Métodos Espectrométricos na Análise Instrumental

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Análise Instrumental
Marilza Aguilar
Aula 2 – Introdução aos Métodos Espectométricos
I - Introdução
De maneira geral, a espectroscopia possui um grupo de métodos analíticos baseados nas propriedades dos átomos e moléculas de absorver ou emitir energia eletromagnética em uma determinada região do espectro eletromagnético, ou seja, trata das interações da radiação eletromagnética com as substâncias.
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As radiações eletromagnéticas mais usadas, em geral, são a luz e o calor, mas também utiliza-se raios X ou a radiação infravermelha, por exemplo.
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Quando a radiação eletromagnética é emitida ou absorvida, ocorre uma transferência permanente de energia.
Para descrever esse fenômeno, é necessário entender a radiação eletromagnética não como uma coleção de ondas mas sim como uma corrente de partículas discretas chamadas FÓTONS.
INTERAÇÃO DA RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA COM A MATÉRIA
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O FÓTON deve ser pensado como uma partícula de energia que será lançada sobre a amostra, absorvida e processada pela mesma.
Esta energia será medida e transformada em um sinal. Este sinal pode então ser medido por um método espectrométrico.
A radiação eletromagnética pode ser convenientemente representada como dois campos: elétrico e magnético.
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O campo elétrico da radiação é responsável pela maioria dos fenômenos elétricos, como transmissão, reflexão, refração e absorção.
O campo magnético é responsável pela absorção de ondas na ressonância magnética nuclear.
CARACTERÍSTICAS ONDULATÓRIAS
Comprimento de Onda (): o comprimento de onda corresponde à distância que um ciclo completo demora para se propagar. É medido pela distância entre duas cristas ou dois vales.
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Período (p): É tempo , em segundos, necessário para a passagem de máximos e mínimos sucessivos por um espaço.
Frequência(): mede o número de ciclos (repetições) por segundo executados pela onda. É medida em Hertz (ciclos/segundo).
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Onde:
V = Velocidade de propagação da onda;
= Comprimento de onda;
 = frequência
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A frequência de um feixe de radiação é determinada pela fonte e permanece constante.
A velocidade da radiação (propagação) é dependente da composição do meio que ela atravessa. 
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Em um meio que contenha matéria, a velocidade de radiação ( velocidade de propagação ) é diminuída, pois existem interações entre o campo magnético da radiação e os elétrons ligados à matéria, sendo que sua frequência não deve variar, pois a fonte é a mesma.
Logo:
 = . 
O ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO
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O espectro representa a distribuição da radiação eletromagnética, por regiões; Essas segundo o comprimento de onda e a freqüência.
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Quanto maior a frequência, maior é a energia da onda.
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Ondas de radio: As ondas eletromagnéticas nesta faixa são utilizadas para comunicação a longa distância.
Micro-ondas: Nesta faixa de comprimentos de onda podem-se construir dispositivos como radares..
tiva.
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Infravermelho: grande importância para o Sensoriamento Remoto. 
Luz Visível: é definida como a radiação capaz de produzir a sensação de visão para o olho humano normal.
Ultravioleta: uso para detecção de minerais por luminescência e poluição marinha.
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Raios X: por se constituir de fótons de alta energia, os raios-X são altamente penetrantes, sendo uma poderosa ferramenta em pesquisa sobre a estrutura da matéria.
Raios Gama: são os raios mais penetrantes das emissões de substâncias radioativa.
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FONTE FÍSICA DAS RADIAÇÕES
Raios
Desintegração nuclear
Raios X
Transições Eletrônicas profundas
Ultra-violeta
Transições Eletrônicas
Visível
Transições Eletrônicas externas
Infra-vermelho
Vibrações e torções moleculares
Microondas
Rotações e inversões moleculares
Ondas de Rádio
Aceleração dos elétrons
ESTADOS DE ENERGIA DAS ESPÉCIES QUÍMICAS
Teoria de Planck:
“A radiação é absorvida ou emitida por um corpo aquecido não sob a forma de ondas, mas por meio de pequenos “pacotes” de energia, chamados fótons.”
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E = n . h . V
Onde:
n = número inteiro positivo;
h = constante de Planck (6,626 . 10-34 J . s )
v = frequência da radiação emitida.
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ANÁLISE QUANTITATIVA
Para determinar o teor de uma substância em uma amostra por análise quantitativa, é necessário utilizar um padrão. 
O padrão deve ser puro, certificado por um laboratório com laudo, atestando grau de pureza e identidade.
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A análise quantitativa pode utilizar dois métodos: a padronização externa e a interna.
PADRÃO EXTERNO
O padrão externo é preparado separadamente da amostra, sendo utilizado para calibrar instrumentos e procedimentos em concentrações conhecidas. 
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O padrão externo é preparado em uma determinada concentração e diluído em várias concentrações, para posteriormente serem feitas as leituras nos instrumentos analíticos.
PADRÃO INTERNO
Um padrão interno é uma substância que é adicionada em uma quantidade constante na amostra e no branco e nos padrões de calibração de uma análise. 
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Sua concentração é constante, sendo que podemos construir uma curva padrão, havendo uma razão entre o sinal do analito e o sinal do padrão interno.
SÍNTESE DA AULA
Nesta aula, você:
Entendeu as propriedades gerais e ondulatórias da radiação eletromagnética;
Observou os estados de energia das espécies químicas;
Conheceu a análise quantitativa e os métodos de padronização externa e interna.
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Atividades
A que comprimentos de onda serão observadas as seguintes linhas espectrais: 
A linha emitida a 500 nm por uma estrela se aproximando de nós a uma velocidade de 60 Km/s 
A linha de Ca II (comprimento de onda de laboratório 397 nm) emitida por uma Galáxia se afastando a 30000 km/s.
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