variação do potencial da célula após cada adição 
de um titulante sobre a amostra.
 
CELA ELETROQUÍMICA
Uma cela (ou célula) eletroquímica é a combinação dos eletrodos com 
a solução contida em um recipiente. O seu potencial é dado pela diferença 
entres o potencial doseletrodos indicadores e de referência mais o potencial 
de junção líquida, podendo ser representado por:
Ecel = Eind - Eref + Ejun (05)
onde: 
Ecel = potencial da cela eletroquímica 
Eind = potencial do eletrodo indicador 
Eref = potencial do eletrodo de referência 
Ejun = potencial de junção líquida
85
Métodos Eletroanalíticos – Parte I Aula6
O potencial de junção líquida é estabelecido na interface entre duas 
soluções de eletrólitos como conseqüência das diferentes mobilidades dos 
íons presentes nestas soluções. No caso de medidas potenciométricas, este 
potencial é mais comumente encontrado na junção do eletrodo de referên-
cia com a solução presente na cela. Assim, O potencial de junção liquida 
resulta de uma distribuição desigual de cátions e ânions junto à interface.
Os potenciais de cada eletrodo podem ser encontrados através da equa-
ção de Nernst, a qual estabelece uma relação entre o potencial e a atividade 
de uma espécie na solução. Existe uma relação linear entre o potencial de 
cela (Ecel) e o logaritmo da concentração de uma espécie da solução (ou 
sua atividade, se f não for mantido constante durante o experimento) é a 
base do método potenciométrico.
 *
cel
0,05916
log
nE E A
+⎡ ⎤= + ⎣ ⎦
 (06)
ELETRODO DE REFERÊNCIA
Um eletrodo de referência tem seu potencial conhecido, constante e 
completamente insensível, independentemente das propriedades da solução 
na qual está imerso. Os dois eletrodos mais comumente empregados como 
referência são os de calomelano e prata/cloreto de prata.
O eletrodo de calomelano pode ser representado como:
Hg/Hg2Cl2 (saturado), KCl, (x mol L)//
A semi-reação e a equação de Nernst podem ser escritos como:
 
 (07)
O eletrodo de Prata/cloreto de prata pode ser representado como:
Ag/AgC2 (saturado), KCl, (saturado)//
A semi-reação e a equação de Nernst podem ser escritos como:
 (08)
86
Métodos Instrumentais de Análise 
Como podemos perceber ambos os eletrodos respondem à atividade 
(ou á concentração) de cloreto (aCl-). Como a atividade dos íons cloreto, 
presente dentro do eletrodo, não varia durante a medida, o potencial do 
eletrodo permanece constante. O potencial de cada eletrodo vai depender 
da concentração do eletrólito interno, sendo que na prática, soluções de 
KCl 3 mol L-1 e KCl saturada são as mais utilizadas. Nestas soluções são 
também adicionadas pequenas quantidades de +22g H e Ag+ sufi cientes para 
saturá-las, respectivamente, com Hg2Cl2 e AgCl, evitando, desta forma, a 
dissolução destes sais presentes em cada um dos eletrodos e prolongando 
os seus tempos de vida. A Figura 2 mostra os aspectos principais destes 
dois tipos de eletrodo de referencia.
POTENCIAL DE JUNÇÃO LÍQUIDA
A junção líquida tem a função de fazer o contato elétrico com a solução 
presente na cela eletroquímica. Este contato é feito pela passagem lenta do 
eletrólito interno através da junção do eletrodo pela ação da gravidade. É 
possível utilizar como eletrólito interno outros sais que contenham como 
ânion o Cl-, porém o KCl é preferido uma vez que os íons K+ e Cl- pos-
suem mobilidades iônicas muito próximas, diminuindo, desta forma, o 
potencial de junção líquida. Dependendo da solução em estudo, o íon Cl- 
pode se tomar um importante interferente para a medida do potencial da 
cela (na titulação de Ag+, por exemplo). Neste caso, pode ser empregada 
uma ponte salina ou pode ser usado um eletrodo de referência com dupla 
Aspectos principais do eletrodo de referencia de calomelano e prata/cloreto de prata.
(Fonte: SKOOG, D. A.; WEST, D. M.; HOLLER, F. J.; CROUCH, S. R. Fundamentos de Química Analítica. Tradução da 
8ª edição Americana. Ed. Thomson; São Paulo, 2007. Página 556-557.)
87
Métodos Eletroanalíticos – Parte I Aula6
junção. Este eletrodo possui um segundo reservatório onde é adicionado 
outro eletrólito, como por exemplo, NaNO3.
ELETRODO INDICADOR
Um eletrodo indicador responde a espécie de interesse e o seu potencial 
refl ete a atividade (ou a concentração) desta espécie. É importante que o 
eletrodo responda de maneira seletiva para uma espécie em particular e que 
outros compostos presentes na amostra não interfi ram na medida. Existem, 
atualmente, diversos eletrodos indicadores, seletivos para as mais diferen-
tes espécies de interesse analítico. Podem ser de três tipos: metálicos, de 
membrana e baseados em transistores de efeito de campo seletivo de íons.
É conveniente classifi car os eletrodos indicadores metálicos como 
eletrodo de primeiro tipo, eletrodos de segundo tipo ou eletrodos redox 
inertes. O eletrodo de primeiro tipo é constituído de um metal puro que 
está em equilíbrio direto com seu cátion em solução. Um exemplo deste 
tipo de eletrodo é o eletrodo de prata, que consiste de um fi o de prata 
imerso em uma solução contendo íons prata. O eletrodo de segundo tipo 
é aquele que responde a atividade de um anion com o qual seu íon forme 
um precipitado ou complexo estável. O eletrodo de platina é um eletrodo 
inerte, também chamado eletrodo redox, podendo ser utilizado tanto em 
potenciometria direta para se determinar o potencial redox de uma solução 
como em titulação potenciométrica de oxidação-redução. Por exemplo, na 
titulação de Fe2+ com dicromato, o potencial do eletrodo antes do ponto 
de equivalência depende do par Fe3+/Fe2+. A equação de Nernst para este 
eletrodo pode, então, ser escrita como:
 (09)
Os eletrodos de membrana são caracterizados pela diferença de poten-
cial que existe através da membrana. Estes eletrodos possuem excelente sele-
tividade e por isso, muitas vezes, são chamados de eletrodos íons-seletivos. 
Um exemplo típico desse tipo de eletrodo é o eletrodo íon-seletivo para 
H+ também se caracteriza por apresentar uma membrana seletiva, porém, 
devido a sua grande importância, em geral é classifi cado separadamente 
como eletrodo de vidro ou de pH.
O eletrodo de pH podem ser construídos de duas formas; uma con-
tendo apenas o eletrodo indicador e outra na forma combinada com um 
eletrodo de referência. O eletrodo é constituído de um corpo de vidro con-
tendo na extremidade inferior uma fi na membrana de vidro, denominado 
bulbo, sensível á atividade (ou concentração) de íons H+. Dentro do bulbo 
existe uma solução 0,1 mol L-1 de HCl em contato com um fi o de prata 
recoberto por cloreto de prata, o qual serve como uma referência interna. 
88
Métodos Instrumentais de Análise 
Como a concentração de Cl- permanece constante, o potencial interno do 
eletrodo é mantido constante. O potencial do eletrodo desenvolvido na 
membrana é função da atividade dos íons H+ presente no lado interno e 
externo da membrana. Nenhum íon H+ cruza a membrana, apenas penetra 
um pouco no seu interior, em uma faixa muito pequena, dependendo da 
sua concentração. Como a aH+ do lado interno da membrana é constante, 
o potencial do eletrodo é função apenas da seletividade deste íon do lado 
externo da membrana, ou seja, do pH da solução da amostra. Assim, a cela 
eletroquímica completa contendo um eletrodo de vidro e um eletrodo de 
referência (externo) pode ser representada por:
Ag | AgCl , mol L-1 | Membrana de vidro || Eletrodo de referência 
externo
A equação de Nernst pode ser dada por:
Ecel = E* + 0, 05916 log aH+ ou Ecel = E* - 0,05916 pH (10)
Os potenciômetros permitem a medida direta do pH da solução de 
uma amostra, mas para que esta medida seja exata é preciso que o eletrodo 
de vidro seja calibrado. Isto é feito com o auxilio de soluções tampão, cu-
jos pHs são bem conhecidos. A calibração pode ser feita apenas com um 
tampão, quando não é necessária uma alta exatidão; caso contrário, existe a 
necessidadedo uso de dois tampões. Um próximo de pH 7 e um segundo 
que pode ter pH próximos de 4 ou 9, dependendo da faixa de interesse
Os eletrodos íons seletivos (EIS) respondem ao desenvolvimento de 
um potencial através de uma membrana. Esta membrana pode ser altamente 
seletiva, contribuindo para popularidade dos EIS como ferramenta analítica. 
A resposta é similar a equação de Nernst.
Os EIS apresentam algumas vantagens e desvantagens, tais como: (a) 
medem atividade e não concentração; (b) medem o íon livre; (c) não são 
específi cos, mas meramente mais sensíveis a um íon particular; (d) funcio-
nam em soluções turvas ou coloridas, onde os métodos fotométricos não 
podem ser aplicados; (e) têm uma resposta logarítma, o qual resulta num 
extenso intervalo de trabalho; (f) exceto em soluções diluídas, para per-
mitir monitoramento “on line”; (g) a resposta é dependente da temperatura, 
RT/nF; (h) o equipamento necessário, pode ser portátil para operações em 
campo e usa amostras pequenas; (i) a amostra não é destruída na medida; 
(j) alguns eletrodos podem operar abaixo de 10-6 mol L-1; (l) é necessário 
calibração freqüente; (m) são disponíveis alguns padrões, como existem 
para medidas de pH. Impurezas, especialmente em padrões diluídos, podem 
causar resultados errados.
89
Métodos Eletroanalíticos – Parte I Aula6
Atualmente, existem diversos tipos de EIS que são seletivos a diferentes 
espécies de interesse analítico. São exemplos os eletrodos de membrana 
de vidro, de precipitado, do estado sólido, líquido-líquido, de enzimas e 
sensíveis a gases.
Os eletrodos de membranas de vidro são de três tipos: tipo pH, são 
seletivos principalmente a H+, tipo cátion-sensível, responde em geral 
a cátions monovalentes, tipo sódio-sensível, responde principalmente ao 
Na+. Todos os eletrodos respondem ao H+, mas os dois últimos são muito 
menos sensíveis. Por isso, eles devem ser usados a pH sufi cientemente 
elevado, de modo que a atividade de H+ seja mais baixa do que a do íon 
de interesse.O limite mais baixo de pH varia de eletrodo para eletrodo e 
com o tipo de íon. O eletrodo de sódio pode ser usado para determinar 
Na+ na presença de quantidade apreciável de potássio. Sua seletividade 
para sódio sobre potássio é da ordem de 3000 ou mais.
Os eletrodos de precipitado são primariamente usados para medir 
ânions. Consistem de um sal pouco solúvel tendo o ânion a ser medido, 
é suspenso numa matriz inerte semifl exível, para manter o precipitado no 
lugar. Tal membrana é chamada de heterogênea ou membrana de precipi-
tado impregnado. O suporte inerte pode ser borracha de silicone, cloreto 
de polivinílico etc., A Figura 3 mostra um esquema representativo da con-
strução de um eletrodo ion-seletivo de precipitado.
Esquema representativo da construção de um eletrodo íon-seletivo de precipitado.
90
Métodos Instrumentais de Análise 
O eletrodo de fl uoreto (F-) é mais usado eletrodo do estado sólido. 
Sua membrana consiste de um único cristal de fl uoreto de lantânio dopado 
com európio (III), para aumentar a condutividade do cristal. O fl uoreto 
de lantânio é muito insolúvel e tem resposta Nernstiana até 10-5 M e não 
Nernstiana abaixo de 10-6 M (19ppb). Este eletrodo tem seletividade para 
F- 1000 vezes mais que para Cl-, Br-, I-, NO3-, SO42-, HPO42- e CO
32- e 10 
vezes mais que para H+. O íon OH- parece ser a única interferência séria. 
O pH é limitado pela formação de HF e pela resposta ao OH-; intervalo 
de pH 4 - 9.
Para minimizar interferências com o eletrodo de F- é utilizado a solução 
de TISAB (Total Ionic Strength Adjustment Buffer), que consiste em 
tampão acetato pH 5,0-5,5, NaCl 1mol L-1; CDTA (ácido ciclohexileno-
dinitrilo tetracético) 1mol L-1. O TISAB mantém um pH no qual HF não 
se forma, não existe resposta a OH- e o CDTA complexa Al3+, Fe3+ e Si4+, 
os quais complexam o F- variando a atividade do F-. A Figura 4 mostra um 
esquema representativo da construção de um eletrodo íon-seletivo a fl uoreto.
Eletrodo íon-seletivo a fl uoreto.
(Fonte www.cg.iqm.unicamp.br/material/qa582/eletroana-
litica-Fracassi.pdf acessado em 12/02/2011.)
91
Métodos Eletroanalíticos – Parte I Aula6
O eletrodo líquido-líquido está baseado no princípio da extração com 
solvente. Usa um trocador iônico líquido, insolúvel em água, em solução 
num solvente orgânico, também insolúvel em água. O trocador iônico e o 
seu solvente são mantidos no lugar, por meio de uma membrana porosa 
inerte. A membrana porosa permite o contato entre a solução teste e o 
trocador iônico, mas minimiza a mistura. Ela pode ser uma membrana sin-
tética fl exível ou vidro poroso. A solução interna contém o íon para o qual 
o trocador é específi co, mais o haleto do eletrodo de referência interno. O 
eletrodo íon-seletivo de cálcio é um exemplo deste tipo de eletrodo onde o 
trocador iônico é o organofosfato de cálcio. A sensibilidade é governada pela 
solubilidade do trocador iônico na solução teste. A resposta é Nernstiana 
até 5 - 10-5 mol L-1. A seletividade é 3000 sobre K+ e Na+, 200 sobre Mg++ e 
70 sobre Sn++ a pH 5,5-11. A Figura 5 mostra um esquema representativo 
da construção de um eletrodo líquido-líquido.
5. Esquema representativo da construção de um eletrodo líquido-líquido.
(Fonte: SKOOG, D. A.; WEST, D. M.; HOLLER, F. J.; CROUCH, S. R. Fundamentos de Química 
Analítica. Tradução da 8ª edição Americana. Ed. Thomson; São Paulo, 2007. Página 568.)
92
Métodos Instrumentais de Análise 
Os eletrodos íons-seletivos usados com enzimas imobilizadas, po-
dem servir como base de eletrodos que são seletivos para um específi co 
substrato. Enzimas são proteínas que catalisam reações específi cas com 
alto grau de especifi cidade. Um eletrodo de uréia é exemplo deste tipo de 
eletrodo. Este pode ser preparado pela imobilização da urease num gel e 
aplicando-o sobre a superfície de um eletrodo de vidro tipo cátion sensível. 
Quando o eletrodo é mergulhado numa solução contendo uréia, a uréia se 
difunde para a camada do gel e a enzima catalisa a sua hidrólise, formando 
íons NH4+. O NH4+ difunde para a superfície do eletrodo a ele sensível, 
dando um potencial.
Os eletrodos sensíveis a gases podem ser usados para analisar soluções 
de gases como a amônia, o dióxido de carbono, o dióxido de nitrogênio, o 
dióxido de enxofre e o sulfeto de hidrogênio. Na análise deste último gás 
utiliza-se um eletrodo sensível ao íon sulfeto; para o dióxido de nitrogênio, 
o eletrodo empregado é sensível ao dióxido de nitrogênio, e para os demais 
gases mencionados o eletrodo usado é um eletrodo de vidro para pH. Para 
determinar a proporção de qualquer destes gases numa corrente gasosa, a 
mistura gasosa passa por um lavador no qual o gás se dissolve em água; o 
líquido resultante é então examinado pelo eletrodo sensível apropriado. A 
Figura 6 mostra um esquema representativo da construção de um eletrodo 
íon-seletivo a gases.
Esquema representativo da construção de um eletrodo seletivo a gases
(Fonte www.cg.iqm.unicamp.br/material/qa582/eletroanalitica-Fracassi.
pdf acessado em 12/02/2011.)
93
Métodos Eletroanalíticos – Parte I Aula6
Para entender as informações acima citadas leia o artigo intitulado 
“Eletrodos íon-seletivos: histórico, mecanismo de resposta, seletividade e 
revisão dos conceitos“ que está disponível na plataforma. Em seguida, faça 
um resumo sucinto das principais idéias do texto.
TÉCNICAS DE MEDIDAS
O potencial de uma célula eletroquímica pode ser medido através da 
potenciometria direta ou através de uma titulação potenciométrica. Na po-
tenciometria direta a amostra a ser analisada é pré-tratada quando necessário 
e então os eletrodos são imersos nela. O potencial medido é comparado 
com uma curva analítica, obtida com padrões tratados de maneira semel-
hante à amostra. As medidas potenciométricas diretas também podem ser 
aplicadas no registro continuo e automáticos de dados analíticos. Podem 
ser usados no campo “on line” com previa calibração com solução padrão 
(medidasde pH, por exemplo).
Um exemplo de potenciometria direta é o método de adição de padrão. 
Esta técnica consiste na medida do potencial da amostra, antes e após a 
adição de uma quantidade conhecida da espécie que se está determinando. 
Esta pode ser calculada através da seguinte equação 11:
 Ca = 
C V
V V V
s
E s
o o10Δ / ( )+ −
 (11)
onde: Ca = concentração na amostra
 Cs= concentração do padrão
 Vo= volume da amostra
 V = volume do padrão
Como mencionado acima a determinação de pH utilizando um in-
strumento chamado pHmetro é um exemplo de potenciometria direta. O 
conceito de pH foi defi nido por Sorensen como sendo o logaritmo negativo 
da concentração hidrogeniônica:
 pH = - log [H+] = - log aH+ (12)
Uma defi nição teórica de pH é:
 
0,059
EE
H p
*
Cel −= (13)
94
Métodos Instrumentais de Análise 
Nas medidas potenciométricas de pH ocorre alguns erros, são eles: erro 
alcalino, erro ácido, erro de desidratação, erros em soluções de fraca força 
iônica, variação no potencial de junção e erro nos pHs dos tampões padrões.
PARA SABER MAIS
Se você se interessou pelo tema e deseja saber mais, consulte os capítulos 
18, 19 e 21 do livro Fundamentos de Química Analítica, 8a Edição, Editora 
Thomson, escrito pelos autores Skoog, West, Holler e Crouch.
CONCLUSÃO
Nessa sessão foi reapresentada a defi nição de química eletroanalítica 
e a defi nição e classifi cação das células eletroquímicas. Foram defi nidos os 
potenciais de eletrodo que são grandezas medidas em relação ao eletrodo 
padrão de hidrogênio (SHE).
Os métodos potenciométricos consistem na medida do potencial 
de uma célula eletroquímica com o auxilio de dois eletrodos imersos na 
solução: o eletrodo de referência e o eletrodo indicador. Para isto é usado 
o potenciômetro ou pHmetro e a medida seja feita na escala de milivolts 
(mV) ou pH.
RESUMO
Os métodos eletroanalíticos se baseiam em reações de oxidação-
redução. Esses métodos incluem a potenciometria, a voltametria e a condu-
timetria. Uma célula eletroquímica consiste em dois condutores chamados 
eletrodo. Os eletrodos recebem nomes especiais: aquele onde ocorre a 
oxidação é denominado de ânodo e onde ocorre a redução é o catodo. 
As células eletroquímicas podem ser galvânicas ou eletrolíticas. A célula 
galvânica ocorre uma reação de oxidação redução espontânea enquanto a 
eletrolítica ocorre uma reação não espontânea. Os métodos potenciomé-
tricos consistem na medida do potencial de uma célula eletroquímica com 
o auxilio de dois eletrodos imersos na solução: o eletrodo de referencia e o 
eletrodo indicador. O potenciômetro ou pHmetro é o instrumento usado 
para medir milivolts (mV) ou pH. O potencial de uma célula eletroquímica 
pode ser medido através da potenciometria direta ou através de uma titu-
lação potenciométrica.
95
Métodos Eletroanalíticos – Parte I Aula6
ATIVIDADES
Qual a importância de se calibrar um pHmetro e em qual faixa isto 
deve ser feito?
COMENTARIO SOBRE AS ATIVIDADES
Os pHmetros permitem a medida direta do pH em uma amostra, 
mas para que esta medida seja exata é preciso que o eletrodo de vidro 
seja calibrado. Isto é feito com o auxilio de soluções tampão, cujos 
pHs são bem conhecidos. A calibração pode ser feita apenas com um 
tampão, quando não é necessária uma alta exatidão; caso contrário, 
existe a necessidade do uso de dois tampões. Quando são usados duas 
soluções tampões é comum empregar um tampão próximo de pH 7 
e um segundo que pode ter pH próximos de 4 ou 9, dependendo da 
faixa de interesse. Neste caso, o procedimento para a calibração do 
eletrodo é inicialmente ajustando o fator de correção de temperatura 
de acordo com a temperatura da solução e a inclinação para 100%, com 
os botões de ajuste de temperatura e de inclinação, respectivamente. 
O eletrodo de vidro é mergulhado no tampão com pH 7 (ou próximo 
a 7) e, com o auxilio do botão de ajuste de calibração, o pH mostrado 
no “display” do instrumento é acertado para o pH do tampão. Após 
devidamente lavado e seco, o eletrodo é mergulhado no segundo 
tampão, com pH menor ou maior que o primeiro e, agora utilizando 
o botão de ajuste de inclinação, o pH mostrado no instrumento é 
acertado para o pH do tampão.
AUTO-AVALIAÇÃO
- Entendo os princípios da química eletroanalítica?
- Sou capaz de defi nir e classifi car as células eletroquímicas?
- Consigo defi nir os potenciais em células eletroquímicas?
- Sinto-me capaz de analisar o efeito da concentração nas células eletro-
químicas?
- Entendo os princípios da potenciometria?
- Consigo defi nir e classifi car os eletrodos?
96
Métodos Instrumentais de Análise 
PRÓXIMA AULA
Na próxima aula iremos abordar acerca dos métodos eletroanalíticos 
– Parte II.
REFERÊNCIAS
HARRIS, D. Analise Química Quantitativa. Ed. LTC, 5ª ed.; Rio de 
Janeiro, 2001.
SKOOG, D. A.; WEST, D. M.; HOLLER, F. J.; CROUCH, S. R. Funda-
mentos de Química Analítica. Tradução da 8 ed. Americana. Ed. Thomson; 
São Paulo, 2007.
CHRISTIAN, G.D. Analytical Chemistry, 6 ed. Ed. John Wiley & Sons 
Inc, EUA, 2004.
FERNANDES, J.C.B.; KUBOTA, L.T.; NETO, G.O. Eletrodos íon-seleti-
vos: histórico, mecanismo de resposta, seletividade e revisão dos conceitos. 
Química Nova, v.24, n.1, 120-130, 2001.
Aula 7
Elisangela de Andrade Passos
MÉTODOS ELETROANALÍTICOS – PARTE II
META
Apresentar os fundamentos da titulação potenciométrica;
apresentar a localização do ponto fi nal da titulação potenciométrica; apresentar os 
fundamentos da condutimetria;
apresentar os fundamentos da voltametria.
OBJETIVOS
Ao fi nal desta aula, o aluno deverá:
defi nir e classifi car as titulações potenciométricas;
 entender a localização do ponto fi nal na titulação potenciométrica;
defi nir os fundamentos da condutimetria;
defi nir os fundamentos da voltametria;
distinguir os tipos de voltametria.
 analisar o tratamento de dados em polarografi a e voltametria.
PRÉ-REQUISITOS
Saber os fundamentos de eletroquímica.
98
Métodos Instrumentais de Análise 
INTRODUÇÃO
Na aula anterior foram relatados acerca os princípios da química ele-
troanalítica, defi nido e classifi cado as células eletroquímicas. Além disso, 
foram apresentados os fundamentos da potenciometria e defi nido e clas-
sifi cado os eletrodos.
Nesta aula serão defi nidas e classifi cadas as titulações potenciométricas. 
Ainda será apresentada a localização do ponto fi nal na titulação potencio-
métrica. Por fi m, serão apresentados os fundamentos da condutimetria e 
voltametria.
Ao fi nal desta aula, você deverá saber distinguir os tipos de titulações 
potenciométricas e entender como encontrar o ponto fi nal destas titulações. 
Você será capaz de representar entende o principio da condutimetria, por 
fi m, compreender os princípios da voltametria. Além de distinguir os tipos 
de voltametria e analisar o tratamento de dados desta técnica eletroanalítica
TITULAÇÃO POTENCIOMÉTRICA
Na titulação potenciométrica a força eletromotriz da célula é medida 
no curso da titulação. Estas são acompanhadas de variações bruscas de 
concentração nas imediações do ponto de equivalência, o que provoca uma 
variação brusca no potencial do eletrodo indicador e, portanto, também na 
força eletromotriz da célula. A solução titulante é adicionada e em seguida 
o potencial é medido. Esses potenciais são relacionados com o volume de 
solução titulante consumida. A variação do potencial estabelece com pre-
cisão o ponto de equivalência que determinará a concentração da espécie 
de interesse.
A titulação potenciométrica requer equipamento especial e é mais 
trabalhosa do que a técnica volumétrica com indicadores visuais. Apesar 
disso, apresenta uma série de vantagens sobre a técnica convencional: 
maior sensibilidade; como se quer a variação de potencial, e não sua medida 
absoluta, o potencial de junção e o coefi ciente de atividade não causam 
problema nesse tipo de análise; pode serempregada para soluções colori-
das ou turvas; pode ser aplicada para certas reações que não disponham de 
indicadores visuais adequados; podem-se determinar sucessivamente vários 
componentes; pode ser aplicada em meio não aquoso, e, pode ser adaptada 
a instrumentos automáticos.
Atualmente, as titulações potenciométricas podem ser executadas 
manual ou automaticamente, com ou sem registro da curva. Na titulação 
manual, utiliza-se um pHmetro e um conjunto de titulação, que compreende 
uma bureta de pistão, montada junto com um agitador sobre uma base com-
pacta. Esse tipo de titulação potenciométrica requer o controle constante 
das diversas etapas, anotando o volume de reagente dosado e o respectivo 
99
Métodos Eletroanalíticos – Parte II Aula7
potencial, dados que posteriormente são utilizados para construir a curva 
de titulação, de onde é calculado o volume de reagente gasto até o ponto de 
equivalência e a concentração da espécie analisada. Titulações automáticas 
dispensam todas as operações manuais e representam um grande avanço 
sobre as automatizadas, que dependem de operações manuais e são comu-
mente encontradas nos laboratórios de controle de qualidade de matérias-
primas ou de produtos fi nais, enquanto que as titulações automáticas são 
empregadas na área industrial. As titulações potenciométricas são aplicáveis 
em vários tipos de reações, estas devem ser estequiométricas, rápidas e 
completas no ponto de equivalência.
TIPOS DE TITULAÇÃO POTENCIOMÉTRICA
As técnicas de titulação potenciométrica são largamente aplicadas e 
podem se basear em vários tipos de reação: neutralização ácido-base, pre-
cipitação, oxidação-redução e complexação. Como nos métodos clássicos, 
essas reações têm que ser relativamente rápidas e completas. Do mesmo 
modo, as soluções em análise têm que ter concentrações relativamente altas, 
embora o método potenciométrico possa dosar teores um pouco menores 
do que o método clássico.
Titulações de neutralização. Podem ser empregados eletrodos indicador de 
pH e o eletrodo de calomelano é em geral, o eletrodo de referência tanto 
para titulações de ácidos como base com a vantagem frente as clássicas 
de aplicação em amostras coloridas e turvas. A exatidão com que o ponto 
fi nal pode ser localizado potenciometricamente depende da grandeza da 
variação da força eletrotriz nas vizinhanças do ponto de equivalência, e esta 
variação dependem da concentração e da força do analito (ácido ou base). 
Em todos os casos os resultados são satisfatórios exceto: os que se obtêm 
com um ácido, ou com uma base muito fracos (K<10-8) e com soluções 
muito diluídas e os que se obtém com o ácido e a base, ambos fracos. Neste 
último caso, pode-se conseguir uma exatidão da ordem 1 % com soluções 
0,1 mol L-1. Ainda podem ser empregados para determinação da constante 
de dissociação de ácidos. Gráfi co obtido: pH x Vtitulante.
Titulações de Formação de complexos. São exemplos deste tipo de titulação 
as titulações de cátions que formam complexos com EDTA usando eletro-
dos de mercúrio de gota pendente e de fi lme de Hg. Deve se ter cuidados 
com o armazenamanto e o manuseio do Hg pois seus vapores são tóxicos. 
A concentração do íon no ponto de equivalência é determinada pelo con-
stante de formação do complexo formado durante a titulação.
Titulações de precipitação. São empregados entre outras nas titulações de 
medidas de cloretos, sulfetos, fl uoretos etc. usando AgNO3 como titulante 
e eletrodos indicadores de Cl-, S2- e F-, respectivamente. A concentração do 
íon no ponto de equivalência é determinada pelo produto de solubilidade 
100
Métodos Instrumentais de Análise 
do material pouco solúvel formado durante a titulação. Na precipitação 
do íon na solução, pela adição de um reagente apropriado, a concentração 
deste na solução sofrerá modifi cação mais rápida na região do ponto fi nal. 
O Gráfi co obtido é E x Vtitulante.
Titulações redox. É exemplo deste tipo de titulação a determinação de Ferro 
(II) com Cério (IV). O eletrodo indicador, em geral, é um fi o, ou uma lâmina, 
de platina polida, e o agente oxidante fi ca na bureta. O fator determinante 
é a razão entre as concentrações das formas oxidadas e reduzidas de certa 
espécie iônica. O potencial do eletrodo indicador na solução é, então, con-
trolado pela razão entre as concentrações. Durante a oxidação de um agente 
redutor, ou durante a redução de uma agente oxidante, a razão se altera com 
maior rapidez nas vizinhanças do ponto fi nal da reação e assim o potencial 
também se altera rapidamente. Por isso as titulações que envolvem estas 
reações podem ser acompanhadas potenciometricamente e proporcionam 
curvas de titulações caracterizadas por uma brusca modifi cação do potencial 
no ponto de equivalência. Gráfi co obtido: E x Vtitulante.
LOCALIZAÇÃO DO PONTO FINAL NA TITULAÇÃO 
POTENCIOMÉTRICA
As curvas das titulações potenciométricas, isto é, o gráfi co das leituras 
da força eletromotriz, contra o volume adicionado de titulante, pode ser 
levantado ou pela plotagem manual dos dados experimentais, ou pela plota-
gem automática, mediante instrumentação apropriada, durante o decorrer 
de qualquer titulação. A curva, em geral, tem a mesma forma que a curva 
de neutralização de um ácido, ou seja, é uma curva sigmóide. O ponto fi nal 
está localizado na meia altura do salto sobre a curva de titulação. Esta se 
caracteriza por uma variação grande de potencial (ou de pH) nas proximi-
dades do ponto fi nal, sendo que a variação depende, entre outros fatores, 
das concentrações do titulante e do titulado. A precisão e a exatidão de uma 
titulação potenciométrica dependem, muitas vezes, da escolha apropriada 
do método de análise da curva potenciométrica para encontrar o ponto 
fi nal da titulação.
Existem diferentes formas de se fazer isto, sendo que as mais emprega-
das são os métodos geométricos (o método das bissetrizes, das tangentes 
paralelas e o método dos círculos tangentes), o método da primeira e da 
segunda derivada e o método de Gran.
Métodos geométricos. A exatidão dos resultados na determinação do ponto 
fi nal empregando os métodos geométricos depende da habilidade com que 
a curva de titulação foi desenhada. Estes métodos podem ser aplicados às 
curvas potenciométricas simétricas. O ponto fi nal deve coincidir com o 
ponto de infl exão da sigmóide que se origina de E (mV) × V (mL), onde 
E (mV) é o potencial lido e V (mL) é o volume de titulante adicionado. 
101
Métodos Eletroanalíticos – Parte II Aula7
Na Figura 1 estão esquematizados o método das tangentes paralelas e o 
método dos círculos tangentes 
Esquema do método das tangentes paralelas (a) e o método dos círculos tangentes (b).
Métodos analíticos. Os métodos analíticos são de três tipos: primeira de-
rivada, segunda derivada e método de Gran. O método da primeira derivada 
consiste na plotagem de ^E/^V contra V. O ponto de equivalência está 
localizado pelo máximo, que corresponde à infl exão da curva de titulação. 
O método da segunda derivada consiste na plotagem de ^2E/^V2contra V. 
A segunda derivada é nula no ponto de infl exão e proporciona uma local-
ização mais exata do ponto de equivalência. Na Figura 2 está apresentada 
a determinação gráfi ca do ponto de equivalência pelo método analítico da 
primeira e segunda derivada.
102
Métodos Instrumentais de Análise 
O método de Gran, ou o método de inclinação, utiliza o anti-logarítmo 
do potencial ou do pH em função do volume de titulante para a construção 
da curva de titulação. Desta maneira, a curva de titulação potenciométrica, 
que inicialmente possui um formato semelhante a um “S”, é convertida 
em duas retas com inclinações diferentes. No ponto fi nal, os dois ramos da 
curva cortam-se no ponto correspondente ao ponto de equivalência. Na 
Figura 3 está apresentada a determinação gráfi ca do ponto de equivalência 
pelo método de Gran.
Determinação gráfi ca do ponto de equivalência pelos métodos analíticos (a) da curva, (b) primeira 
derivada e (c) segunda derivada.(Fonte: SKOOG, D. A.; WEST, D. M.; HOLLER, F. J.; CROUCH, S. R. Fundamentos de Química 
Analítica. Tradução da 8ª edição Americana. Ed. Thomson; São Paulo, 2007. Página 588.)
Determinação gráfi ca do ponto de equivalência pelo método analítico de Gran.
Fonte: http://vsites.unb.br/iq/lmc/fais/Potenciometria/Potenciometria01.ppt 
acessado em 12/02/2011.
103
Métodos Eletroanalíticos – Parte II Aula7
CONDUTIMETRIA
A condutometria mede a condutância elétrica de soluções iônicas. A 
condução da eletricidade através das soluções iônicas se dá à custa da mig-
ração de íons positivos e negativos, com a aplicação de um campo eletros-
tático. A condutância de uma solução iônica depende do número de íons 
presentes, da carga e da mobilidade dos íons. A condutância elétrica de uma 
solução é a soma das condutâncias individuais da totalidade das espécies 
iônicas presentes, portanto, a condutância não é específi ca. A condutância 
de uma solução iônica é dada pela equação 01:
L = k A / ℓ (01)
onde: k = condutância específi ca 1/ cm = Scm-1.
 A = área da seção transversal
 ℓ = comprimento
A condutância específi ca das soluções eletrolíticas é função da concen-
tração. Para eletrólitos fortes, a condutância específi ca aumenta marcada-
mente com a concentração. Para eletrólitos fracos a condutância específi ca 
aumenta gradualmente com a concentração.
A resistência e a condutância variam com a temperatura. Na condução 
eletrônica (metálica) a resistência cresce com o aumento da temperatura. Na 
condução iônica a resistência decresce com o aumento da temperatura. Em 
geral as resistências específi cas dos eletrólitos são muito maiores do que as 
dos metais. A resistência de uma solução iônica é dada pela seguinte equação:
R = ρ ℓ / A (ohms) (02)
onde: A = área da seção transversal
 ℓ = comprimento
 ρ = resistência específi ca do material (Ω. cm).
VOLTAMETRIA
A voltametria é uma técnica eletroanalítica qualitativa e quantitativa 
obtida a partir do registro de curvas corrente-potencial. Esta ocorre durante 
a eletrólise da espécie de interesse em uma cela eletroquímica constituída 
de pelo menos dois eletrodos. O primeiro é um microeletrodo (o eletrodo 
de trabalho) e o segundo é um eletrodo de superfície relativamente grande 
(o eletrodo de referência). Quando o microeletrodo é constituído de um 
eletrodo gotejante de mercúrio, a técnica é chamada de polarografi a. O 
potencial é aplicado entre os dois eletrodos em forma de varredura, isto é, 
104
Métodos Instrumentais de Análise 
variando-o a uma velocidade constante em função do tempo. O potencial 
e a corrente resultante são registrados simultaneamente. A curva corrente 
verso potencial obtida é chamada de voltamograma.
Em 1922, foram feitos por Heyrovsky e Kuceras os primeiros estudos 
voltamétricos usando um eletrodo gotejante de mercúrio como eletrodo 
de trabalho e como eletrodo de referência um eletrodo de calomelano 
saturado. Assim, a primeira técnica voltamétrica desenvolvida foi a polaro-
grafi a. A curva corrente versos voltagem obtida nesse caso é chamada de 
polarograma.
AS CÉLULAS VOLTAMÉTRICAS
As células eletroquímicas utilizadas em voltametria/polarografi a são, 
evidentemente, do tipo eletrolítico e podem ter dois ou três eletrodos. 
Na célula de dois eletrodos tem-se um eletrodo de trabalho, de superfície 
pequena, ou seja, um microeletrodo. No caso da polarografi a o eletrodo 
de trabalho é um microeletrodo gotejante de mercúrio. As células de dois 
eletrodos tem algumas limitações e por isso foi desenvolvida a célula de três 
eletrodos. O terceiro eletrodo é chamado de eletrodo auxiliar, podendo ser 
de platina, ouro, carbono vítreo, etc. Ele foi introduzido na célula voltamé-
trica para assegurar o sistema potenciostático. De um modo geral, a célula 
de três eletrodos apresenta as vantagens: é mais adequada para soluções 
diluídas, pode ser usada para soluções de alta resistência (solventes orgâni-
cos, mistura água mais solvente orgânico) e pode ser usada com eletrólitos 
de suporte mais diluídos.
ELETRODO GOTEJANTE DE MERCÚRIO
O eletrodo gotejante de mercúrio é constituído por um reservatório 
de mercúrio conectado a um tubo capilar de vidro com comprimento 
variando entre 5 cm e 20 cm. O mercúrio, forçado pela gravidade, passa 
através desse tubo, formando um fl uxo constante de gotas idênticas, que 
se formam entre 1 e 5 segundos, devido à pressão constante exercida pelo 
mercúrio. Este tipo de meia-célula de mercúrio nasceu com a polarografi a e 
é principalmente utilizado nos instrumentos de células com dois eletrodos.
Nos polarógrafos modernos não se usa a gravidade para controlar o 
gotejamento do mercúrio. O capilar é quase que conectado diretamente ao 
reservatório de mercúrio. Todo o conjunto de operações, envolvendo for-
mação da gota, tempo de duração da gota, varredura de potencial, medida 
da corrente e registro do polarograma/voltamograma é feito de maneira 
sincronizada e automática, em razão dos recursos eletrônicos presentes 
nos polarógrafos. Este tipo de meia-célula de mercúrio praticamente é o 
preferido para ser usado em sistemas de células de três eletrodos.
105
Métodos Eletroanalíticos – Parte II Aula7
O MÁXIMO POLAROGRÁFICO E REMOÇÃO DO 
OXIGÊNIO DISSOLVIDO
O máximo polarográfi co é um fenômeno que ocorre durante o regis-
tro do polarograma devido a turbulências envolvendo a gota de mercúrio 
e a camada de difusão adjacente a ela. Na maior parte das vezes ele tem 
uma forma aguda. A maneira de evitar a formação de máximos na prática 
é utilizar os chamados supressores de máximo, que são substâncias tenso-
ativas. As moléculas dessas substâncias são adsorvidas junto à superfície da 
gota de mercúrio formando um fi lme protetor. O supressor mais comum 
é a gelatina, o vermelho de metila e o triton X-100.
Quando se trabalha na região catódica, como é o caso da polarografi a, há 
a necessidade da remoção do oxigênio atmosférico dissolvido nas soluções. 
Isto porque o O2 é eletroativo e produz duas ondas polarográfi cas nessa 
região. Por isso é necessário remover o O2 dissolvido na solução antes das 
medidas serem feitas. Isto é feito desaerando-se a solução pela passagem de 
um gás inerte isento de O2. O gás é borbulhado na solução durante alguns 
minutos, remove o O2, e fi ca dissolvido em seu lugar. É eletroquimicamente 
inerte e não produzirá nenhuma corrente polarográfi ca ou voltamétrica. 
Os gases mais usados para esse fi m são: N2, Ar, Ne e He. O Nitrogênio é 
o mais usado principalmente por ser mais barato.
TIPOS DE VOLTAMETRIA
Voltametria (Polarografi a) Clássica. Na voltametria Clássica, o potencial 
aplicado ao eletrodo de trabalho varia linearmente com o tempo, esta técnica 
possibilita a aplicação de velocidades de varredura relativamente altas (até 
1000 mV s-1), no entanto não é uma técnica muito sensível. A corrente é 
lida de forma direta, em função do potencial aplicado, desta forma a cor-
rente total lida possui contribuições tanto da corrente faradaica quanto da 
corrente capacitiva (ruído). A corrente de fundo faradaica pode ser reduzida 
ou mesmo eliminada usando-se reagentes mais puros e removendo-se o 
oxigênio pela passagem de um gás inerte.
Voltametria (Polarografi a) de Pulso Diferencial. Na voltametria de pulso 
diferencial, pulsos de amplitude fi xos sobrepostos a uma rampa de potencial 
crescente são aplicados ao eletrodo de trabalho. No primeiro tipo, ocorre a 
sobreposição de pulsos periódicos sobre uma rampa linear, esta forma de 
excitação é utilizado em equipamentos analógicos. O segundo tipo é usado 
em equipamentos digitais, nestes equipamentos combina-se um pulso de 
saída com um sinal em degrau. A corrente é medida duas vezes, uma antes 
da aplicação do pulso (S1) e outra ao fi nal do pulso (S2). A primeira cor-
rente é instrumentalmente subtraída da segunda, e a diferença das correntes 
é plotada versus o potencialaplicado, o voltamograma resultante consiste 
106
Métodos Instrumentais de Análise 
de picos de corrente de forma gaussiana, cuja área deste pico é diretamente 
proporcional à concentração do analito.
Voltametria de Onda Quadrada. Esta técnica pode ser usada para realizar 
experimentos de um modo bem mais rápido do que a técnica de pulso 
diferencial, com sensibilidade semelhante ou um pouco melhor, pois aqui 
também ocorrem compensações da corrente capacitiva. Um experimento 
típico que requer cerca de três minutos para ser feito pela polarografi a 
de pulso diferencial pode ser feito em segundos pela voltametria de onda 
quadrada. A medida de corrente na voltametria de onda quadrada é feita 
amostrando-se a mesma duas vezes durante cada ciclo da onda quadrada, 
uma vez no fi nal do pulso direto e a outra no fi nal do pulso reverso. Na 
voltametria de onda quadrada moderna usa-se o eletrodo de mercúrio no 
modo estático. Neste eletrodo a gota é formada rapidamente de tal modo 
que ela permanece de tamanho constante durante todo o tempo despen-
dido para a medida experimental, não apresentando os problemas de área 
superfi cial que ocorrem com o eletrodo gotejante de mercúrio.
Voltametria cíclica. A voltametria cíclica é a técnica mais comumente usada 
para adquirir informações qualitativas sobre os processos eletroquímicos. 
Nesta técnica, o potencial é varrido linearmente com o tempo no eletrodo 
de trabalho estacionário, em uma solução sem agitação, usando um potencial 
em forma de triângulo. A onda triangular produz a varredura no sentido 
direto e depois no sentido inverso. Os potenciais em que a reversão ocorre 
são chamados de potenciais de inversões. A direção da varredura inicial pode 
tanto ser negativa (varredura direta) quanto positiva (varredura inversa). 
Dependendo da informação desejada, simples ou múltiplos ciclos podem 
ser utilizados. Durante a varredura do potencial, o potenciostato mede a 
corrente resultante desta corrente versus o potencial aplicado. Vários eletro-
dos de trabalhos podem ser empregados nesta técnica são eles: eletrodo de 
platina, fi lme de mercúrio, carbono vítreo, ouro, grafi te e pasta de carbono.
Na Figura 4 estão representados os tipos de voltametria mencionados acima.
Representação da voltametria clássica (a), voltametria de pulso diferencial (b), voltametria de onde 
quadrada (c) e voltametria cíclica (d).
Fonte: SKOOG, D. A.; WEST, D. M.; HOLLER, F. J.; CROUCH, S. R. Fundamentos de Química 
Analítica. Tradução da 8ª edição Americana. Ed. Thomson; São Paulo, 2007. Página 629.
107
Métodos Eletroanalíticos – Parte II Aula7
Voltametria de Redissolução Anódica. Uma das técnicas que se utiliza de 
processos de pré-concentração é a voltametria de redissolução anódica, 
muito utilizada na determinação de metais pesados, uma vez que vários 
deles podem ser depositados no eletrodo de mercúrio através de eletrólise 
de soluções de seus íons. Nesta técnica a etapa de pré-concentração con-
siste de uma eletrodeposição o potencial constante e controlado da espécie 
eletroativa sobre um eletrodo estacionário. Esta etapa é seguida por uma 
etapa de repouso e uma de determinação, sendo que esta última consiste na 
redissolução de volta à solução da espécie anteriormente eletrodepositada. A 
pré-concentração faz com que a concentração, na gota de mercúrio, devido 
ao seu volume minúsculo, seja muito maior que na solução, obtendo-se as-
sim um sinal analítico bem maior relativamente à concentração presente na 
solução, explicando-se o aumento da sensibilidade da técnica.
Voltametria Adsortiva por Redissolução. A voltametria adsortiva por redis-
solução foi desenvolvida mais recentemente. Esta técnica a pré-concentração 
é feita pela adsorção da espécie eletroativa na superfície do eletrodo. No caso 
de metais isto é feito através de seus íons complexos. Adiciona-se então à 
solução contendo o íon metálico um complexante adequado e o complexo 
formado (metal-ligante) é que será acumulado junto à superfície do eletrodo. 
Dessa maneira a pré-concentração não depende da solubilidade do metal 
no mercúrio, como no caso da voltametria de redissolução convencional, 
e metais pouco solúveis (no mercúrio) poderão ser determinados. Devido 
a essas características, a técnica também é aplicável a um número ilimitado 
de substâncias orgânicas, bastando que elas apenas tenham propriedades 
superfície-ativa, para poderem ser adsorvidas na superfície do eletrodo de 
trabalho, e que sejam, evidentemente, eletroativas. Quanto à detectabilidade, 
o limite de detecção pode chegar a valores ao redor de 100 vezes menor 
dos que os observados na voltametria de redissolução anódica.
Para entender as informações acima citadas leiam os artigos intitulados “Vol-
tametria de onda quadrada. Primeira parte: aspectos teóricos“ e “Voltametria de 
onda quadrada. Segunda parte: aplicações“ que estão disponíveis na plataforma. 
Em seguida, faça um resumo sucinto das principais idéias de cada texto.
TRATAMENTO DE DADOS EM POLAROGRAFIA E 
VOLTAMETRIA
O tratamento de dados em polarografi a e voltametria para fi ns de análise 
quantitativa consistem em medir-se a corrente de difusão ou as correntes de 
pico no caso de outras técnicas polarográfi cas/voltamétricas como pulso 
diferencial e onda quadrada. As correntes obtidas são então relacionadas 
às concentrações de soluções padrões da espécie eletroativa e à concent-
ração dessa espécie na amostra de interesse. Os três tipos de tratamento 
são método da curva padrão, adição padrão e padrão interno ou íon piloto.
108
Métodos Instrumentais de Análise 
Método da curva padrão. Nesse método, também chamado de curva de 
calibração ou ainda curva analítica, mede-se a corrente polarográfi ca/
voltamétrica de soluções padrão de várias concentrações da substância em 
estudo (analito), colocando-se os valores de corrente versus os valores de 
concentração em um gráfi co de coordenadas cartesianas. A curva obtida 
apresenta um comportamento linear na região de concentração de interesse, 
passando pela origem no caso das técnicas clássicas. No caso de técnicas 
mais sensíveis, devido às correntes de fundo, ela pode não passar pela ori-
gem, o que não afeta o uso do método. A concentração é calculada pela 
interpolação da corrente medida da amostra na curva padrão.
Método da adição de padrão. O método da adição de padrão é usado 
com o objetivo de minimizar-se o problema de efeito de matriz. Nesse 
procedimento, a amostra é adicionada à célula polarográfi ca/voltamétrica 
juntamente com o eletrólito de suporte e a corrente referente à espécie 
de interesse (analito) é registrada. A seguir, adiciona-se sobre a solução da 
amostra uma alíquota de alguns microlitros da solução padrão do analito, 
de tal modo que a variação do volume total seja desprezível. Após a adição 
do padrão, lê-se a corrente referente à soma da concentração do analito 
mais a concentração adicional da solução padrão do analito adicionada.
Método do padrão interno ou íon piloto. Em voltametria/polarografi a 
pode-se também usar o método do padrão interno para minimizar o 
efeito de matriz. Nesse método usa-se uma substância padrão diferente 
da substância a ser determinada (analito) que é adicionada à amostra. Essa 
substância (piloto) deve ter um potencial de meia onda ou de pico diferente 
do analito, mas não muito distante, para que não se use uma varredura de 
potencial muito longa. A corrente devido à onda ou ao pico polarográfi co é 
registrada para ambos em um mesmo voltamograma. Assim, assume-se que 
tudo o que afetar o pico (ou onda) do analito afetará também do mesmo 
modo o pico (ou onda) do piloto. É claro que o método pode ser aplicado 
tanto para espécies iônicas quanto moleculares. A concentração do analito 
é determinada pela razão entre a corrente de pico do analito e do íon piloto.
PARA SABER MAIS
Se você se interessou pelo tema e deseja saber mais, consulte os capítulos 
21 e 23 do livro Fundamentos de Química Analítica, 8a Edição, Editora 
Thomson, escritopelos autores Skoog, West, Holler e Crouch.
109
Métodos Eletroanalíticos – Parte II Aula7
CONCLUSÃO
Nessa sessão foi apresentada a defi nição e classifi cação das titulações 
potenciométricas. Foram também apresentadas maneiras de encontrar o 
ponto fi nal destas titulações através dos métodos geométricos e analíticos.
Os métodos eletroanalícos condutimetria e voltametria foram funda-
mentados. Foram apresentados os tipos de voltametria e o tratamento de 
dados que podem ser empregados nesta técnica eletroanalítica.
RESUMO
A titulação potenciométrica consite no acompanhamento da variação do 
potencial de uma cela eletroquímica com a adição de um titulante. A curva 
de titulação se caracteriza por uma variação grande de potencial (ou de pH) 
nas proximidades do ponto fi nal, sendo que esta variação depende, entre 
outros fatores, das concentrações do titulante e do titulado. As titulações 
potenciométricas são aplicáveis em vários tipos de reações, estas devem ser 
estequiométricas, rápidas e completas no ponto de equivalência. O ponto 
fi nal da titulação pode ser encontrado por diferentes formas, sendo que 
as mais empregadas são o método da bissetriz, o método da primeira e da 
segunda derivada e o método de Gran. As técnicas de titulação potenciomé-
trica são largamente aplicadas e podem se basear em vários tipos de reação: 
neutralização ácido-base, precipitação, oxidação-redução e complexação. A 
condutometria mede a condutância elétrica de soluções iônicas. A condução 
da eletricidade através das soluções iônicas se dá à custa da migração de 
íons positivos e negativos, com a aplicação de um campo eletrostático. A 
voltametria é uma técnica eletroanalítica qualitativa e quantitativa que ocorre 
durante a eletrólise da espécie de interesse em uma cela eletroquímica con-
stituída de pelo menos dois eletrodos. O eletrodo de trabalho e o eletrodo 
de referência. Quando o eletrodo indicador é constituído de um eletrodo 
gotejante de mercúrio, a técnica é chamada de polarografi a.. A curva gerada 
pela corrente aplicada entre os dois eletrodos em forma de varredura é 
chamada de voltamograma. A voltametria pode ser classifi cada em voltame-
tria clássica, voltametria de pulso diferencial, voltametria de onde quadrada, 
voltametria cíclica, voltametria de redissolução e voltametria adsortiva de 
redissolução. O tratamento de dados em voltametria é, em geral, de três 
tipos: a curva padrão, a adição padrão e o uso padrão interno.
110
Métodos Instrumentais de Análise 
ATIVIDADES
A polarografi a consiste no emprego do eletrodo gotejante de mercúrio 
como eletrodo de referência. Por que essa técnica pode ser considerada de 
risco eminente ao analista?
COMENTARIO SOBRE AS ATIVIDADES
O eletrodo gotejante de mercúrio é constituído por um reservatório 
de mercúrio conectado a um tubo capilar de vidro com comprimento 
de até 20 cm. O mercúrio, forçado pela gravidade, passa através desse 
tubo, e é gotejada na solução problema. O risco associado a esta técnica 
é devido ao emprego do mercúrio. O mercúrio é um metal pesado 
tóxico, principalmente na forma gasosa. Deve ser manuseado com 
muito cuidado e seu descarte deve ser controlado.
AUTO-AVALIAÇÃO
- Sou capaz de defi nir e classifi car as titulações potenciométricas?
- Consigo entender a localização do ponto fi nal na titulação potenciomé-
trica?
- Entendo os princípios da condutimetria?
- Sinto-me capaz de defi nir os fundamentos da voltametria?
- Distingo os tipos de voltametria?
- Consigo analisar o tratamento de dados em polarografi a e voltametria?
PRÓXIMA AULA
Na próxima aula iremos abordar os aspectos gerais da cromatografi a 
e seus princípios.
111
Métodos Eletroanalíticos – Parte II Aula7
REFERÊNCIAS COMPLETAS:
HARRIS, D. Analise Química Quantitativa. Ed. LTC, 5 ed.; Rio de 
Janeiro, 2001.
SKOOG, D. A.; WEST, D. M.; HOLLER, F. J.; CROUCH, S. R. Funda-
mentos de Química Analítica. Tradução da 8 ed. Americana. Ed. Thomson; 
São Paulo, 2007.
SOUZA, D.; MACHADO S.A.S.; AVACA, L.A. Voltametria de onda 
quadrada. Primeira parte: aspectos teórico. Química Nova, v.26, n. 1, 81-
89, 2003.
SOUZA, D.; CODOGNOTO, L.; MALAGUTTI, A.R. TOLEDO, R.A. 
PEDROSA, V.A. OLIVEIRA, R.T.S.; MAZO, L.H.; AVACA, L.A.; Vol-
tametria de onda quadrada. Segunda parte: aplicações. Química Nova, 
v.27, n.5, 790-797, 2004.
Aula 8
Elisangela de Andrade Passos
CROMATOGRAFIA – INTRODUÇÃO, 
CLASSIFICAÇÃO E PRINCÍPIOS BÁSICOS
META
Discutir a história da Cromatografi a e sua evolução;
entender e classifi car os diferentes tipos de cromatografi a;
entender os princípios básicos que rege a cromatografi a
OBJETIVOS
Ao fi nal desta aula, o aluno deverá:
entender o processo evolutivo da cromatografi a;
saber diferenciar os tipos de cromatografi a;
entender e aplicar os princípios básicos da cromatografi a com o intuito de obter o máximo 
de aproveitamento do sistema cromatográfi co.
PRÉ-REQUISITOS
Conhecimento de equilíbrio químico entre diferentes fases
114
Métodos Instrumentais de Análise 
INTRODUÇÃO
Na aula anterior foram introduzidos os conceitos sobre os seguintes 
métodos eletroanalíticos: Potenciometria; Voltametria; e Condutimetria. 
Foram abordados temas como células eletroquímicas, potenciais em células 
eletroanalíticas e potenciais de eletrodos.
Nesta aula iremos abordar os aspectos gerais da cromatografi a e seus 
princípios. Discutiremos também um pouco da história da cromatografi a 
e sua evolução instrumental. Baseados no equilíbrio químico que acontece 
entre duas fases será possível conceber a teoria básica que rege a cromato-
grafi a e sua utilização para o melhoramento da efi ciência de separações 
cromatográfi cas. 
HISTÓRICO
Historicamente, os métodos de separação tem origem na antiguidade, 
(extração, troca iônica, etc), com a “cromatografi a em papiro”, descrita 
por volta de 50 D.C. Bem mais tarde, já no século XIX, alguns estudos de 
identifi cação de compostos inorgânicos por cromatografi a em papel, real-
izados por Runge foram publicados em um livro em 1850. Neste mesmo 
período, Schönbein e Goppelscröder, introduziram a cromatografi a em 
papel ascendente e em 1889, Beyerlink descreveu a cromatografi a em 
camada delgada. No entanto, foram os estudos de Michael S. Tswett, um 
botânico russo, publicados em 1906 que apresentaram ao mundo a cro-
matografi a. Do grego chroma, com o signifi cado de cor, e “grafi a” também 
do grego graphe, signifi cando escrever. A partir deste período, a pesquisa 
com cromatografi a amplia-se, tornando-se instrumental. Primeiro com a 
cromatografi a gasosa e liquida, e depois todas as variações possíveis entre 
fases estacionárias e fases móveis.
CLASSIFICAÇÃO
A base de todos os tipos de cromatografi a está na partição dos com-
postos da amostra entre uma fase chamada de estacionária e outra, que se 
move através desta, denominada de fase móvel. As várias combinações 
entre fases sólidas, líquidas e gasosas é que permitem a classifi cação desta 
técnica em Cromatografi a Gasosa (CG), a Cromatografi a Líquida (CL) e a 
Cromatografi a com Fluído Supercrítico (CFS) (Tab. 1).
115
Cromatografi a – Introdução, Classifi cação e Princípios Básicos Aula8
Além dessa classifi cação, muitas outras são possíveis, dependendo do 
suporte da fase estacionária (Planar ou Coluna), do tipo de interação dos 
compostos das amostras (adsorção, partição, exclusão, etc.), e ainda do 
fl uxo da fase móvel, natureza da fase móvel (para Cromatografi a Líquida), 
pressão, etc. Além disso, algumas técnicas afi ns, tais como a eletroforese, 
eletroforese capilar e a cromatografi a Eletrocinética Micelar Capilar, per-
mitem sua classifi cação dentro da cromatografi a. 
PRINCÍPIOS DAS SEPARAÇÕES 
CROMATOGRÁFICAS
Embora os mecanismos de retenção para os vários tipos de cromato-
grafi a diferem entre si, todos são baseados no estabelecimento, como já foi 
mencionado, de um equilíbrio dos compostos presentes em uma amostra, 
entre uma fase estacionária e uma fase móvel. A Figura 1 ilustra a separação 
dos componentesde uma amostra em uma coluna cromatográfi ca. 
Supercrítica (CFS) Fluído supercrítico Líquida
 Sólida
Tabela 1. Classifi cação da cromatografi a conforme natureza das fases
Cromatografi a Fase móvel Fase estacionária
Gasosa (CG) Gás Líquida
 Sólida
Líquida (LC) Líquida Líquida
 Sólida
Princípio das separações cromatográfi cas
(Fonte: http://www.slideshare.net/b.cortez/cromatografi a-princpios-cg , acessado em 28/02/2011)
Uma pequena alíquota de amostra é colocada no topo da coluna, re-
cheado com a fase estacionária e adicionada de solvente. Uma vez na coluna, 
a amostra é carregada (eluída) com um solvente apropriado (fase móvel) 
adicionado à coluna. Os componentes individuais da amostra interagem 
diferentemente com a fase estacionária e a fase móvel,
116
Métodos Instrumentais de Análise 
 Am Aest
Assim, podemos escrever uma constante de distribuição entre as duas 
fases, segundo equação (1):
 (1)
Onde [A]est é a concentração da espécie A na fase estacionária no 
equilíbrio e [A]m é a concentração de A na fase móvel. Essa constante 
de equilíbrio é governada pela temperatura, o tipo de composto e as fases 
móveis e estacionárias empregadas na separação. Dessa forma, por exemplo, 
espécies com alto valor de Kc têm maior afi nidade pela fase estacionária, 
e portanto fi carão mais retidas na coluna cromatográfi ca.
A Figura 2 ilustra a distribuição de duas espécies A e B em uma coluna 
cromatográfi ca durante a separação. Se medirmos a concentração da espécie 
que deixa a coluna em um determinado tempo, o gráfi co resultante será 
denominado cromatograma. Note que a medida que ocorre a separação, 
os picos correspondentes aos compostos separados (ou analitos) vão alar-
gando. Esse alargamento, apesar de indesejável, não signifi ca a perda do 
analito, pois a área sob o pico continua a mesma.
m
est
c A
A
K
][
][
=
←→
TEORIA BÁSICA
O alargamento dos picos em um cromatograma (Fig. 2) ocorre devido 
a uma série de fatores, infl uenciando na efi ciência da separação. Baseado 
em alguns parâmetros obtidos no próprio cromatograma, podemos medir a 
efi ciência de uma coluna cromatográfi ca e avaliar os fatores que contribuem 
para isto. Assim, temos:
Distribuição de duas substâncias A e B em uma típica separação cromatográfi ca.
117
Cromatografi a – Introdução, Classifi cação e Princípios Básicos Aula8
Pratos Teóricos (N): A efi ciência de uma separação de uma coluna pode 
ser medida em termos de número de pratos teóricos. Um prato teórico 
pode ser pensado como sendo o equilíbrio de partição que acontece em 
um determinado intervalo de tempo, ou seja, cada “estágio de equilíbrio” 
é chamado de Prato Teórico (Fig. 3).
Baseado nas informações obtidas a partir do cromatograma (Fig. 
4), podemos obter o número de pratos teóricos de uma coluna, ou seja, 
podemos medir sua efi ciência. Quanto maior o número de pratos teóricos 
apresentado por uma coluna, maior será sua efi ciência. Assim sendo, o 
número de pratos teóricos poderem ser obtido da seguinte maneira:
Representação esquemática da série de estágios independentes onde acontece o equilíbrio entre o 
analito dissolvido na fase estacionária e na fase móvel.
Fonte: http://www.slideshare.net/b.cortez/cromatografi a-princpios-cg , acessado em 28/02/2011
Obtenção do número de pratos teóricos a partir dos dados do cromatograma
118
Métodos Instrumentais de Análise 
onde N é o número de pratos de uma coluna, TR é o tempo de reten-
ção de um determinado composto e wb é a largura do pico, medido em 
unidades de tempo.
Altura Equivalente de um Prato Teórico (H): Podemos defi nir como sendo 
a altura de cada estágio de equilíbrio que acontece ao longo de uma sepa-
ração cromatográfi ca. Matematicamente, pode-se escrever a equação (2):
 H = L
N
 (2),
onde L é comprimento da coluna. Uma coluna efi ciente apresenta 
H pequeno, ou seja, quanto menor o H mais efi ciente será a coluna cro-
matográfi ca.
Fator de retenção ou capacidade (k’): Como a medida das concentrações 
do analito A em cada uma das fases é impraticável, podemos obter, a partir 
da equação fundamental e dos dados do cromatograma uma relação entre 
o fator de retenção e o tempo de retenção do analito, como segue (Fig. 5):
Equação Fundamental da Cromatografi a VR = VM + KcVS (3),
onde tR e tM são os tempos de retenção e tempo morto do analito A, 
respectivamente.
Obtenção do fator de retenção ou capacidade a partir dos dados do cromatograma. 
(Fonte: http://www.tu-cottbus.de/zal/zal/prakt/orgaanal.htm acessado em 28/02/2011)
Seletividade (α): Também conhecida como fator de separação, é uma me-
dida da separação entre dois picos em um cromatograma. Se temos dois 
picos A e B, o primeiro com tempo de retenção igual a trA e o segundo com 
o tempo de retenção trB, podemos obter o valor α da seguinte maneira, 
 
rA
rB
MrA
MrB
t
t
tt
tt
=
−
−
=α (4)
119
Cromatografi a – Introdução, Classifi cação e Princípios Básicos Aula8
Resolução (Rs): Assim como a seletividade, é uma medida da separação 
de dois picos em um cromatograma. A resolução, no entanto, leva também 
em consideração a largura dos picos, portanto, torna-se uma ferramenta 
muito mais útil do que a própria seletividade. Considerando dois picos A 
e B, com tempos de retenção trA e trB e largura wA e wB, podemos calcular a 
resolução através da relação:
 
BA
rArB
ww
tt
+
−
=
)(2 (5)
Assim sendo, otimizando todos os parâmetros supracitados, pode-se 
chegar à melhor separação cromatográfi ca possível, com picos bem sepa-
rados e resolvidos.
LEIA MAIS
Para entender as informações acima citadas leia o artigo intitulado 
“Cromatografi a: uma breve revisão“ que estão disponíveis na plataforma. 
Em seguida, faça um resumo sucinto das principais idéias de cada texto.
Rs
CONCLUSÃO
Após uma pequena introdução histórica, nesta aula foram apresentados 
e discutidos os princípios básicos de cromatografi a e a relevância destes na 
melhoria dos processos de separação cromatográfi cas. Foram apresentados 
termos como Resolução, Seletividade, Prato teórico e Altura equivalente 
a um prato teórico. Todos estes termos são fundamentais para entender e 
avaliar a efi ciência da análise por cromatografi a.
RESUMO
Apesar da cromatografi a ter evoluído nos últimos anos, o princípio 
de separação é valido para todos os diferentes tipos de cromatografi a. É 
de fundamental importância o conhecimento dos princípios de equilíbrio 
químico, pois a separação cromatográfi ca nada mais é do que o equilíbrio 
de partição de uma analito entre duas fases, uma móvel e outra estacionária. 
As diferentes combinações entre fases móveis e estacionárias permitem a 
classifi cação da cromatografi a em três grandes grupos: a cromatografi a 
gasosa, a cromatografi a líquida e a cromatografi a com fl uído supercrítico. 
A otimização das condições cromatográfi cas e consequente melhora em sua 
efi ciência pode ser avaliada a partir dos dados presentes no cromatograma, 
que é a resposta gráfi ca do processe cromatográfi co. Parâmetros como 
Pratos Teóricos, Resolução e Seletividade são fundamentais para entender 
e melhorar uma separação em cromatografi a.
120
Métodos Instrumentais de Análise 
ATIVIDADES 
Dois compostos, heptano e tolueno, com tempos de retenção de 15,4 
min e 16,5 min, respectivamente, foram separados em uma coluna empa-
cotada de 1,0 m de comprimento. O tempo de retenção de uma espécie 
não retida foi de 1,8 min. As larguras dos picos medidas em suas bases 
foram 1,15 min para o heptano e 1,20 min parao tolueno. Com base nes-
sas informações, calcule:
a) A resolução dos picos
b) O número de pratos teóricos em relação ao heptano
c) O fator de retenção k’ para o tolueno
COMENTARIO SOBRE AS ATIVIDADES
a) Dado a equação da resolução, podemos substituir os valores dos 
tempos de retenção dos dois analitos (Heptano e Tolueno) e suas 
respectivas larguras. Vale lembrar que, dado os valores de retenção, 
verifi camos que o heptano é o primeiro composto a deixar a coluna, 
portanto, na equação, seu tempo será representado por trA e sua largura 
wA , enquanto que o tolueno terá seu tempo de retenção descrito como 
trB e largura wB. Dessa forma, substituindo os valores e resolvendo a 
questão, temos:
 
b) Como o número de pratos teóricos depende de um único pico 
no cromatograma, podemos calculá-lo em função do heptano. Uma 
alternativa seria calcular para ambos os analitos e obter a média. Para o 
heptano, precisamos apenas do seu tempo de retenção e da largura do pico. 
Prontamente obtemos esse valores das informações fornecidas, assim:
 
c) Apesar de relacionar a quantidade de analito entre duas fases, o 
fator de retenção de um determinado composto é função apenas do 
seu tempo de retenção e do tempo de retenção de um composto não 
retido (tempo morto), assim, utilizando os valores dados, temos:
 
k ' = (16, 5 1,8)
1,8
= 8, 2
 
(
-
(
121
Cromatografi a – Introdução, Classifi cação e Princípios Básicos Aula8
AUTO-AVALIAÇÃO
- Entendo o processo evolutivo da cromatografi a?
- Diferencio os tipos de cromatografi a e entender a razão de sua classifi -
cação?
- Consigo entender e aplicar os princípios básicos da cromatografi a?
PRÓXIMA AULA
Na próxima aula discutiremos as características da instrumentação 
moderna para cromatografi a líquida e gasosa 
REFERÊNCIAS
SKOOG, D. A.; WEST, D. M.; HOLLER, F. J.; CROUCH, S. R. Fun-
damentos de Química Analítica. Tradução da 8 ed. Americana. Ed. 
Thomson; São Paulo, 2007.
CHRISTIAN, G.D. Analytical Chemistry, 6 ed. Ed. John Wiley & Sons 
Inc, EUA, 2004.
KEBBEKUS, B.B.; MITRA, S. Environmental Chemical Analysis. 1a Ed-
ição. Ed. CRC press company, EUA, 1998. 
DEGANI, A.L.G.; CASS, Q.B.; VIEIRA, P.C. Cromatografi a: uma breve 
revisão. Química Nova na Escola, n.7, 1998.
Aula 9
Elisangela de Andrade Passos
CROMATOGRAFIA GASOSA, 
CROMATOGRAFIA LÍQUIDA E 
SUAS APLICAÇÕES
META
entender os princípios da Cromatografi a gasosa e sua instrumentação;
entender os princípios da Cromatografi a líquida de alta efi ciência, seus diferentes tipos e 
instrumentação;
estudar as fases estacionárias e colunas para cromatografi a;
estudar as aplicações da cromatografi a.
OBJETIVOS
Ao fi nal desta aula, o aluno deverá:
conhecer os princípios da cromatografi a gasosa e líquida, suas diferenças, vantagens e 
desvantagens;
conhecer as diferentes fases estacionárias utilizadas em cromatografi a;
conhecer os componentes básicos de uma cromatógrafo;
conhecer as possíveis aplicações da cromatografi a.
PRÉ-REQUISITOS
Conhecimento dos princípios básicos da cromatografi a.
124
Métodos Instrumentais de Análise 
INTRODUÇÃO
Na aula anterior foram abordados os aspectos gerais da cromatografi a 
e seus princípios. Foram discutidos um pouco da história da cromatografi a, 
sua evolução instrumental a efi ciência das separações cromatográfi cas.
Nesta aula iremos abordar os aspectos gerais da cromatografi a gasosa 
e líquida. Iremos conhecer quais são os principais componentes de um cro-
matógrafo e suas implicações nas análises. Também veremos os diferentes 
tipos de fases estacionárias que são utilizadas em cromatografi a gasosa e 
líquida e suas aplicações. Por fi m, iremos abordar sucintamente as várias 
aplicações da técnica e entender quando usar a cromatografi a gasosa em 
detrimento à cromatografi a líquida e vice versa.
CROMATOGRAFIA GASOSA
Vimos na aula anterior que o princípio básico da cromatografi a é a 
partição de um composto entre duas fases, uma móvel e outra estacionária. 
Vimos também que a classifi cação dos tipos de separações cromatográfi cas 
é devido à fase móvel. Dessa forma, quando falamos de cromatografi a 
gasosa, devemos entender que a fase móvel é um gás e a fase estacionária 
pode ser um líquido ou sólido.
Assim sendo, em cromatografi a gasosa, o eluente ou fase móvel é um 
gás inerte, geralmente hélio, hidrogênio e nitrogênio. Na verdade, o efeito 
do gás de arraste na separação é mínimo, pois esta é governada mais pela 
volatilidade de cada componente de uma amostra e sua interação com a 
fase estacionária.
Basicamente, podemos considerar que um sistema para cromatografi a 
gasosa consiste de três itens básicos: Um sistema de injeção, uma coluna e 
seu controlador de temperatura e um detector. Dessa forma, uma amostra 
contendo os componentes a serem separados é colocada ou injetada em 
uma coluna. Esta por sua vez vai separar estes componentes enquanto os 
mesmos são transportados pelo gás de arraste, chegando ao detector, que 
fará um registro daquilo que chega até ele, normalmente relacionado à sua 
quantidade. Devido a sua característica, a cromatografi a gasosa deve ser 
utilizada quando os componentes a ser separado possuírem boa volatilidade 
ou possam ser convertidos em compostos voláteis. Isto porque, para que 
haja a separação, ou melhor, para que os analitos não fi quem totalmente 
retidos na fase estacionária, os mesmos deverão eventualmente estar na fase 
móvel (equilíbrio de partição). Por isso a importância de um controlador de 
temperatura para a coluna, pois a volatilidade é diretamente proporcional 
ao aumento da temperatura, isto é, quanto mais quente, maior a quantidade 
de uma substância que passa da fase líquida para a fase gasosa. 
125
Cromatografi a gasosa, cromatografi a líquida e suas aplicações Aula9
INSTRUMENTAÇÃO
Como vimos anteriormente, um cromatógrafo gasoso pode ser dividido 
em três componentes principais, um sistema de injeção, uma coluna e seu 
controlador de temperatura (forno) e um detector. Claro que, por ser a 
fase móvel uma gás, precisaremos também de uma reservatório para o gás 
de arraste. Podemos ter também, associado ao detector um processador 
(computador). Além disso, dependendo do detector utilizado, este pode ou 
não necessitar de mais gases para o seu funcionamento (Fig. 1)
Componentes de uma cromatógrafo gasoso. Reservatório do gás de arraste – A; Injetor – B; Coluna 
e forno – C; Detector – D; Processador do sinal do Detector – E.
Fonte: http://hiq.linde-gas.com.br/international/web/lg/br/like35lgspgbr.nsf/repositorybyalias/
ana_meth_gc/$fi le/GC_principle.gif acessado em 03/03/2011
Gás de arraste (fase móvel): Um gás de arraste tem que possuir certas car-
acterísticas, porém a mais importante é, como citado anteriormente, ser 
inerte. Um gás inerte será aquele que não reage com a amostra nem com 
a fase estacionária nas temperaturas utilizadas na separação. Além disso, 
deve ter alto grau de pureza, preferencialmente barato e compatível com o 
detector utilizado. Normalmente em cromatografi a gasosa são utilizados 
como gás de arraste o Hélio, o Hidrogênio ou o Nitrogênio.
Injetor: Um bom sistema de injeção, capaz de introduzir na coluna com 
boa reprodutibilidade uma pequena quantidade de amostra, é fundamental 
no processo de separação cromatográfi co. O injetor mais comum utilizado 
em cromatografi a gasoso é o Injetor do tipo Split-Splitless (Fig. 2). Esta 
porta de injeção é constituída por um septo (rubber septum), pelo qual o 
dispositivo de descarga da amostra passa (por exemplo, uma micro-seringa), 
um insertor (liner), utilizado para proteger a câmara de vaporização (va-
126
Métodos Instrumentais de Análise 
pourisation chamber), a entrada do gás de arraste (Carrier gas inlet), a saída 
de purga do septo (septum purge outlet) e a saída para a válvula de Split 
(Split outlet). Este injetor tem como função principal vaporizar a amostra, 
fazendo com que parte dela seja introduzida na coluna.
Além deste tipo de injetor,outros tantos são utilizados, com menor 
frequência, em cromatografi a gasosa, tais como Purga e Armadilha (purge 
and trap), Dessorção Térmica (termal desorption), Pirolisador, entre outros. 
Colunas: Podemos dizer que a coluna é o coração do processo de separação. 
Em sistemas de cromatografi a gasosa, elas estão inseridas em um forno 
de temperatura variável. Podem ser classifi cadas de acordo com o tipo de 
tubo e empacotamento (Fig. 3)
Injetor tipo Split-Splitless
http://teaching.shu.ac.uk/hwb/chemistry/tutorials/chrom/splitinj.gif acessado em 03/03/2011
Tipos de colunas para sistemas de cromatografi a líquida
127
Cromatografi a gasosa, cromatografi a líquida e suas aplicações Aula9
Normalmente, a decisão entre o uso de uma coluna empacotada ou 
coluna aberta está baseado no tipo de amostra a ser estudada. Quando há 
necessidade de determinação de gases e moléculas muito voláteis, tem-se 
preferência pelo uso de colunas empacotadas, pois estas apresentarão mel-
hores resultados de resolução, por exemplo. Outro fator onde é preferível 
o uso de colunas empacotadas é a concentração da amostra. Se a amostra 
for muito concentrada no analito que se quer determinar, então opta-se 
pelo uso de coluna empacotada. Por outro lado, quando temos amostras 
complexas e com baixa concentração, utilizamos colunas tubulares, ou 
melhor, conhecidas como colunas capilares.
O termo coluna capilar surge devido ao seu pequeno diâmetro. En-
quanto as colunas empacotadas pode ter até 5 mm de diâmetro, as colunas 
capilares possuem valores típicos de diâmetro em torno de 0,32 mm. Devido 
ao seu avanço e a possibilidade de uma infi nidade de fases estacionárias, 
as colunas capilares são dominantes em sistemas cromatográfi cos gasosos, 
deixando as colunas empacotadas restritas às determinações de gases e 
compostos muito voláteis.
As colunas capilares são revestidas com uma película de Poliimida, o 
que confere às colunas grande fl exibilidade. Internamente, elas possuem 
uma fi na camada de fase estacionária (espessura variando entre 0,1 e 10 
μm), que pode ser sólida ou líquida. É graças às inúmeras possibilidades de 
revestimentos (fases estacionárias), que a cromatografi a gasosa com coluna 
capilar encontra uma vasta aplicabilidade (Tab. 1)
Fase Estacionária Nome comercial Temperatura máxima (oC)
Tabela 1. Algumas fases estacionárias líquidas utilizadas em colunas capilares
Polietileno Glicol Carbowax 20M 250
Polidimetilsiloxano OV-1, HP1 350
5% fenil-
polidimetilsiloxano 
OV-3, DB5 350
OV-17 25050% fenil-
polidimetilsiloxano
OV-210 20050% trifl uorpropil 
polidimetilsiloxano
Detectores: Após o analito atravessar a coluna, ele é direcionado para 
um ou mais detectores. Sua passagem ou chegada ao detector produz um 
sinal que é proporcional à quantidade ou concentração presente no detector 
em um dado momento. O sinal produzido, que varia entre os diferentes 
tipos de detectores, é escritos na forma de um gráfi co, denominado de cro-
128
Métodos Instrumentais de Análise 
matograma, que mostra a magnitude do sinal versus o tempo. Ou seja, como 
vimos na aula anterior, o pico cromatográfi co informará além da quantidade 
de material correspondente ao analito, o seu tempo de retenção na coluna. 
A resposta de um detector varia de acordo com a classe de compos-
tos analisados. O detector de condutividade térmica, por exemplo, é de-
nominado de detector universal, pois pode ser utilizado para a detecção de 
qualquer composto. Já o detector fotométrico de chamas, é utilizado para 
a determinação de compostos contendo enxofre e/ou fósforo. 
Independente do tipo de detector, as características fundamentais que 
eles devem apresentar são: Alta sensibilidade, estabilidade, boa linearidade 
e de preferência que tenha um volume interno pequeno. 
A seguir são apresentados alguns detectores, seu princípio de análise 
e aplicações (Tab. 2)
Tabela 2. Comparação entre alguns detectores utilizados em Cromatografi a gasosa.
Seletivo para 
aromáticos
Detector Princípio Aplicação
TCD
Detector de condutividade 
térmica
Mudança de condutividade Universal
FID
Detector de ionização em 
chama
Queima e ionização Universal para 
 hidrocarbonetos
ECD
Detector de captura 
de elétrons
Compostos eletronegativos
capturam elétrons
PID
Detector de fotoionização
Seletivo para 
halogênios
Compostos ionizados 
por luz UV
LEIA MAIS
Para entender as informações acima citadas leia o artigo intitulado 
“Acoplamento cromatografi a gasosa - espectrometria de absorção atômica 
em estudos de especiação: uma revisão“ que estão disponíveis na plataforma. 
Em seguida, faça um resumo sucinto das principais idéias de cada texto.
CROMATOGRAFIA LÍQUIDA
A cromatografi a líquida, tal qual vimos anteriormente, é também um 
processo onde a separação de um composto ocorre pelo equilíbrio deste 
entre duas fases. Neste caso, entre uma fase estacionária sólida ou líquida e 
129
Cromatografi a gasosa, cromatografi a líquida e suas aplicações Aula9
uma fase móvel líquida. Historicamente, a cromatografi a líquida não neces-
sita necessariamente de uma instrumentação adequada, bastando dispor de 
uma coluna recheada com a fase estacionária por onde passa a fase móvel. 
No entanto, devido os avanços tecnológicos, muito tem sido desen-
volvido em relação a técnica cromatográfi ca, e não seria a Cromatografi a 
Líquida a única a não experimentar esse desenvolvimento. Por isso, ela é 
conhecida normalmente como Cromatografi a Líquida de Alta Efi ciência 
(CLAE). Este fato, por si só, torna a cromatografi a líquida de alta efi ciência 
o tipo mais versátil e mais amplamente empregado de cromatografi a por 
eluição.
O tipo e classifi cação de cromatografi a líquida de alta efi ciência é 
geralmente defi nido pelo mecanismo de separação ou pelo tipo de fase 
estacionária (Tab. 3).
Tabela 3. Classifi cação simplifi cada da cromatografi a líquida
Partição entre líquidos 
imiscíveis
Classifi cação Fase Estacionária Mecanismo de Separação
 Troca iônica Resina de troca iônica Troca Iônica
Exclusão por tamanho Gel polimérico Filtração
Líquido-líquido ou partição Líquido Adsorvido em 
um sólido
Líquido-sólido ou adsorção Sólido Adsorção
Podemos ainda ampliar a classifi cação da cromatografi a líquida de 
alta efi ciência de partição com base nas polaridades relativas das fases 
estacionária e móvel. Dessa forma, temos: Cromatografi a de fase normal, 
onde a fase estacionária é polar e a fase móvel é apolar e a Cromatografi a 
em fase reversa, onde a fase estacionária é apolar e a fase móvel é polar.
INSTRUMENTAÇÃO
A Cromatografi a Líquida de Alta Efi ciência é um tipo de cromatogra-
fi a que emprega uma fase móvel líquida e uma fase estacionária fi namente 
dividida. Por esta razão, a cromatografi a líquida requer o uso de equipa-
mentos sofi sticados capazes de suportar altas pressões. Basicamente, um 
cromatógrafo líquido pode ser dividido em 5 partes: Reservatório e sistema 
de tratamento de solventes; Sistema de bombeamento; Injetor; Coluna e 
Detector (Fig. 4)
130
Métodos Instrumentais de Análise 
Reservatório e Sistema de Tratamento de Solventes: o reservatório consiste 
em um ou mais recipiente onde o solvente utilizado como fase móvel é 
armazenado e o sistema de tratamento consiste em um aparelho degas-
eifi cador, que retira os gases dissolvidos na fase móvel. Quando apenas 
um solvente é utilizado ou quando dois ou mais solventes são utilizados 
em proporções fi xas durante toda a separação, esta é chamada de eluição 
isocrática. Quando a mistura de solventes varia durante a análise, é chamada 
de eluição gradiente.
Sistema deBombeamento: É um sistema de uma ou mais bombas que geram 
altas pressões, com boa reprodutibilidade de vazão, resistência à corrosão, 
etc. Há três tipos básicos de bombas utilizadas em cromatografi a líquida 
de alta efi ciência: a de seringa acionada por rosca; a bomba recíproca e a 
bomba pneumática de pressão constante. 
Injetor: O método mais empregado em cromatografi a líquida de alta 
efi ciência para introdução da amostra é baseado em um sistema de alça de 
amostragem, onde um determinado volume é colocado na alça e depois 
liberado para a coluna através da mudança da direção do fl uxo da fase móvel. 
Esse sistema de alça também é empregado mesmo quando o equipamento 
dispõe de auto-amostrador. 
Coluna: Assim como na cromatografi a gasosa, existe uma variedade imensa 
de colunas para cromatografi a líquida. Estas colunas consistem de um tubo 
de aço inoxidável recheado com a fase estacionária. Por esta razão, varia em 
comprimento, diâmetro, tamanho de partícula e tipo de fase estacionária, 
dependendo da aplicação. Uma coluna analítica típica para cromatografi a 
liquida de alta efi ciência tem entre 10 e 30 cm de comprimento, 0,4 – 1,0 cm 
de diâmetro e tamanho de partícula 3-5 μm. Já as colunas preparativas são 
mais robustas, com diâmetro que pode chegar a 5 cm. As fases estacionária 
mais utilizadas em cromatografi a em fase reversa são as de sílica ligada a 
cadeias carbônicas de 18 ou 8 átomos (C18 ou C8, respectivamente) e em 
fase normal a de sílica. 
Detector: Um detector ideal deve ser sensível a pequenas concentrações de 
todos os analitos, fornecer uma resposta linear e não causar alargamento 
dos picos eluídos. Além disso, ele deve ser insensível às variações de tem-
peratura e composição do solvente. Os tipos de detectores mais utilizados 
em cromatografi a líquida são os de índice de refração, muito utilizado na 
Esquema de um sistema de cromatografi a líquida de alta efi ciência
131
Cromatografi a gasosa, cromatografi a líquida e suas aplicações Aula9
determinação de açucares; fl uorescência, para determinação de compostos 
aromáticos e arranjo de fotodiodo, que vem substituindo o UV-VIS, na 
determinação de compostos que absorvem a radiação ultravioleta ou visível.
APLICAÇÕES DA CROMATOGRAFIA
A cromatografi a é um método empregado de forma ampla e que per-
mite a separação, identifi cação e determinação de componentes químicos 
em misturas complexas. Nenhum outro método é tão efi caz e de aplicação 
tão generalizada quanto à cromatografi a. Ela permite que sejam determi-
nados diversos compostos em uma única análise. É muito utilizada na in-
dústria alimentícia, no controle de qualidade de seus produtos, na indústria 
farmacêutica, para separação de princípios ativos. É também utilizada para 
o monitoramento ambiental e em indústria de petróleo. Enfi m, é infi ndável 
o número de possíveis aplicações da cromatografi a, e este número continua 
crescendo.
PARA SABER MAIS
Se você se interessou pelo tema e deseja saber mais, consulte os capítulos 
31 e 32 do livro Fundamentos de Química Analítica, 8a Edição, Editora 
Thomson, escrito pelos autores Skoog, West, Holler e Crouch.
CONCLUSÃO
O advento da cromatografi a gasosa e cromatografi a líquida tem trazido 
inúmeros benefícios à indústria e à pesquisa. Suas várias possibilidades, onde 
é possível analisar desde o conteúdo de gases presentes na atmosfera até 
a concentração de um determinado princípio ativo em um novo medica-
mento, nos remete a pensar como isso tudo seria feito sem o auxílio desta 
técnica. Assim sendo, vimos que as determinações cromatográfi cas são de 
fundamentais importância para a ciência hoje em dia.
RESUMO
Devido a sua aplicação, podemos dividir a cromatografi a em gasosa e 
líquida. A primeira faz uso de uma fase móvel gasosa, enquanto a segunda, a 
fase móvel é líquida. Em ambas, a fase estacionária pode ser sólida ou líquida, 
sendo este líquido, muitas vezes, ligado a um sólido. Um equipamento para 
cromatografi a pode ser dividido em 3 partes: Um sistema de injeção, uma 
132
Métodos Instrumentais de Análise 
coluna de separação e um detector. Claro que as necessidades tecnológicas 
ampliam um instrumento com muitas outras partes, como por exemplo, um 
processador para o sinal do detector. A sílica é de fundamental importância 
em cromatografi a, seja como parte da estrutura das colunas capilares em 
cromatografi a gasosa, ou como fase estacionária em cromatografi a líquida. 
Não obstante suas diferenças, a cromatografi a encontra vasta aplicação, isto 
muito provavelmente à sua grande versatilidade dado os diferentes tipos 
possíveis de fases móveis e estacionárias.
ATIVIDADES 
1. Qual a diferença entre cromatografi a gás-líquido e cromatografi a gás-
sólido?
2. Quando devo usar uma coluna preparativa em cromatografi a líquida de 
alta efi ciência?
COMENTARIO SOBRE AS ATIVIDADES
1. Ambas são classifi cadas como cromatografi a gasosa por possuírem 
um gás como fase móvel, no entanto, na cromatografi a gás-líquido, a 
fase estacionária é um líquido (polidimetilsiloxano, por exemplo). Sua 
separação baseia-se no princípio de partição entre a fase móvel e a fase 
estacionária. Já na cromatografi a gás-líquido, a fase estacionária é um 
sólido e a adsorção tem papel importante na separação.
2. Por defi nição, uma coluna preparativa, como o próprio nome nos 
remete a pensar, é uma coluna onde o processo de separação tem como 
objetivo isolar, em grande quantidade, uma determinada porção da 
amostra ou um único analito. Assim sendo, se existe a necessidade de 
separar um princípio ativo de um determinado extrato de planta para 
testes bioquímicos, uma grande quantidade destes compostos precisa 
ser isolada, digamos, alguns miligramas. É nessa situação que se faz 
uso de coluna preparativa, lembrando é claro que, o instrumento deve 
ser capaz de suportar grandes pressões pois as colunas preparativas 
são muito maiores do que as colunas analíticas
133
Cromatografi a gasosa, cromatografi a líquida e suas aplicações Aula9
AUTO-AVALIAÇÃO
- Entendo os princípios da cromatografi a gasosa e líquida, suas diferenças, 
vantagens e desvantagens?
- Consigo diferenciar as fases estacionárias utilizadas em cromatografi a?
- Sinto-me capaz de apontar quais são os componentes básicos de um 
cromatógrafo?
- Conheço as possíveis aplicações da cromatografi a?
PRÓXIMA AULA
Na próxima aula discutiremos os métodos de preparo de amostra para 
análise instrumental.
REFERÊNCIAS
SKOOG, D. A.; WEST, D. M.; HOLLER, F. J.; CROUCH, S. R. Fun-
damentos de Química Analítica. Tradução da 8 ed. Americana. Ed. 
Thomson; São Paulo, 2007.
CHRISTIAN, G.D. Analytical Chemistry, 6 ed. Ed. John Wiley & Sons 
Inc, EUA, 2004.
KEBBEKUS, B.B.; MITRA, S. Environmental Chemical Analysis. 1a Ed-
ição. Ed. CRC press company, EUA, 1998. 
CAMPOS R.C.; GRINBERG, P. Acoplamento cromatografi a gasosa - 
espectrometria de absorção atômica em estudos de especiação: uma revisão 
Química Nova, v.24, n.2, p.220-227, 2001.
Aula 10
Elisangela de Andrade Passos
PREPARO DE AMOSTRAS PARA 
ANÁLISE INSTRUMENTAL
META
Discutir as técnicas para preparo de amostras para a análise instrumental;
Entender os métodos de extração de analitos orgânicos;
Entender os métodos de extração de metais.
OBJETIVOS
Ao fi nal desta aula, o aluno deverá:
entender as diferentes técnicas de preparo de amostras para análise instrumental;
saber diferenciar os tipos de preparo de amostras para análise de compostos orgânicos;
entender os diferentes tipos de métodos de extração de metais.
PRÉ-REQUISITOS
Conhecimento das técnicas instrumentais de análise.
136
Métodos Instrumentais de Análise 
INTRODUÇÃO
Na aula anterior foram abordados os aspectos gerais da cromatogra-
fi a gasosa e líquida e os principais componentes de um cromatógrafo e 
suas implicações nas análises. Também vimos os diferentes tipos de fases 
estacionárias que são utilizadas em cromatografi a gasosa e líquida e suas 
aplicações.
Nesta aula iremos abordar os aspectos geraisdo preparo de amostras 
para análise instrumental. A preparação de amostras para análise é o passo 
subsequente após as amostras terem sido coletadas e armazenadas. Normal-
mente, a coleta da amostras, que é um passo fundamental para o processo 
analítico, ocorre após meticuloso planejamento, que levam em consideração 
condições climáticas, amostradores, número de réplicas, entre outros aspec-
tos. Muito raramente uma amostra coletada pode ser diretamente analisada, 
por isso a importância do seu preparo, que normalmente é o fator limitante 
na velocidade de geração dos resultados. É nesta etapa também que muitos 
dos erros de análise podem acontecer, por isso a importância de entender e 
saber aplicar os diferentes tipos de preparo de amostras para os diferentes 
tipos de analitos e de análise instrumental.
TÉCNICAS DE EXTRAÇÃO
Como vimos, a preparação de amostras é o passo entre a amostragem 
e a análise. Este é o ponto onde os analitos são transferidos de uma matriz 
amostral para uma forma possível de análise instrumental. Um método de 
extração deve, preferencialmente, ser rápido, simples, barato e boa repetibi-
lidade. É sabido, no entanto, que dependendo da complexibilidade da matriz 
amostral, esses atributos de extração podem ser inatingíveis, principalmente 
quando os analitos a serem estudados estão em baixas concentrações. Nesses 
casos, o analista deve fi car atento à contaminação, evitando-a com alguns 
simples procedimentos, a saber:
- minimizar o manuseio da amostra
- usar o mínimo possível de aparato laboratorial
- manter a área de preparo limpa
- usar o mínimo possível de reagentes/solventes
A seguir (Fig. 1) são apresentados alguns métodos de extração para 
diferentes tipos de amostras.
137
Preparo de amostras para análise instrumental Aula10
EXTRAÇÃO DE COMPOSTOS ORGÂNICOS DE 
AMOSTRAS LÍQUIDAS
Basicamente, para extração de compostos orgânicos de amostras 
líquidas, dois métodos são bastante difundidos e empregados: A extração 
líquido-líquido e em fase sólida. Vejamos
Extração líquido-líquido (ELL): É o método mais popular de extração 
de compostos orgânicos de amostras líquidas, principalmente a água. É 
empregado para analitos que têm baixa volatilidade e não são passíveis de 
extração pelo método direto de purga e armadilha (Purge and Trap) ou pela 
amostragem direta a atmosfera acima da amostra (Headspace). Esse tipo 
de extração baseia-se na distribuição no analito entre duas fases distintas 
(Eq. 01), a amostra aquosa e um solvente orgânicos imiscível.
 D = Cso
Caq
 (1),
onde D é o coefi ciente de partição ou distribuição, Cso e Caq representam 
a concentração do analito no solvente orgânico e na fase aquosa, respectiva-
mente. Pela equação acima, vemos que quanto maior o volume de solvente 
orgânico utilizado, maior será a quantidade do analito no mesmo, pois D 
deve permanecer constante. Se conhecermos o coefi ciente de partição D, 
podemos determinar qual a fração de analito (FA) extraído pelo solvente, 
segundo a Equação (2):
FA = (CsoVso)
(CsoVso+CaqVaq
= 1
1+CaqVaqCsoVso
= 1
1+Vr D
 (2),
Métodos de extração de analitos de interesse a partir de diferentes matrizes.
138
Métodos Instrumentais de Análise 
onde Vr é a razão entre o volume da fase aquosa e o volume da fase 
orgânica.
Geralmente, uma simples extração líquido-líquido não é sufi ciente para 
recuperar todo o analito para uma determinada análise. Por isso, frequent-
emente, é realizada sucessivas extrações. Após a primeira extração, a quan-
tidade de analito remanescente na fase aquosa deve ser 1 - FA. Lembre-se 
que, mantido os volumes de extração, a porcentagem do analito extraído 
em cada passo será o mesmo, fazendo com que, a cada extração, mais e 
mais analito seja separado para a fase orgânica.
A instrumentação mais simples para a extração líquido-líquido é o funil 
de separação, que dispõe de uma válvula em sua parte inferior que permite 
a retirado do líquido mias denso (Fig. 2).
Funil de separação para extração líquido-líquido.
(Fonte: http://www.prof2000.pt/users/anitsirc/decant.%20em%20funil.gif acessado em 
08/03/2011)
Extração em Fase Sólida (EFS): Também conhecida como extração 
líquido-sólido, ela baseia-se na retenção dos analitos de interesse por um 
adsorvente sólido. Neste tipo de extração, um tubo é recheado com o ad-
sorvente (cartucho de EFS), pelo qual a amostra líquida é passada. Uma vez 
terminada a passagem da amostra líquida pelo cartucho de EFS, o analito 
que fi cou retido no mesmo é recuperado pela passagem de uma pequena 
quantidade de solvente, que retira o analito pré-concentrado no cartucho 
de EFS e o transfere para um solvente orgânico (Fig. 3).
139
Preparo de amostras para análise instrumental Aula10
Da mesma forma que a extração líquido-líquido, a separação dos anali-
tos por EFS é regida pela partição do composto de interesse entre duas 
fases, uma aquosa, contendo a amostra e a outra sólida, que irá adsorver 
os analitos. Como vimos na Figura 3, o processo é bastante simples e traz 
uma série de vantagens sobre a extração líquido-líquido, pois esta técnica é 
rápida; não consome grandes quantidades de solventes orgânicos; a etapa 
de concentração do solvente, quando necessária, também é rápida; oferece 
maior seletividade e precisão, devido aos diferentes tipos de adsorventes; 
e gera menor resíduo pós extração.
Micro-Extração em Fase Sólida (SPME): a sigla SMPE vem do inglês, Solid 
Phase Micro Extraction. Esta é uma técnica de extração razoavelmente nova 
e utiliza uma fi bra revestida com um material polimérico para a extração 
dos compostos de interesse. Esse fato, por si só, já demonstra a grande 
vantagem de utilizar esse tipo de extração, pois existe uma infi nidade de 
revestimento para uma grande gama de analitos orgânicos. Além disso, 
não utiliza solvente orgânico, pois os analitos são adsorvidos na fi bra, que 
é levada diretamente ao instrumento de análise, como mostra a Figura 4.
Modelo esquemático de uma extração em fase sólida. 1. Column Solvation (solvatação da coluna/
condicionamento); 2. Sample Loading (Adição da amostra); 3. Column Washing (lavagem da coluna); 
4. Target Compound Elution (Eluição dos compostos de interesse); Eluted interferentes (Interfer-
entes eluídos); Target Compound (Composto alvo/de interesse).
(Fonte:http://www.biotage.com/graphics/9223.jpg acessado em 08/03/2011)
140
Métodos Instrumentais de Análise 
EXTRAÇÃO DE COMPOSTOS ORGÂNICOS DE 
AMOSTRAS SÓLIDAS
A extração de analitos de amostras sólidas normalmente é mais dispen-
diosa do que as extrações em amostras líquidas. Isso de deve ao fato de que 
os analitos em amostras sólidas estão mais ligados à matriz amostral. Desta 
forma, geralmente um etapa de redução do tamanho de partículas (mac-
eração, moagem, etc.) é fundamental para a extração de amostras sólidas.
Extração por Soxhlet: Basicamente, neste tipo de extração, a amostra sólida 
é imersa diversas vezes em um solvente extrator, que vai concentrando o 
extrato (Fig. 5).
Etapas envolvidas em uma micro-extração em fase sólida.
(Fonte: http://www.scielo.br/img/fbpe/qn/v22n2/1113f1.gif acessado em 08/03/2011)
Extrator Soxhlet
(Fonte: http://www.qmc.ufsc.br/organica/exp7/images/anim_soxhlet.gif acessado em 08/03/2011)
141
Preparo de amostras para análise instrumental Aula10
Neste aparato de extração, a amostra seca é colocada em um cartucho 
que na câmara de extração. O Solvente que é destilado do reservatório é 
levado para a câmara de extração, preenchendo-a gradualmente, até o seu 
nível atingir o sifão, que retornará o solvente, para o seu reservatório. Dessa 
forma, a amostra é por várias vezes colocadas em contato com o solvente 
destilado e retorna para o reservatório, onde os compostos extraídos são 
concentrados.
Extração por solvente acelerada: Assim como cozinhar alimentos sob 
alta pressão e temperatura acelera o processo de cozimento, a extração de 
analitos de uma amostra sólida a altas pressõese com temperatura acima do 
ponto de ebulição do solvente de extração acelera e melhora a extração de 
compostos de amostras sólidas. Para isso, já existe instrumentação (Fig. 6).
Aparato de extração por solvente acelerada. 1 – Reservatório nitrogênio gasoso; 2 – Bomba de 
pressurização; 3 – Válvula; 4 – Forno; 5 – Célula de extração; 6 – Frasco coletor; 7 – Manômetro.
(Fonte: http://www.scielo.br/img/revistas/jbchs/v20n5/a16fi g01.gif acessado em 08/03/2011)
Neste tipo de instrumento, a amostra sólida seca é colocada em uma 
célula extratora, onde é colocado solvente sob pressão e aquecido. O tempo 
de extração, dependendo do analito, pode ser de alguns minutos. A efi ciência 
de extração também é aumentada devido às altas pressões e temperaturas, 
pois o solvente tem melhor contato com a matriz da amostra.
Extração por Ultrassom: A extração utilizando ultrassom é outra técnica 
bastante difundida para amostras sólidas. O processo ultrassônico permite 
que o solvente extrator tenha maior contato com a matriz da amostra. A van-
tagem do uso do ultrassom é que ele permite que sejam realizadas dezenas 
de extrações simultâneas com baixo custo, pois o banho ultrassônico per-
mite a acomodação de diversos frascos extratores ao mesmo tempo. Além 
de ser mais rápida do que a extração por soxhlet, a efi ciência de extração 
é comparável a este, e melhor quando se trata de compostos semivoláteis.
Extração com fl uído supercrítico: Um fl uído supercrítico é uma substância 
acima de sua temperatura e pressão crítica. Por apresentar características 
de gás e solvente, simultaneamente, esse tipo de fl uido é muito atrativo 
142
Métodos Instrumentais de Análise 
como extrator. Pela necessidade de altas temperaturas e pressões, também 
requer, como a extração por solvente acelerada, equipamentos especiais 
para sua realização. Basicamente, o fl uído supercrítico mais comumente 
utilizado é o CO2, e a instrumentação se resume em um reservatório deste, 
uma bomba de pressurização e uma célula de extração. Após a extração, 
o CO2, que a temperatura ambiente é um gás, é dissipado, permanecendo 
apenas o extrato desejado.
TRATAMENTO PÓS-EXTRAÇÃO
Após a extração por solvente, muitas vezes existe a necessidade de 
redução do volume para a análise instrumental. Em função disto faz-se a 
evaporação do excesso de solvente extrator. Isso pode ser feito num evapo-
rador rotativo ou sob fl uxo de nitrogênio, dependendo da quantidade e do 
tipo de analito que se quer determinar. Depois da redução do volume, pode 
ou não haver a necessidade de limpeza da amostra. Isso depende do tipo 
de matriz e do analito, pois muitas vezes, durante o processo de extração, 
centenas de compostos, além do analito de interesse, podem ser extraídos. 
Normalmente, a limpeza da amostra envolve o uso de uma coluna recheada 
com alguma fase estacionária que retém o analito de interesse, que pode 
ser recuperado com um segundo solvente de extração, ou pelo contrário, 
a fase estacionária pode reter os interferentes, deixando o analito pronto 
para a análise.
LEIA MAIS
Para entender as informações acima citadas leia o artigo intitulado 
“Microextração em fase sólida: aspectos termodinâmicos e cinéticos“ que 
está disponível na plataforma. Em seguida, faça um resumo sucinto das 
principais idéias de cada texto.
EXTRAÇÃO DE ANALITOS METÁLICOS
Os analitos metálicos são encontrados de diversas formas no ambiente, 
incluindo íons hidratados, complexados, óxidos insolúveis, hidróxidos, entre 
outros. Podem estar fortemente ligados as matrizes amostrais. Em qualquer 
caso, assim como os compostos orgânicos, os metais, na maioria das vezes, 
precisam ser extraídos da amostra para a análise instrumental.
Em matrizes aquosas, os metais podem estar dissolvidos ou associados 
ao material particulado. Dessa forma, se dissolvido, uma etapa de pré-
concentração muitas vezes se faz necessário. No caso de estar associado ao 
material particulado, este pode ser fi ltrado e ser tratado como matriz sólida, 
onde normalmente uma etapa de digestão ácida está envolvida. Vejamos:
143
Preparo de amostras para análise instrumental Aula10
Digestão ácida: Os metais associado ao material particulado ou a amostras 
sólidas são normalmente extraídos utilizando ácidos. Ácidos como o ácido 
nítrico (HNO3), Ácido clorídrico (HCl) e Ácido Fluorídrico (HF) são 
bastante utilizados, juntamente com espécies oxidativas, tais como H2O2 
e H2SO4. Basicamente, após eliminação da matéria orgânica associada à 
matriz, esta e levada, juntamente com um pequeno volume de ácido (ou 
mistura destes), ao aquecimento por determinado tempo. Após a esta 
etapa de extração, pode ou não haver a necessidade de concentração da 
amostra. Isso dependerá da concentração do analito na amostra. Deve-se 
ressaltar que o uso de aquecimento na extração de metais, seja em frascos 
abertos ou fechados, normalmente está associado à determinação do que 
chamamos de metais totais. Quando existe a necessidade de determinação 
de metais biodisponíveis, uma extração branda deve ser utilizada. Esta 
extração branda varia com a metodologia adotada e com o tipo de metal a 
ser determinado (Fig. 7).
Digestão ácida.
(Fonte: http://bcortez.fi les.wordpress.com/2008/08/aula-2-preparo-de-amostras.ppt acessado em 
08/03/2011.)
Digestão com auxílio de microondas: É utilizada em detrimento da ex-
tração em frascos abertos para a determinação de metais totais. O princípio 
do forno de microondas é o mesmo daqueles utilizados em nossas cozinhas, 
porém adaptado a realidade de um laboratório, onde o controle de pressão 
e temperatura é fundamental (Fig. 8).
144
Métodos Instrumentais de Análise 
Extração por ultrassom: Ao contrário da extração com forno de mi-
croondas, a extração com ultrassom é um procedimento brando de extração. 
É utilizada principalmente na determinação de analitos bastante solúveis 
em água (Fig. 9).
Digestão com auxílio de microondas
(Fonte: http://bcortez.fi les.wordpress.com/2008/08/aula-2-preparo-de-amostras.ppt acessado em 
08/03/2011.)
Extração por ultrassom.
(Fonte: http://www.lfequipamentos.com.br/produtos_detalhes.aspx?ProdutoID=657&Categoria
ID=2 acessado em 08/03/2011.)
Extração orgânica de metais: Este tipo de extração é utilizado para a 
determinação de analitos metálicos iônicos dissolvidos em água. Sabe-se 
que espécies iônicas são praticamente insolúveis em solventes orgânicos. 
Dessa forma, quando um complexo metálico pode ser formado entre a 
espécie metálica e um agente quelante, este pode ser extraído da fase aquosa 
mediante uma simples extração líquido-líquido.
145
Preparo de amostras para análise instrumental Aula10
LEIA MAIS
Para entender as informações acima citadas leia o artigo intitulado 
“Mecanização no preparo de amostras por microondas: o estado da arte“ 
que está disponível na plataforma. Em seguida, faça um resumo sucinto 
das principais idéias de cada texto.
ANÁLISE DE AMOSTRAS GASOSAS
A análise de amostras gasosas depende do tipo de amostragem e do tipo 
de analito a ser determinado. Se a amostragem é feita com amostrador ativo, 
onde um fi ltro é utilizado para a retirada do material particulado de uma 
atmosfera a ser analisada, então, o fi ltrado pode ser submetido a extração 
por ultrassom ou soxhlet, se o analito a ser determinado for um composto 
orgânico. Se o que se deseja determinar for um metal, então procede-se um 
extração por digestão ácida.
Se, por outro lado, o analito for um gás (CO2, NOx, etc), ou um com-
posto orgânico volátil, então pode-se levar a amostra diretamente à análise 
ou fazer sua pré-concentração utilizado o mesmo princípio da extração 
em fase sólida.
CONCLUSÃO
Nesta aula foram apresentados e discutidos os principais métodos de 
extração para as diversas matrizes amostrais e analitos. Vimos que uma 
determinação analítica não termina na amostragem, pelo contrário, é a 
partir desta etapa que inicia-se um exaustivo trabalho de secagem, moagem 
e extração, de forma a minimizar os interferentes, aumentar a sensibilidadee promover assim melhor precisão e exatidão em um método analítico.
RESUMO
Os métodos de preparo de amostras para análise instrumental são 
um importante passo no desenvolvimento analítico. Insere-se entre a 
amostragem e a análise instrumental propriamente dita. Por isso sua im-
portância, pois esta etapa deve ser realizada com o maior rigor possível para 
que não exista erro na determinação do analito desejado. Devemos lembrar 
que o preparo da amostra é dependente do tipo de amostra e do tipo de 
analito a ser determinado. Assim, para determinação de analitos orgânicos 
em amostras sólidas, podemos utilizar métodos clássicos, como a extração 
por soxhlet, ou métodos que utilizem equipamentos modernos, como o 
146
Métodos Instrumentais de Análise 
ultrassom e o extrator acelerado por solvente. Em amostras líquidas, o mé-
todo mais difundido é a extração líquido-líquido. Porém, técnicas modernas 
como a extração em fase sólida e a micro extração em fase sólida estão 
ocupando lugar de destaque em metodologias analíticas para determinação 
de compostos orgânicos em matrizes aquosas. Quando tratamos da deter-
minação de analitos metálicos, o procedimento mais utilizado é a extração 
por digestão ácida. Tanto para analitos em amostras sólidas ou presentes 
em material particulado. Para a análise de metais em água pode-se fazer 
sua complexação com um agente quelante orgânico e fazer sua extração, 
tal qual a extração líquido-líquido. Amostras gasosas podem ser analisadas 
diretamente após a amostragem ou então utilizar um pré-concentrador, 
que em algumas vezes reage com o analito a ser determinado, sendo sua 
quantifi cação feita indiretamente. Em suma, independente da amostra a ser 
determinada, é fundamental que o método de preparação da mesma seja 
confi ável, reprodutível, baixo custo e de fácil execução.
ATIVIDADES
Considere uma extração líquido-líquido onde o coefi ciente de distri-
buição D é 5 e o volume da amostra é de 100 mL. O que será mais efi ciente, 
uma extração com 100 mL de solvente imiscível ou 2 extrações com 50 mL?
COMENTARIO SOBRE AS ATIVIDADES
Para a extração com 100 mL, a fração do analito extraído será
 
 
Para uma única extração com 50 mL, temos
 
Dessa forma, uma única extração com 100 mL nos oferece 83 % 
de efi ciência. Se considerarmos que uma única extração com 50 mL 
nos dá 71 % de efi ciência e que uma segunda extração com 50 mL, 
dos remanescente 29 % da amostras terá também uma efi ciência de 
71 % (os volumes da amostra e do solvente extrator continuam os 
mesmos), ao fi nal, teremos um total de 92 % de analito extraído. Isso 
nos mostra que é preferível fazer duas ou mais extrações a uma única 
com o mesmo volume de solvente.
147
Preparo de amostras para análise instrumental Aula10
AUTO-AVALIAÇÃO
- Sinto-me capaz de diferenciar as técnicas de preparo de amostras para 
análise instrumental?
- Consigo entender os diferentes tipos de preparo de amostras para análise 
de compostos orgânicos?
- Consigo entender os diferentes tipos de métodos de extração de metais?
PRÓXIMA AULA
Na próxima aula faremos uma breve introdução ao laboratório, ressal-
tando a necessidade do uso de equipamento de proteção individual (EPI) 
e das normas de segurança em laboratório.
REFERÊNCIAS
SKOOG, D. A.; WEST, D. M.; HOLLER, F. J.; CROUCH, S. R. Fun-
damentos de Química Analítica. Tradução da 8 ed. Americana. Ed. 
Thomson; São Paulo, 2007.
CHRISTIAN, G.D. Analytical Chemistry, 6 ed. Ed. John Wiley & Sons 
Inc, EUA, 2004 
KEBBEKUS, B.B.; MITRA,S. Environmental Chemical Analysis. 1 ed. 
CRC press company, EUA, 1998.
DOREA, H.S.; GAUJAC, A.; NAVICKIEN, S. Microextração em fase 
sólida: aspectos termodinâmicos e cinéticos. Scientia plena, v.4(7), p.1-7, 
2008.
ARRUDA, M.A.Z.; SANTELLI, R. E. Mecanização no preparo de 
amostras por microondas: o estado da arte. Química nova, v.20(6), p.638-
643, 1997.
Aula 11
Elisangela de Andrade Passos
PRÁTICA 01 - INTRODUÇÃO AO 
TRABALHO NO LABORATÓRIO DE 
QUÍMICA ANALÍCA INSTRUMENTAL
META
Apresentar o objetivo da parte prática da disciplina;
apresentar as instruções de trabalho no laboratório;
apresentar o modelo para confecção do relatório.
OBJETIVOS
Ao fi nal desta aula, o aluno deverá:
entender como trabalhar com segurança no laboratório de química analítica;
saber confeccionar o relatório experimental.
PRÉ-REQUISITOS
Saber os fundamentos dos métodos instrumentais de análise;
estar no laboratório de química instrumental.
Estar vestindo todos os EPIs (Equipamento de Proteção Individual) necessários.
150
Métodos Instrumentais de Análise 
INTRODUÇÃO
Na última aula encerramos o conteúdo teórico da disciplina. A partir 
desse momento iniciaremos a parte experimental que consiste em cinco 
aulas práticas a serem desenvolvidas no laboratório de química analítica.
Ao longo desta aula, faremos uma introdução aos trabalhos no 
laboratório enfatizando o procedimento experimental e as instruções para 
confecção do relatório experimental. É de fundamental importância que o 
aluno compareça ao laboratório usando guarda-pó e munido do procedi-
mento experimental.
INTRODUÇÃO AO TRABALHO NO LABORATÓRIO 
DE QUÍMICA ANALÍTICA
A disciplina método instrumental de análise – Parte experimental tem 
como principal objetivo tornar o discente capaz de relacionar os conhe-
cimentos teóricos com alguns instrumentos utilizados em laboratório de 
química analítica instrumental.
LABORATÓRIO
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
Os procedimentos experimentais são apresentados em cada aula prática 
com objetivo de apresentar os trabalhos de forma clara, simples e objetiva 
de modo a capacitar o discente a realizar suas próprias experiências. Estes 
devem ser seguidos conscientemente, de forma que as experiências sejam 
melhores compreendidas e as conclusões sejam facilmente observadas.
EXECUÇÃO DO TRABALHO PRÁTICO
A prática deve ser realizada seguindo as instruções abaixo:
- Comparecer ao laboratório usando apropriadamente guarda-pó (jaleco, 
avental, etc.) na hora marcada, munido do procedimento da experiência e 
do caderno para anotações;
- Com o objetivo defi nido da prática, anotar todos os fenômenos relacio-
nando-os com as condições iniciais e fi nais do experimento;
- Conferir todo o material a ser utilizado na prática, observando se existe 
material sujo, quebrado ou faltando de acordo com previsto no procedi-
mento experimental;
151
Prática 01 - Introdução ao trabalho no laboratório de Química... Aula11
- Concluído o trabalho prático, coloque todo material utilizado na pia, 
evitando amontoa-lo para que as vidrarias não se quebrem.
RELATÓRIO
A elaboração do relatório da prática deverá seguir as instruções abaixo:
- Deverá ser escrito de forma clara, organizada e objetiva, que expresse 
todo conteúdo do trabalho científi co realizado;
- Deverá constar dos seguintes itens:
Titulo: Frase sucinta expressando o principal objetivo do trabalho prático.
Resumo: Texto sucinto com, no máximo, seis linhas sobre todo trabalho 
realizado, incluindo os resultados alcançados.
Introdução teórica: Breve revisão bibliográfi ca da teoria necessária para 
compreensão do trabalho prático e interpretação dos resultados; ressaltando 
no fi nal desse item o objetivo do trabalho fundamentado em conhecimento 
prático e teórico.
Desenvolvimento experimental: Descrever claramente o procedimento 
experimental, ressaltando os materiais, equipamentos utilizados e metodo-
logia aplicada.
Resultados e Discussão: Apresentação de todos os dados obtidos na ex-
ecução da prática em laboratório. A discussão dos resultados, que podem 
ser apresentados em forma de tabelas e gráfi cos, deve ser feita através de 
texto explicativo comparando-os com os dados da literatura. Além disso, 
a discussão deve mostrar que o aluno relacionou bem os conhecimentos 
teóricos e práticos; por isso todo cuidado é pouco nesse item.
Conclusão: Observações pessoais e conclusivas do trabalho realizado.
Referências Bibliográfi cas: Livros e artigos usados para escrever o relatório,indicados no texto e relacionados neste item conforme exemplos abaixo:
- no texto: segundo Baccan (2005) ou segundo Passos et al. (2005)....
- neste item: BACCAN, N.; DE ANDRADE, J. C.; GODINHO, O. E. 
S.; BARONE, J. S. Química Analítica Quantitativa Elementar. 3ª. Ed. São 
Paulo: Edgard Blucher, 2001.
CONCLUSÃO
Nesta aula foram apresentadas as instruções para o trabalho experi-
mental e confecção do relatório. O aluno somente deve adentrar ao labo-
ratório usando guarda-pó, sapatos fechados e calça comprida. Além disso, 
deve sempre está munido do procedimento experimental para o melhor 
acompanhamento da prática.
152
Métodos Instrumentais de Análise 
RESUMO
A parte experimental da disciplina Métodos Instrumentais de Análise 
consiste em relacionar os conhecimentos teóricos com alguns instrumentos 
utilizados em laboratórios de química. Em cada aula prática são apresenta-
dos os procedimentos experimentais de forma clara, simples e objetiva de 
modo a capacitar o discente a realizar suas próprias experiências. O aluno 
deverá comparecer ao laboratório usando jaleco, munido do procedimento 
da experiência e do caderno para anotações. O relatório experimental será 
ser confeccionado e constará de título, resumo, introdução teórica, desen-
volvimento experimental, resultados e discussão, conclusão e referências 
bibliográfi cas.
ATIVIDADES
1. Qual a importância da obrigação do uso em laboratório de itens de se-
gurança como jaleco e óculos de proteção?
2. Por que devemos redigir um relatório a cada aula prática, qual a sua 
fi nalidade?
COMENTARIO SOBRE AS ATIVIDADES
1. O aluno só deve trabalhar no laboratório utilizando os itens 
de segurança como jaleco e óculos de proteção. Esses itens são 
indispensáveis no manuseio de produtos químicos. Em alguns 
experimentos manipulamos ácidos e bases concentradas e há emissão 
de gases tóxicos. Outra regra fundamental no trabalho experimental é 
está munido de calça comprida e sapato fechado. Queimaduras com 
ácidos ou bases podem ser evitadas com uso segura das substancias 
e vestimenta adequada.
2. O relatório representa o relato da aula prática. Ele é indispensável. 
Sua principal fi nalidade é descrever com riquezas de detalhes o que 
houve no experimento. Qualquer pessoa que leia deve consegui 
reproduzir o experimento sem difi culdades. Um relatório bem redigido 
representa um bom desenvolvimento do experimento.
153
Prática 01 - Introdução ao trabalho no laboratório de Química... Aula11
AUTO-AVALIAÇÃO
- Consigo entender como trabalhar com segurança no laboratório de 
química analítica?
- Sou capaz de confeccionar o relatório experimental?
PRÓXIMA AULA
Na próxima aula, Aula Prática 02, iremos aprender as operações iniciais 
relacionadas a um espetrofotômetro e sua aplicação na análise qualitativa 
de uma solução de azul de bromotimol.
REFERÊNCIAS
HARRIS, D. C. Análise Química Quantitativa. 7 ed. Tradução de Bor-
dinhão, J. [et al.]. Rio de Janeiro: LTC, 2008.
SKOOG, D. A.; WEST, D. M.; HOLLER, F. J.; CROUCH, S. R. Fun-
damentos de Química Analítica. Tradução da 8 ed. Americana. Ed. 
Thomson; São Paulo, 2007.
Aula 12
Elisangela de Andrade Passos
PRÁTICA 02 – ESPECTROFOTOMETRIA 
DE ABSORÇÃO MOLECULAR NO UV–VIS: 
OPERAÇÃO E RESPOSTA DO 
ESPECTROFOTÔMETRO
META
Proporcionar o contato do aluno com a instrumentação analítica empregada em análises 
espectrofotométricas abordando as questões técnicas e operacionais;
desenvolver habilidades e competências referentes à espectrometria;
redigir o relatório prático.
OBJETIVOS
Ao fi nal desta aula, o aluno deverá:
reconhecer um espectrofotômetro de absorção no UV–VIS;
reconhecer os acessórios relacionados a instrumentação analítica estudada;
operar um espectrofotômetro;
interpretar os resultados obtidos em análises empregando o espectrofotômetro;
preparar o relatório da prática, segundo as instruções da aula Prática 01.
PRÉ-REQUISITOS
Conhecer os fundamentos da espectrometria de absorção molecular na região do UV-VIS 
(conteúdo abordado na Aula 02);
estar no laboratório de química instrumental;
estar vestindo todos os EPIs (Equipamento de Proteção Individual) necessários.
156
Métodos Instrumentais de Análise 
INTRODUÇÃO
Na última aula foram abordados os conceitos básicos e introdutórios 
referentes a atividades em um laboratório químico e as instruções para 
confecção do relatório experimental.
Ao longo desta aula aprenderemos as operações iniciais relacionadas a 
um espetrofotômetro, desde a conexão a rede elétrica, as regulagens básicas, 
até a obtenção de espectros de soluções contendo o analito de interesse.
FUNDAMENTOS TEÓRICOS
Como apresentado na Aula 02, à espectrofotometria está baseada na 
utilização da radiação eletromagnética (luz) para determinar algumas car-
acterísticas do analito. Para isto empregamos um instrumento chamado 
espectrofotômetro. O espectrofotômetro pode ser constituído por uma 
das duas formas de estrutura: com fi ltro de absorção (seleção de um com-
primento de onda específi co) ou monocromador (possibilidade de efetuar 
uma análise por varredura – diversos comprimentos de onda). O azul de 
bromotimol é um composto orgânico, de fórmula química C27H28Br2O5S, 
comumente empregado como indicador ácido-base por apresentar a car-
acterística de alteração de cor em função do pH da solução em que está 
presente. Nesta aula iremos verifi car algumas características espectrais do 
azul de bromotimol.
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
OPERAÇÃO DO ESPECTROFOTÔMETRO
Para iniciarmos os trabalhos com o espectrofotômetro devemos ob-
servar os seguintes detalhes:
a) se a rede elétrica é estável ou possui um estabilizador compatível com a 
potência do instrumento;
b) qual a tensão de operação do instrumento;
c) conectar o equipamento a rede elétrica, ligar e aguardar 30 minutos até 
a utilização.
Reconhecendo o equipamento:
a) existem vários equipamentos comerciais, que apresentam diferentes 
aspectos físicos visuais, porém um Espectrofotômetro UV–VIS pode ser 
reconhecido pela presença de um compartimento que possui um suporte 
para uma ou mais cubetas, a depender do modelo do equipamento;
b) modelos mais antigos apresentam visor digital ou analógico de Absor-
157
Prática 02 – Espectrofotometria de absorção molecula... Aula12
bância ou Transmitância (%T), além de botões de regulagem para seleção 
do comprimento de onda, Absorbância e Transmitância, ou teclado digital 
com funções semelhantes;
c) modelos mais modernos aparecem acoplados a um computador e pos-
suem controle do equipamento através de software específi co;
d) identifi que o modo de operação do equipamento, se é através de com-
primento de onda fi xo ou por varredura. Esta informação pode ser obtida 
no manual ou site do fabricante, através do modelo do equipamento, ou 
verifi cando se o instrumento permite programar par leitura uma faixa de 
comprimento de onda ou um comprimento de onda fi xo.
e) identifi que quantos suportes de cubetas o equipamento possui;
f) verifi que se o material da cubeta é compatível com o solvente que será 
usado no procedimento analítico, as cubetas de quartzo são as mais indica-
das, porém requerem maiores cuidados;
g) certifi que-se que próximo ao equipamento tenha um béquer, um pissete 
com água destilada e papel absorvente macio; este material será usado na 
limpeza da cubeta.
DETERMINAÇÃO DO ESPECTRO UV–VIS DE UMA 
SOLUÇÃO DE AZUL DE BROMOTIMOL:
Para esta prática serão necessários os seguintes materiais:
a) solução de azul de bromotimol;
b) solução de ácido clorídrico 1 mol L-1;
c) solução de hidróxido de sódio 1 mol L-1;
d) balão volumétrico de 50 mL e pipetas.
PROCEDIMENTO
a) Em um balão volumétrico de 50 mL adicione aproximadamente 25 mL 
de água destilada, uma gota de solução de azul de bromotimol e 1 mL de 
solução de hidróxido de sódio 1 mol L-1. Afi ra o volume do balão com 
água destilada e agite para homogeneizar. Em outro balão acrescente apenas 
a água e a solução de hidróxido de sódio, a esta solução atribui-se o nome 
de branco.
b) Se o espectrofotômetropermitir operar no modo varredura, programe 
uma varredura entre 380 a 780 nm. Adicione a solução em branco a cubeta, 
enxugando a face polida com o auxílio de papel absorvente macio, seguran-
do-a com os dedos, polar e indicador através da face opaca. Acondicione 
a cubeta ao suporte que encontra-se no compartimento de leitura e faça a 
zeragem da linha base do sistema. Este procedimento é conhecido como o 
branco da análise, ou seja, o equipamento irá registrar toda a interferência 
da cubeta e do solvente empregado na análise para aqueles comprimentos 
158
Métodos Instrumentais de Análise 
de onda selecionados. Para realizar este procedimento de zeragem, verifi que 
junto ao manual do equipamento ou peça auxílio ao professor. Retire a cu-
beta do compartimento, descarte a água, adicione 1/3 do volume da cubeta 
com a solução de azul de bromotimol preparada anteriormente, e descarte 
logo após. Acrescente novamente 1/3 do volume descartando logo em 
seguida. Repita este procedimento no mínimo 3 vezes, para garantir uma 
ambientalização da cubeta com a solução a ser analisada. Este procedimento 
deve ser repetido sempre e em qualquer situação que exija a substituição 
da solução contida na cubeta. Após a ambientalização, preencha 90 % do 
volume da cubeta com a solução, enxugue, acondicione no suporte dentro 
do compartimento de leitura e efetue a obtenção do espectro da solução.
c) Se o espectrofotômetro permitir operar apenas em comprimento de onda 
fi xo, faça a zeragem do equipamento (100% de transmitância e absorbância 
zero) em 595 nm. Peça auxílio para identifi car o procedimento para o mod-
elo de equipamento que estará usando. Substitua a solução em branco pela 
solução de azul de bromotimol e efetue a leitura da Absorbância variando 
manualmente o comprimento de onda de 595 a 635 nm a cada 5 unidades 
de comprimento de onda.
d) Registre o espectro obtido ou os valores das absorbâncias, dependendo 
do modo em que operou, e identifi que em qualquer um dos casos, em qual 
comprimento de onda se obtem a maior absorbância, conhecido como o 
λmáx. do analito.
e) Repita os itens de 1 a 4 substituindo a solução de hidróxido de sódio por 
ácido clorídrico, e no caso do instrumento de comprimento de onda fi xo, 
efetue leituras de 415 a 445 nm com intervalos de 5 unidades de compri-
mento de onda.
CONCLUSÃO
Nesta aula foram apresentadas as características básicas para reconhecer 
um espectrofotômetro e sua aplicação na análise qualitativa de uma solução 
de azul de bromotimol.
RESUMO
A obtenção do espectro de absorção de uma solução contendo o 
analito na região do UV–Vis tem grande aplicação na identifi cação de uma 
espécie em solução. Sem o conhecimento prévio da espécie a ser analisada, 
e consequentemente sem o controle das concentrações, a técnica pode ser 
inicialmente empregada na determinação de parâmetros relacionados ao 
analito, como o λmáx. Através das bandas de absorção é possível identifi car a 
espécie e o λmáx. poderá ser empregado em uma posterior análise quantitativa.
159
Prática 02 – Espectrofotometria de absorção molecula... Aula12
ATIVIDADES
Uma solução contendo um analito desconhecido foi submetido a análise 
por varredura pela técnica de espectrofotometria UV–Vis. O espectro 
resultante está apresentado abaixo. Com base no espectro obtido indique 
qual o λmáx. para a região do ultravioleta e para a região do visível. Qual 
a absorbância para as duas situações para a concentração em que o analito 
se encontra?
COMENTARIO SOBRE AS ATIVIDADES
Como sabemos a região do UV abrange o comprimento de onda de 
380 a 180 nm e a região do visível de 780 a 380 nm. Logo, com base 
no espectro obtido podemos determinar os λmáx., que é a região do 
espectro onde se observa a maior absorbância, como mostrado abaixo.
Na região do ultravioleta o λmáx. = 280 nm com uma absorbância de 
~ 0,58. Para a região do visível oλmáx. = 570 nm com uma absorbância 
de ~ 0,82.
160
Métodos Instrumentais de Análise 
AUTO-AVALIAÇÃO
- Consigo reconhecer um espectrofotômetro de absorção no UV–VIS?
- Consigo reconhecer os acessórios relacionados a instrumentação analítica 
estudada?
- Sou capaz de operar um espectrofotômetro?
- Sou capaz de interpretar os resultados obtidos em análises empregando 
o espectrofotômetro?
- Sinto-me capaz de preparar o relatório da prática, segundo as instruções 
da aula Prática 01?
PRÓXIMA AULA
Na próxima aula, Aula Prática 03, iremos aplicar a Lei de Beer na de-
terminação da concentração de uma solução de permanganato de potássio 
e avaliar os possíveis desvios que a Lei de Beer pode sofrer.
REFERÊNCIAS
HARRIS, D. C. Análise Química Quantitativa. 7ª ed. Tradução de Bor-
dinhão, J. [et al.]. Rio de Janeiro: LTC, 2008.
SKOOG, D. A.; WEST, D. M.; HOLLER, F. J.; CROUCH, S. R. Fun-
damentos de Química Analítica. Tradução da 8 ed. Americana. Ed. 
Thomson; São Paulo, 2007.
Aula 13
Elisangela de Andrade Passos
PRÁTICA 03 – ESPECTROFOTOMETRIA DE 
ABSORÇÃO MOLECULAR NO UV–VIS: 
LEI DE BEER
META
Habilitar o aluno na utilização da espectrofotômetria em determinações quantitativas;
redigir o relatório prático.
OBJETIVOS
Ao fi nal desta aula, o aluno deverá:
utilizar a espectrofotometria de absorção no UV–VIS para determinações quantitativas;
interpretar os resultados obtidos em análises empregando o espectrofotômetro;
preparar o relatório da prática, segundo as instruções da aula Prática 01.
PRÉ-REQUISITOS
Conhecer o conteúdo abordado nas Aulas 02 e 12;
estar no laboratório de química instrumental;
estar vestindo todos os EPIs (Equipamento de Proteção Individual) necessários.
162
Métodos Instrumentais de Análise 
INTRODUÇÃO
Na última aula foram abordados os conceitos básicos e introdutórios 
referentes a atividades envolvendo a espectrofotometria.
Ao longo desta aula aplicaremos os conceitos da Aula 12: Prática 02, na 
determinação da concentração de uma solução de permanganato de potássio 
e as infl uências que a Lei de Beer pode sofrer e quais suas consequências.
FUNDAMENTOS TEÓRICOS
Como discutido na Aula 02 e realizado na Aula 12: Prática 02, a espec-
trofotometria pode ser aplicada na quantifi cação de um analito em solução, 
determinando sua concentração. Para isto pode-se partir da construção de 
uma curva de calibração, utilizando-se um padrão primário do analito, ou 
através da Lei de Beer (A = ε b C), desde que se conheça o caminho óptico 
e a absortividade molar da espécie, num determinado comprimento de 
onda. O permanganato de potássio é um sal, oxidante forte, e em solução 
aquosa apresenta uma coloração intermediária entre roxo a violeta. Seu λmáx. 
= 525 nm e sua ε = 2,24 x 103 L mol-1 cm-1 para este comprimento de onda. 
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
DETERMINAÇÃO DA CONCENTRAÇÃO DE UMA 
SOLUÇÃO DE KMNO4:
Proceda com as verifi cações e procedimentos operacionais conforme 
trabalhados na Aula 12: Prática 02.
Para iniciarmos a análise para determinação da concentração de uma 
solução de permanganato de potássio, siga os itens abaixo:
a) Regule o espectrofotômetro para leituras da absorbância conforme o 
λmáx. para o KMnO4;
b) Certifi que-se qual o caminho óptico da cubeta;
c) Utilize água destilada como branco e efetue a zeragem do espectrômetro 
conforme discutido na aula anterior;
d) Em um balão volumétrico de 50 mL, acrescente ~ 25 mL de água 
destilada, junte 1 mL de uma solução de permanganato de potássio de 
concentração desconhecida e afi ra com água destilada até o menisco dando 
origem a solução 1;
e) Transfi ra a solução para a cubeta, e efetue a leitura da absorbância no 
comprimento de onda específi co; Se a absorbância exceder 2,000, dilua 
novamente a solução 1, tranferindo 1 mL da solução para um balão de 
50 mL e aferindo novamente com água destilada, originando a solução 2;
163
Prática 03 – Espectrofotometria de absorção molecular... Aula13
f) A partir da absorbância, caminho óptico e absortividade molar, determine 
a concentração da solução inicial.
AVALIAÇÃO DOS DESVIOS DA LEI DE BEER
a) A partir da soluçãodiluída de permanganato de potássio prepare 5 
soluções de diferentes concentrações. Com o auxílio de uma bureta, trans-
fi ra 12,5 mL da solução 1 para um balão volumétrico de 25 mL e afi ra com 
água destilada; repita este procedimento para os volumes 6,0; 3,0 e 1,5 mL. 
Calcule a concentração das soluções resultantes com base na concentração 
da solução determinada anteriormente.
b) Efetue a leitura da absorbância de todas as soluções;
c) Construa um gráfi co (curva de calibração) entre a Absorbância x Con-
centração Molar;
d) Através da regressão linear determine a equação da reta e avalie a lin-
earidade através do coefi ciente de correlação (r);
e) Repita os passos de a a d, acrescentando 5 mL de solução 10 % de NaCl 
junto as alíquotas da solução 1, antes da aferição;
f) Discuta a infl uência da presença de um eletrólito forte na solução.
CONCLUSÃO
Nesta aula foi trabalhada a aplicação da espectrofotometria na determi-
nação da concentração de um analito em solução aplicando-se a Lei de Beer.
Também foi avaliado o desvio que a Lei de Beer pode sofrer pela pre-
sença de um eletrólito forte na solução de análise.
RESUMO
A concentração de um analito em solução pode ser determinada 
através da Lei de Beer. Para isto é necessário conhecer o caminho óptico 
e a absortividade molar do analito em um determinado comprimento de 
onda (λmáx.). Conhecendo-se o analito e a concentração de diversas soluções 
padrões, pode-se construir uma curva de calibração através de um gráfi co 
entre a Absorbância x Concentração Molar, a qual poderá ser usada também 
na determinação da concentração do analito em uma solução problema.
164
Métodos Instrumentais de Análise 
ATIVIDADES
0,570 g de uma amostra de aço foi dissolvida em ácido. O manganês 
presente foi oxidado para permanganato, MnO4- (MM = 118,936 g mol
-1), 
usando persulfato de potássio e a solução toda aferida para 100 mL. Uma 
quantidade da solução foi colocada em uma cubeta com 1 cm de caminho 
óptico e a transmitância (%T) foi de 30 % a 525 nm. Conhecendo a ab-
sortividade molar do permanganato neste comprimento de onda (2,24 x 
103 L mol-1 cm-1), determine o percentual em massa do manganês (Mn, MM 
= 54,938 g mol-1) na amostra de aço.
COMENTARIO SOBRE AS ATIVIDADES
Como conhecemos a relação entre T e A, podemos determinar a 
absorbância assim:
Sendo:
%T = T x 100
30 = T x 100
T = 0,300
Então:
A = - log T
A = - log 0,300 = 0,523
Como temos a absorbância, o caminho óptico e a absortividade molar, 
é possível calcular a concentração molar C da solução resultante através 
da Lei de Beer:
A = ε b C
0,523 = (2,24 x 103 L mol-1 cm-1) (1 cm) C
C = 2,33 x 10-4 mol L-1
A concentração molar encontrada nos indica quantos moles de MnO4- 
foram formados pela reação do Mn2+ com persulfato de potássio. 
Se C = 2,33 x 10-4 mol L-1, então em 100 mL de solução que foram 
preparadas temos 2,33 x 10-5 moles de MnO4-, que são proporcionais 
ao mesmo número de moles de Mn2+ presentes na amostra.
Logo através da massa molar (MM) do Mn podemos encontrar a massa 
de manganês na amostra:
 54,938 g => 1 mol
 X g => 2,33 x 10-5 mol
 X = 0,0013 g de Mn
165
Prática 03 – Espectrofotometria de absorção molecular... Aula13
Como temos a massa da amostra inicial, é possível determinar a relação 
percentual massa/massa:
 0,570 g => 100%
 0,0013g => Y%
Y = 0,23% (m/m) de Mn na amostra
AUTO-AVALIAÇÃO
- Sou capaz de utilizar a espectrofotometria de absorção no UV–VIS para 
determinações quantitativas?
- Consigo interpretar os resultados obtidos em análises empregando o 
espectrofotômetro?
- Sinto-me capaz de preparar o relatório da prática, segundo as instruções 
da aula Prática 01?
PRÓXIMA AULA
Na próxima aula, Aula Prática 04, serão trabalhados os conceitos e 
técnicas de potenciometria.
REFERÊNCIAS
HARRIS, D. C. Análise Química Quantitativa. 7 ed. Tradução de Bor-
dinhão, J. [et al.]. Rio de Janeiro: LTC, 2008.
SKOOG, D. A.; WEST, D. M.; HOLLER, F. J.; CROUCH, S. R. Fun-
damentos de Química Analítica. Tradução da 8 ed. Americana. Ed. 
Thomson; São Paulo, 2007.
Aula 14
Elisangela de Andrade Passos
PRÁTICA 04 - TITULAÇÃO 
POTENCIOMÉTRICA DE UMA SOLUÇÃO 
DE ÁCIDO CLORÍDRICO COM HIDRÓXIDO 
DE SÓDIO
META
Determinar a concentração de uma solução de ácido clorídrico por potenciometria;
Redigir o relatório prático
OBJETIVOS
Ao fi nal desta aula, o aluno deverá:
entender o processo de titulação potenciométrica ácido-base;
determinar a concentração do hidróxido utilizando uma técnica eletroanalítica;
preparar o relatório da prática, segundo as instruções da aula Prática 01.
PRÉ-REQUISITOS
Saber os fundamentos da titulometria potenciométrica (conteúdo abordado na Aula 07);
estar no laboratório de química instrumental;
estar vestindo todos os EPIs (Equipamento de Proteção Individual) necessários.
168
Métodos Instrumentais de Análise 
INTRODUÇÃO
Na última aula foram realizados experimentos relacionados à espec-
trofometria de absorção molecular no UV-VIS.
Ao longo desta aula realizaremos uma prática relacionada à titulação 
potenciométrica, na qual utilizaremos uma base forte, hidróxido de sódio, 
como titulante na determinação da concentração de ácido clorídrico.
FUNDAMENTOS TEÓRICOS
As titulações potenciométricas são aplicáveis em vários tipos de rea-
ções, estas devem ser estequiométricas, rápidas e completas no ponto de 
equivalência. Sendo assim são largamente aplicadas e podem se basear em 
vários tipos de reação: neutralização ácido-base, precipitação, oxidação-
redução e complexação.
As titulações de neutralização podem ser empregados eletrodos in-
dicador de pH e o eletrodo de calomelano. Este é, em geral, o eletrodo 
de referência tanto para titulações de ácidos como base com a vantagem 
frente às clássicas de aplicação em amostras coloridas e turvas. A exatidão 
com que o ponto fi nal pode ser localizado potenciometricamente depende 
da grandeza da variação da força eletrotriz nas vizinhanças do ponto de 
equivalência, e esta variação dependem da concentração e da força do 
analito (ácido ou base). Em todos os casos os resultados são satisfatórios 
exceto: os que se obtêm com um ácido, ou com uma base muito fracos 
(K<10-8) e com soluções muito diluídas e os que se obtém com o ácido e 
a base, ambos fracos. Neste último caso, pode-se conseguir uma exatidão 
da ordem 1 % com soluções 0,1 mol L-1. Ainda podem ser empregados 
para determinação da constante de dissociação de ácidos. O gráfi co obtido 
consiste na plotagem do pH verso Vtitulante.
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
DETERMINAÇÃO DA CONCENTRAÇÃO 
DE ÁCIDO CLORÍDRICO PELO MÉTODO 
POTENCIOMÉTRICO:
A determinação da concentração do ácido clorídrico é feita seguindo 
o procedimento:
a) Utilizar um eletrodo de vidro para medida do pH;
b) Transferir 10,0 mL da solução de HCl para um béquer, se necessário 
completar o volume com água destilada até permitir mergulhar o eletrodo. 
Agite para homogeneizar a solução;
169
Prática 04 - Titulação potenciométrica de uma solução de ácido... Aula14
c) Titule com NaOH 0,1 mol L-1, adicionando incrementos de 0,5 mL através 
de uma bureta, até um volume de 20 mL. Anote os valores do potencial 
após cada adição. Repita duas vezes;
d) Calcular concentração do ácido;
e) Traçar a curva de titulação.
CONCLUSÃO
Nesta aula foram apresentadas aplicações práticas das titulações poten-
ciométricas de neutralização com ácidos e bases fortes. A determinação do 
ponto fi nal pode ser feita usando o método geométrico e analítico.
RESUMO
As titulações potenciométricas ácido-base podem ser empregadas na 
determinação quantitativa de ácidos ou bases. O ponto fi nal pode ser de-
terminado pelo método da bissetriz, o método da primeira e da segunda 
derivada e o método de Gran. Todas as determinações são efetuadas em 
triplicata para o cálculodas variáveis estatísticas.
ATIVIDADES
As titulações potenciométricas podem ser executadas manual ou au-
tomaticamente, com ou sem registro da curva. Quais a vantagens frente à 
volumetria de neutralização?
COMENTARIO SOBRE AS ATIVIDADES
As titulações potenciométricas apresentam uma série de vantagens 
sobre a técnica convencional. Dentre elas temos: a maior sensibilidade; 
como se quer a variação de potencial, e não sua medida absoluta, o 
potencial de junção e o coefi ciente de atividade não causam problema 
nesse tipo de análise; pode ser empregada para soluções coloridas ou 
turvas; pode ser aplicada para certas reações que não disponham de 
indicadores visuais adequados; podem-se determinar sucessivamente 
vários componentes; pode ser aplicada em meio não aquoso, e, pode 
ser adaptada a instrumentos automáticos.
170
Métodos Instrumentais de Análise 
AUTO-AVALIAÇÃO
- Entendo o processo de titulação potenciométrica ácido-base?
- Consigo determinar a concentração do hidróxido utilizando duas técnicas 
eletroanalíticas?
- Sinto-me capaz de preparar o relatório da prática, segundo as instruções 
da aula Prática 01?
PRÓXIMA AULA
Na próxima aula, Aula Prática 05, iremos determinar o fator de retenção 
(Rf) de componentes presentes na tinta de caneta.
REFERÊNCIAS
HARRIS, D. C. Análise Química Quantitativa. 7 ed. Tradução de Bor-
dinhão, J. [et al.]. Rio de Janeiro: LTC, 2008.
SKOOG, D. A.; WEST, D. M.; HOLLER, F. J.; CROUCH, S. R. Fun-
damentos de Química Analítica. Tradução da 8 ed. Americana. Ed. 
Thomson; São Paulo, 2007.
Aula 15
Elisangela de Andrade Passos
PRÁTICA 05 - CROMATOGRAFIA
META
Estudar o princípio básico da cromatografi a;
redigir o relatório prático.
OBJETIVOS
Ao fi nal desta aula, o aluno deverá:
entender o processo de separação cromatográfi ca;
entender o processo de adsorção;
preparar o relatório da prática segundo as instruções da aula prática 01.
PRÉ-REQUISITOS
Saber os fundamentos da cromatografi a;
estar no laboratório de química instrumental;
estar vestindo todos os EPIs (Equipamento de Proteção Individual) necessários.
172
Métodos Instrumentais de Análise 
INTRODUÇÃO
Na última aula foi realizada uma prática relacionada às técnicas eletrona-
liticas, na qual utilizamos uma base forte, hidróxido de sódio, como titulante 
na determinação da concentração de ácido clorídrico por potenciometria.
Seguindo nosso programa de ensino, veremos nessa aula uma maneira 
simples e barata de entender o processo cromatográfi co. Estudaremos a 
cromatografi a em papel. Nesse tipo de cromatografi a, os componentes 
constituintes das amostras serão separados de acordo com o equilíbrio de 
adsorção dos analitos entre a fase estacionária (papel) e a fase móvel. Desta 
forma, em uma prática simples iremos separar os constituintes das tintas 
de canetas hidrocor. O mesmo princípio poderá ser utilizado para a sepa-
ração de outras misturas, bastando lembrar que a efi ciência da separação 
irá depender do equilíbrio que acontece com o analito entre a fase móvel 
e a fase estacionária.
FUNDAMENTOS TEÓRICOS
Dentre as técnicas modernas de análise, a cromatografi a ocupa lugar 
de destaque pois ela sozinha ou associada a outros instrumentos permite 
que sejam separadas, identifi cas e quantifi cadas diferentes espécies químicas 
presentes em uma mistura. O surgimento da cromatografi a remonta séculos, 
porém, foi somente no ano de 1906 que um botânico russo chamado de 
Michael Tswett desenvolve um estudo mais sistemático da separação de 
substâncias presentes em uma mistura através da passagem de uma amostra, 
com o auxílio de uma fase móvel, por uma coluna contendo uma fase esta-
cionária. Dos diferentes tipos de cromatografi a que vimos anteriormente 
(Aula 08), uma certamente podemos dar destaque devido sua simplicidade 
e efi ciência: A cromatografi a em papel. Esta técnica, como o próprio nome 
diz, utiliza papel como fase estacionária. Esta, quando recebe a amostra a 
ser separada, é levada para um recipiente que contém uma fase móvel, que, 
por capilaridade, irá ascender no papel, separando a mistura estudada. Com 
o auxílio de padrões, a identidade de cada componente da amostra pode 
ser defi nida. E mais, com um simples cálculo, podemos obter o fator de 
retenção (Rf) para um determinado analito, como segue:
173
Prática 05 - Cromatografi a Aula15
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
a) Recorte uma pedaço de papel fi ltro com 10 cm de comprimento e 5 cm 
de largura.
b) Com o auxílio de uma régua, faça uma linha reta com um lápis a exata-
mente 1,5 cm em cada uma das extremidades do papel, marcando 3 pontos 
equidistantes em uma delas.
c) Faça pequenos pontos com cada uma das canetas escolhidas por sua 
equipe
d) Coloque o papel em um béquer contendo uma solução 1:1:1 de etanol:1-
butanol:amônia 2mol L-1
e) Cubra o béquer com um vidro de relógio
f) Aguarde até o solvente atingir a linha superior traçada com um lápis 
anteriormente. Quando isto acontecer, remova o papel do béquer.
g) Aguarde o papel secar
h) Após seco, faça um círculo em cada mancha observada e calcule os Rf.
i) Repita o procedimento acima descrito utilizando outro conjunto de 
canetas.
Cálculo do fator de retenção Rf. 
Fonte: Paloshi, R.; Zeni, M.; Riveros, R. (1998) Cromatografi a em giz no ensino de química: didática 
e economia, Química Nova na Escola, v.7, pag. 35-36
CONCLUSÃO
Nesta aula foram apresentadas aplicações práticas da cromatografi a 
através da separação dos componentes presentes na tinta de canetas. En-
tendemos como calcular o fator de retenção e como este está relacionado 
a identidade de um analito.
174
Métodos Instrumentais de Análise 
RESUMO
A cromatografi a tem evoluído muito deste o seu surgimento em 1906, 
quando um botânico russo, Michael Tswett, pela primeira vez utilizou 
este termo para descrever a separação de componentes coloridos de uma 
mistura. Sabendo que a cromatografi a baseia-se no princípio de equilíbrio 
de uma determinada substância entre uma fase móvel e outra estacionária, 
podemos dividi-la em diversas formas. Uma das técnicas cromatográfi cas 
bastante difundidas é a cromatografi a em papel. Sua simplicidade e facili-
dade de execução tornam-a uma excelente ferramenta para o entendimento 
das separações cromatográfi cas. Ela tem por princípio o equilíbrio de 
um analito que acontece entre a fase estacionária (papel) e a fase móvel 
(solvente). Baseado nas distâncias percorridas pelo solvente e pelo analito 
obtém-se o fator de retenção (Rf) que pode ser associado à identidade do 
analito em questão.
ATIVIDADES
Considerando que em uma análise utilizando cromatografi a em papel 
foi observado que a distância percorrida pelo solvente foi de 8 cm e que os 
componentes A e B de uma amostra percorreram 5 e 7 cm, respectivamente, 
calcule o Rf para os compostos A e B.
COMENTARIO SOBRE AS ATIVIDADES
Como sabemos os valores que as substâncias A e B percorreram, 
assim como sabemos a distância percorrida pelo solvente, podemos 
prontamente calcular Rf para os compostos aplicando diretamente a 
equação, assim
Para composto A
 
Para o composto B
 
175
Prática 05 - Cromatografi a Aula15
AUTO-AVALIAÇÃO
- Consigo entender o processo de separação cromatográfi ca?
- Entendo o processo de adsorção?
- Sou capaz de preparar o relatório da prática, segundo as instruções da 
aula prática 01?
REFERÊNCIAS
PALOSHI, R.; ZENI, M.; RIVEROS, R. Cromatografi a em giz no en-
sino de química: didática e economia, Química Nova na Escola, v.7, 1998.
SKOOG, D. A.; WEST, D. M.; HOLLER, F. J.; CROUCH, S. R. Fun-
damentos de Química Analítica. Tradução da 8 ed. Americana. Ed. 
Thomson; São Paulo, 2007.