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Aula 3

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Aula 3 – Caracterização dos 
materiais
Espectroscopia Atômica
Universidade Federal de Itajubá (UNIFEI) –
Campus Itabira
Daniel Andrada
Itabira, 21 de Março de 2013
Introdução
Espectroscopia de Absorção Atômica
Fundamentos da Espectroscopia de Absorção Atômica
Faixa do espectro: 190 – 800 nm
Moléculas absorvem/emitem a 
radiação característica
Espectro em forma de banda
Faixa do espectro: 190 – 800 nm
Átomos absorvem/emitem radiação 
característica
Espectro em forma de linhas
Espectroscopia de Absorção Atômica
Fundamentos da Espectroscopia de Absorção Atômica
O que é a espectroscopia
atômica
Muitas indústrias necessitam de um
variedade de determinações elementares
sobre um conjunto diversificado de
amostras/produtos/pesquisas. Mercados-
chave incluem:
• Ambiental
• Química / Industrial
• Geoquímica / Mineração
• Biomonitoramento
• Alimentos
• Agricultura
• Processamento de
• Semiconductores
• Nuclear
• Energias Renováveis
• Farmaceutica, etc
Espectroscopia atómica é a técnica
para a determinação do
composição elementar de um
analito por seu espectro
eletromagnética ou de massa.
Várias técnicas de análise estão
disponíveis, e selecionar o mais
adequado é a chave para alcançar
resultados precisos, confiáveis e
reais.
A seleção adequada requer um
conhecimento básico de cada
técnica.
Espectroscopia de Absorção Atômica
Fundamentos da Espectroscopia de Absorção Atômica
As origens da espectroscopia
Níveis de energia atômicos quantizados
Cada espectro atômico é 
característico dos niveis de 
energia da espécie atômica
Espectroscopia de Absorção Atômica
Fundamentos da Espectroscopia de Absorção Atômica
Os principais pontos da espectroscopia atômica do século XIX são os seguintes:
(i) Com o aquecimento suficiente dos gases monoatômicos há a emissão
de espectros que consistem em linhas de emissão diferentes.
(ii) um gás “frio” absorve a radiação nas mesmas frequências como ele
emite radiação. Se a emissão contínua é dirigida para dentro de um gás frio
vapor, o espectro registado conterá linhas de absorção escuras (negativo);
(iii) As frequências (ou comprimentos de onda) das linhas são
característicos de cada átomo e as intensidades são dependentes a
concentração, Tanto qualitativa do (comprimentos de onda das linhas) e a
analise quantitativa (as intensidades das linhas) são baseadas nesses
fenômenos.
Espectroscopia de Absorção Atômica
Fundamentos da Espectroscopia de Absorção Atômica
Espectroscopia de Absorção Atômica
Fundamentos da Espectroscopia de Absorção Atômica
Princípio de Kirchoff
Um elemento no estado fundamental é capaz de absorver radiação no 
mesmo λ que ele emite quando excitado.
λ
Estado Fundamental
Estado Excitado
λ
Espectroscopia de Absorção Atômica
Fundamentos da Espectroscopia de Absorção Atômica
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Absorção Atômica: espectro de raias/linhas
Nível de energia eletrônico
Nível de energia vibracional
Nível de energia rotacional
λ
Espectroscopia de Absorção Atômica
Fundamentos da Espectroscopia de Absorção Atômica
Espectroscopia de Absorção Atômica
Fundamentos da Espectroscopia de Absorção Atômica
Linhas de absorção e emissão atômicas
As linhas do espectro das moléculas apresentam-se alargadas pelos seguintes 
motivos intrínsecos do fenômeno de absorção de radiação EM por níveis de 
energia discretos :
i) O tempo de permanência em um dado estado de energia: Pelo princípio da 
incerteza de Heisenberg, se uma molécula permanece isolada por um tempo 
(∆t), em um dado estado de energia, a energia deste estado terá uma incerteza 
de energia de ∆ν.
ii) Alargamento devido ao efeito Doppler. Os movimentos aleatórios das
moléculas dentro de um gás podem causar desvios do comprimento de onda
emitido (ou absorvido) pelas moléculas que se aproximam ou afastam,
resultando no alargamento de linha. Este alargamento depende da velocidade
média quadrática das moléculas no meio.
.
Espectroscopia de Absorção Atômica
Fundamentos da Espectroscopia de Absorção Atômica
Linhas de absorção e emissão atômicas?
iii) Alargamento devido a colisões. As perturbações causadas nos níveis de energia
de uma molécula, pela interação com outras moléculas, átomos ou íons que
passam próximo ou colidem, levam a molécula a absorver comprimentos de onda
um pouco diferentes dos usuais. Este alargamento depende da frequência das
colisões/interações moleculares.
iv) Alargamento devido a campos magnéticos. Neste caso as linhas espectrais se
desdobram devido ao alinhamento do momento magnético associado ao átomo.
Este é o efeito Zeeman.
Espectroscopia de Absorção Atômica
Fundamentos da Espectroscopia de Absorção Atômica
Linhas de absorção e emissão atômicas?
Espectroscopia de Absorção Atômica
Fundamentos da Espectroscopia de Absorção Atômica
Linhas de absorção e emissão atômicas?
Absorção se dá devido à presença de átomos livres.
As diferentes técnicas de absorção atômica se diferenciam, principalmente,
portanto na forma de obtenção a partir de uma amostra qualquer, de seus átomos na
forma livre.
Esse processo de obtenção dos átomos livres a partir de uma amostra qualquer
é chamado comumente por atomização.
Espectroscopia de Absorção Atômica
Fundamentos da Espectroscopia de Absorção Atômica
Fonte de Radiação
Atomizador
Monocromador
Detector
Chama, Plasma, Laser, Forno de grafite, Geração de 
Hidretos, etc
Lâmpada de Cátodo Oco e
Lâmpada de Descarga sem Eletrodo 
Fotomultiplicadora, Detector estado solido 
Princípios da Espectroscopia Atômica
Espectroscopia de Absorção Atômica
Fundamentos da Espectroscopia de Absorção Atômica
Grades de difração
Espectroscopia de Absorção Atômica
Fundamentos da Espectroscopia de Absorção Atômica
Técnicas comumente usadas de espectroscopia atômica
Há três métodos analíticos - absorção atômica, emissão atômica e espectrometria
de massa - que vão formar o foco da nossa discussão e que nos permite ir em
maior profundidade nas técnicas mais comuns em uso hoje:
• Espectroscopia de Absorção Atômica de Chama (FAAS)
• Espectroscopia de Absorção Atômica em Forno de Grafite (GFAAS)
• Espectroscopia de emissão por plasma indutivamente acoplado (ICP-OES)
• Espectrometria de Massa por plasma indutivamente acoplado (ICP-MS)
Definição
A Absorção atômica consiste na medida da absorção da energia luminosa por 
átomos no estado fundamental.
Princípio da AAS
Fonte de 
radiação Atomizador Monocromador Detector
I0 IT
A luz proveniente de uma fonte, que atravessa uma nuvem com vapor atômico
sofre a absorção exatamente naqueles λ que podem excitar os átomos do vapor
atômico.
Todos os demais λ cujas energias não correspondem às energias de excitação
atômica, atravessam a nuvem atômica sem sofrer atenuação de intensidade.
Espectroscopia de Absorção Atômica
Fundamentos da Espectroscopia de Absorção Atômica
Absorção x Emissão
Espectrometria de Emissão Atômica (AES)
Diferença entre AAS e AES
Não necessita de uma fonte de radiação
Atomizador tem função extra de excitar átomos.
Chama (2100-2400 °C)
Plasma Indutivamente Acoplado (5000-9000 °C)
Centelha elétrica (centelha ~40000 °C)
Lasers
Atomizador Monocromador Detector
IE
Espectroscopia de Absorção Atômica
Fundamentos da Espectroscopia de Absorção Atômica
Absorção x Emissão
Se M é utilizado para designar a forma de vapor de qualquer átomo
(metais),
M + hv → M * (para técnicas absorção)
M * → M + hv (para técnicas emissão)
Nota: A formação de óxido de metal / hidróxido de (5) e ionização de
um átomo de hidrogénio gasoso (6) são interferentes comuns que
devem ser minimizados
Espectroscopia de Absorção Atômica
Fundamentos da Espectroscopia de Absorção Atômica
Processo de absorção/emissão atômica
Processo de absorção atômica com chama e sem chama (forno) FAAS/GFAAS
Ação do atomizador
Espectroscopia de Absorção Atômica
Fundamentos da Espectroscopia de Absorção Atômica
Absorção Atômica
Espectroscopia de Absorção Atômica
Fundamentos da Espectroscopia de Absorção Atômica
Equipamento: FAAS/GFAAS
Componentes básicos do instrumento: