Introdução à Absorciometria

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Introdução a Absorciometria
José Edson Gomes de Souza
Análise Química Instrumental
DACI - Coordenação de Química - CQUI
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A Natureza da Radiação Eletromagnética (REM)
Propriedades da Radiação Eletromagnética
y
x
z
campo elétrico
campo magnético

 Ondulatórias - Interferência, difração, reflexão, refração, polarização, etc.
 Corpusculares - Absorção e emissão da REM por espécies químicas, etc.
A radiação eletromagnética é uma forma de energia que se propaga no espaço a enormes velocidades, normalmente em linha reta, apresentando ao mesmo tempo, características ondulatórias e corpusculares. 
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REM - Parâmetros Ondulatórios
 Amplitude - Perturbação máxima que a onda sofre durante a propagação. 
 Comprimento de onda (l) - Distância entre os picos sucessivos das ondas ( máximos ou mínimos). 
1 nm = 10-9 m = 10-7 cm
1 nm = 10 -9 m = 10 -7 cm 
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REM - Parâmetros Ondulatórios
 Período (T) - Intervalo de tempo requerido para dar passagem a dois sucessivos máximos através de um ponto fixo no espaço. 
 Frequência (n)- É o número de oscilações de ondas ou ciclos por segundo é igual a 1/ T e a unidade utilizada é Hertz(Hz)
C - velocidade da luz no vácuo( 3 x108 m/s = 3 x10 10 cm/s)
1 Hz = s-1 ;1 KHz = 1000 Hz = 1000 s-1;1MHz=1000 KHz= 106 Hz
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Luz
Matéria
Espalhamento
Reflexão
Difração
Absorção
Interferência
Refração
Transmissão
Especular
Difusa
Raman
Rayleigh
Mie
Eletrônica
Vibracional
Rotacional
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Refração da Radiação
 É uma mudança abrupta na direção do feixe que ocorre quando a radiação passa em ângulo, através da interface entre dois meios transparentes que têm diferentes densidades (). É uma conseqüência das diferentes velocidades (V) da radiação nos dois meios.
 Quando o feixe passa de um meio de densidade menor para um meio de densidade maior (ângulo 1 com a normal), o desvio ocorre em um ângulo 2, menor
REM - Parâmetros Ondulatórios
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Espalhamento da radiação (Rayleigh)
 Espalhamento elástico
 Espalhamento de luz por moléculas com dimensões menores que o comprimento de onda da radiação
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REM - Parâmetros Corpusculares
Fenômenos óticos, tais como:
 O efeito fotoelétrico (elucidado por Einstein)
 Absorção e emissão de luz por espécies químicas
São explicados usando o modelo corpuscular da REM. De acordo com esse modelo, a REM é constituída de partículas, denominadas fótons. A energia de um fóton é dado pela equação de Planck:
onde:
 h é a constante de Planck (h = 6,62 x 10-34 J.s; 6,62 x 10-27erg.s; 4,14x 10-15 ev. s)
 n é frequência de radiação (em s-1 ou Hz)
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Tipos de Espectroscopia
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Estados Energéticos das Espécies Químicas
Postulados da Teoria Quântica
Átomos, íons e moléculas podem apenas existir em estados discretos de energia. Qualquer alteração neste estado, absorção ou emissão de energia, se dará pela quantidade de energia exatamente igual a diferença entre os dois estados
 Quando átomos, íons e moléculas absorvem ou emitem radiação na transição de um estado energético para outro, E0 e E1, a diferença de energia dependerá do comprimento de onda, , e da frequência, , da radiação envolvida.
	 E1 – E0 = h  = h (c/) 
E1: energia do nível mais alto ou estado excitado
E0: energia do nível mais baixo ou estado fundamental
h: constante de Planck = 6,6254 x 10-34 J s
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Espectro Eletromagnético e Tipos de Transição
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Emissão da radiação
 Resultado do relaxamento de partículas excitadas (íons, átomos e moléculas) a um nível energético mais baixo por meio da emissão de fótons
A excitação pode ocorrer de diversas maneiras:
Bombardeamento com elétrons e outras partículas elementares  Raios X
Corrente elétrica, faíscas, arco voltaico, calor de uma chama  UV, visível e IV
Radiação eletromagnética  radiação fluorescente
Reação química  quimiluminescência
Espectro de emissão: geralmente um registro da potência relativa da radiação emitida como uma função do comprimento de onda ou da freqüência
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Absorção da radiação
 Toda vez que uma radiação atravessa uma camada de sólido, gás ou líquido, alguns comprimentos de onda podem ser seletivamente removidos por absorção
 A energia deve coincidir exatamente a diferença de energia entre os níveis eletrônicos fundamentais e os níveis mais energéticos do estado excitado
 Uma vez que as transições são limitadas e únicas para cada espécie, a representação desta absorção em função do comprimento de onda pode ser empregado para caracterizar quimicamente a matéria
Absorção Atômica
Absorção Molecular
Absorção de Campo Magnético
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P0
P
Solução absorvente de concentração C
b
Medição da Transmitância e da Absorvância
 TRANSMITÂNCIA (T)
T = P/P0
T(%) = (P/P0).100
 ABSORVÂNCIA
A = - log T = log P0/P
onde 0  T  1 
Po > P
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Medida Experimental da Transmitância e da Absorvância
A transmitância e a Absorvância, como definida pelas equações acima, não podem ser determinada em laboratório porque a solução a ser estudada deve ser colocada em um recipiente. Interação entre a radiação e as paredes do recipiente são inevitáveis, com perda na potência da radiação ocorrendo em cada interface como resultado de reflexão e possivelmente absorção.
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Po
PA,S + PA,X
reflexão(Pr) 
 dispersão(Pd)
P 
Detector
Po = Poder radiante original
P = Poder radiante medido no detector
Pd = Perda por dispersão
Pr = Perda por reflexão
PA,S = Absorção pelo solvente 
PA,X = Absorção pelo analito
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Po = P + Pd + Pr + PA,S + PA,X ( 1)
 P’ = Poder radiante medido no detector para o branco
Po = P’ + Pd + Pr + PA,S ( 2) 
das equações 1 e 2 
P + Pd + Pr + PA,S + PA,X = P’ + Pd + Pr + PA,S 
PA,X = P’ - P (03) 
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LEI DE BEER
Para uma radiação monocromática
A = a.b.c	
A = absorvância
a = absortividade específica[ L g-1cm-1 ]	
b = caminho óptico [cm]
c = concentração [g L-1] 
A = .b.c
= absortividade molar
c = concentração [mol L-1]
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