210112 MÉTODOS ESPECTROFOTOMÉTRICOS (TEORIA)

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MÉTODOS ESPECTROSCÓPICOS 
Prof. Bruno César 
INSTITUTO FEDERAL DO CEARÁ/Campus Maracanaú 
Departamento de Química e Meio Ambiente 
Licenciatura em Química 
Química Analítica Instrumental 
ESPECTROSCOPIA 
• As medidas baseadas na luz ou outras formas de radiação eletromagnética 
são amplamente empregadas em química analítica; 
 
• As interações da radiação com a matéria são o objeto de estudo da 
espectroscopia; 
 
• Os métodos espectroscópicos de análise dão baseados na medida da 
quantidade de radiação produzida ou absorvida pelas moléculas ou pelas 
espécies atômicas de interesse; 
 
• Além de análises quantitativas, os métodos espectroscópicos auxiiam na 
previsão de estruturas moleculares. 
Radiação Eletromagnética 
• Forma de energia que se propaga no espaço a enormes velocidades e 
apresenta propriedades corpusculares e ondulatórias; 
 
• A radiação eletromagnética pode ser descrita como como uma onda com 
propriedades como comprimento de onda, frequência, velocidade e 
amplitude; 
 
• Para fenômenos como a absorção e a emissão de radiação a REM deve ser 
considerada como constituída de partículas de energia discreta, os fótons. 
 
Interação da Radiação com a Matéria 
• O espectro eletromagnético: 
– Compreende uma ampla faixa de energia com diferentes λ: 
 
 
 
 
 
 
 
Regiões espectrais 
Interação da Radiação com a Matéria 
• Medidas Espectroscópicas: 
– A interação da radiação com a matéria fornece informações acerca de 
uma amostra (composição, concentração); 
– A amostra pode ser estimulada por diferentes fontes de energia: calor, 
eletricidade, luz, partículas ou por reação química; 
– Anteriormente ao estímulo, a amostra encontra-se em seu estado 
fundamental (menor nível energético); 
– Com o estímulo, algumas espécies da amostra sofrem transição para 
níveis energéticos maiores (estado excitado); 
– As informações acerca da amostra são obtidas quantificando-se a 
radiação emitida na volta ao estado fundamental ou medindo-se a 
quantidade de energia absorvida para sua excitação. 
Como e para que medir a absorção de luz 
• A concentração de uma substância colorida é diretamente proporcional a 
intensidade de cor de sua solução; 
• Por que as substâncias são coloridas e por que podem ter diferentes cores: 
 As substâncias são coloridas porque absorvem luz visível; 
 A luz que emerge de uma substância tem comprimentos de onda que ela 
não absorveu; 
 A retina verá, então, mais fortemente as cores que deixaram de ser 
absorvidas; 
 O preto existirá quando a substância (ou mistura) absorver todas as cores 
da luz visível; 
 Cada substância, pela sua estrutura molecular, absorve um padrão de 
cores específico. 
 O padrão de cores refletido e absorvido determinará a cor final da 
substância. 
Como e para que medir a absorção de luz 
• A luz que interage e que tem relação com a estrutura eletrônica é a que 
não se vê. 
Absorção da Radiação 
• Cada espécie molecular é capaz de absorver suas próprias frequências 
características da radiação eletromagnética; 
 
• Esse processo transfere energia para a molécula e resulta em um 
decréscimo de intensidade da radiação eletromagnética incidente. 
Absorção da Radiação 
• Lei de Beer: 
– Lei da absorção utilizada para descrever quantitativamente como a 
atenuação da radiação incidente depende da concentração das 
moléculas absorvente e do percurso óptico percorrido pela radiação; 
 
– Quanto maior for o caminho óptico percorrido pela luz, mais centros 
absorventes estarão no caminho e mais forte será a atenuação; 
 
– Quanto maior for a concentração dos centros absorventes, maior será 
a atenuação da radiação incidente. 
Absorção da Radiação 
• Lei de Beer: 
 
Transmitância (T): fração da 
radiação incidente transmitida 
pela solução. 
Absorbância: expressão 
logarítmica da transmitância 
Absorção da Radiação 
• Lei de Beer: 
– Medida da transmitância e da 
absorbância: 
 Perdas por reflexão ou 
espalhamento nas paredes das 
células (recipientes) que 
contém a amostra; 
 
 Para compensar estas perdas, 
faz-se uma comparação entre a 
atenuação da potencia 
radiante da amostra e de um 
branco (solvente); 
 
Absorção da Radiação 
• Lei de Beer: 
 
 
A – absorbância; 
b – caminho óptico do meio absorvente (cm) 
c – concentração da espécie absorvente (g/L ou mg/L) 
a – absortividade da espécie (L∙g-1∙cm-1 ou L∙mg-1∙cm-1) 
 
 
 
– Se a concentração (c) for expressa em mols/L e o percurso óptico (b) 
em cm, tem-se a absortividade molar (ԑ): 
 
Obs.: a absortividade é característica de uma espécie 
em específico e independe da concentração. 
ԑ - L mol-1 cm-1 
Exercícios 
1) Uma solução 7,25 x 10-5 mols/L de permanganato de potássio apresenta 
uma transmitância de 44,1% quando medida em uma célula de 2,10 cm 
no comprimento de onda 525 nm. Calcule a absorbância desta solução e 
a absortividade molar do KMnO4. 
 
2) Uma solução colorida possui transmitância T sob determinadas 
condições de análise. Se dobrarmos a sua concentração qual será a sua 
nova transmitância?