1a aval qui346 2s12 t 51 a 54 gabarito

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO 
INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E BIOLÓGICAS 
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA 
Valor Total = 2,00 
Nota: 
1ª AVALIAÇÃO DE QUÍM. ANAL. INSTRUM. (QUI-346) - 21/01/13 
Turmas 51 a 54 Prof. Mauricio X. Coutrim 
nome: __________________________________________ assinatura __________________________ 
1. Muitas das inovações referentes à espectrofotometria de absorção molecular ultravioleta-visível (UV-Vis) 
consistem em estratégias para aumento de sensibilidade, visando ampliação da faixa de aplicação da 
técnica e permitindo, em alguns casos, que medidas em concentrações da ordem de nmol L
-1
 sejam 
efetuadas. Considerando-se a lei de Lambert-Beer, é possível encontrar diversas alternativas para 
aumento de sensibilidade da técnica. (F.R.P. Rocha, L.S.G. Teixeira, Quim. Nova, v.27, n.5, p.807, 2004). 
Com relação à essas estratégias, dentre as situações descritas abaixo algumas melhoram as 
determinações quantitativas enquanto que outras não as alteram ou ainda pioram essas determinações. 
Indique as situações em que há melhora e explique a razão da melhora para cada situação escolhida. 
Explique a razão das situações em não há melhora na determinação quantitativa pela técnica. 
a. Utilizar uma cubeta com altura de 50 mm, distância entre as paredes esmerilhadas (opacas) de 
10 mm e distância entre as paredes translúcidas de 10 mm, em vez de uma cubeta com 50 mm, 
10 mm e 50 mm, respectivamente. 
Piora a determinação. A diferença entre as duas cubetas é que o caminho ótico da primeira é de 10 mm e 
da segunda é de 50 mm, portanto, maior. Isso significa que o caminho ótico é maior e na segunda cubeta 
é possível mais espécies absorvendo energia para soluções com mesma concentração. Pela lei de Beer (A 
= ε.l.c) mantendo-se a concentração e a absortividade molar constantes e aumentando-se o caminho 
ótico a energia absorvida será proporcionalmente aumentada. 
b. Comparar a energia absorvida pela amostra com a energia absorvida por um padrão em vez de 
utilizar uma curva analítica. 
Piora a determinação. É possível se determinar a concentração de uma espécie numa solução 
desconhecida (amostra), mas a utilização da curva analítica para essa determinação aumentará a 
precisão e exatidão da determinação. 
c. Utilizar um fotômetro em vez de um espectrofotômetro. 
Piora a determinação. O espectrofotômetro possui um monocromador que divide a luz incidente em 
comprimento de onda específico aumentando a sensibilidade, precisão e exatidão do método. Quanto 
menor a largura da fenda de saída mais sensível a determinação. 
d. Fazer a medida da energia absorvida por um derivado (produto de uma reação de derivatização) 
que absorva menos energia que o analito no comprimento de onda escolhido em vez de fazer a 
medida da energia absorvida pelo analito. 
Piora a determinação. A técnica de derivatização (medir a energia absorvida pelo produto de uma reação 
que represente quantitativamente o analito) só é vantajosa se o derivado tiver coeficiente de 
absortividade molar maior do que o analito que o precedeu. 
e. Medir a energia absorvida pelo analito contido em 100 mL de uma solução para o qual ele foi 
100% extraído de 1000 mL da solução da amostra em vez de fazer essa medida diretamente na 
solução da amostra. 
Melhora a determinação. Na solução de 100 mL está todo o analito que estava contido na solução de 
1000 mL e, assim, a sua concentração será maior e menor será o erro experimental melhorando as 
determinações principalmente com concentrações diminutas do analito (mesma energia para menor 
volume de solução). 
0,20 
0,20 
0,20 
0,20 
0,20 
 
2. De acordo com a definição de ácido e base de Brönsted-Lowry indicadores ácido-base (IndH) são eles 
próprios compostos ácidos ou básicos e, assim, em solução aquosa apresenta o equilíbrio: IndH + H2O � 
H3O
+ + Ind-. Com isso, o aumento ou a diminuição de espécies ácidas ou básicas no meio fará com que o 
equilíbrio se desloque para a esquerda ou para a direita, e a cor resultante será dependente das 
concentrações relativas de IndH e Ind-, que são as espécies responsáveis pela coloração do meio. Assim, 
quanto maior a acidez do meio, ou seja, quanto menor o pH, maior será a protonação do indicador e, 
consequentemente, maior será a concentração de IndH. Já com o aumento do pH, ou seja, quanto maior 
a basicidade, essa forma do indicador vai sendo desprotonada, com o consequente aumento da 
concentração de Ind-. Um dos indicadores ácido-base mais utilizados é a fenolfteleína que em pH menor 
que 8 possui uma estrutura molecular predominante que absorve luz em 229 nm (mais intensa) e em 
276 nm (menos intensa) (estrutura I da Fig. 1) mas que, em pH acima de 10 a estrutura molecular 
predominante absorve luz em 552 nm (estrutura II da Fig. 1). No entanto, se a fenolftaleína estiver numa 
solução aquosa fortemente básica ([OH-] ~ 1 mol L-1) predominará a estrutura II da Fig. 2, que absorve luz 
na região do UV (J.A.M.G. Matos, Quim. Nova Esc., n. 10, p.6, 1999). 
 
Fig. 1 - Estruturas da fenolftaleína em função do pH: estrutura I em pH menor que 8; estrutura II em pH maior que 10. 
 
Fig. 2 - Estruturas da fenolftaleína em função do pH: estrutura I em pH entre 10 e 13; estrutura II em pH maior que 14. 
Com relação à essa determinação responda: 
a. Por que a fenolftaleína em solução aquosa com pH entre 10 e 13 é colorida e em outros pH não o 
é? 
Avaliando a estrutura II da figura 1 e comparando-a com as estruturas I dessa figura e a estrutura II da 
figura 2 observa-se que o carbono central, ao qual estão ligados os três anéis benzênicos, nessa 
estrutura tem uma ligação π (orbitais sp2-sp2) enquanto que nas outras duas estruturas as ligações são 
todas σ (sp3-sp3). Nessa estrutura os elétrons π dos anéis entram em ressonância através do orbital π 
desse carbono central. A ressonância diminui a energia dos orbitais π excitados e menos energia será 
absorvida para as transições π�π*, correspondendo a um comprimento de onda maior ( desloca do 
UV para o Visível). Assim, a primeira estrutura é colorida enquanto as outras duas não. 
b. É sabido que alguns auxocromos, assim como alguns solventes, devido à solvatação e polarização, 
alteram as energias de absorção de cromóforos. Discuta se na situação abordada nessa questão 
ocorre algum desses efeitos. Se sua resposta for afirmativa indique qual é esse efeito e explique a 
causa da sua ocorrência. 
Os auxocromos nessas estruturas são –OH e –O- e eles, certamente, diminuem a energia absorvida 
pelos elétrons π dos carbonos aos quais estão ligados (efeito batocrômico), sendo que –O- apresenta 
maior efeito do que –OH. Esse efeito, no entanto, é menor do que o das ressonâncias entre os três 
anéis (coplanaridade) haja visto que nas estruturas I da Fig. 1 e II da Fig. 2 há três auxocromos e na 
0,20 
0,20 
(I) (II) 
 
estrutura II da Fig. 1 somente dois e, não obstante, somente a última é colorida. O solvente não 
influencia porque é o mesmo (água) para todas as estruturas. 
c. Quais as transições eletrônicas responsáveis pelas duas bandas de absorção da estrutura I da Fig. 
1? Indique os orbitais onde os elétrons estavam no estado fundamental e os orbitais ocupados 
pelos elétrons excitados nessas transições (indique os átomos das ligações envolvidas). 
As absorções de energia UV nessa molécula são devidas às transições eletrônicas π�π*, das ligações 
C=C, e n�π*, da ligação C=O. A primeira é mais energética, mas com maior probabilidade de 
ocorrência (λ menor e ε maior) enquanto que na segunda ocorre o contrário (λ maior e ε menor). 
Dessa forma, pode-se afirmar que 229 nm corresponde à energia das ligações C=C (mais intensa) e 276 
nm à ligação C=O. 
3. A riboflavina (vitamina B2; C17H20N4O6) é uma espécie que fluorescequando excitada com luz UV 
emitindo uma luz verde-amarelada. Para determinar a concentração de vitamina B2 numa amostra, as 
intensidades de fluorescência de uma série de padrões e da amostra foram medidas e os valores obtidos 
estão apresentados na tabela abaixo. 
Concentração (mol/L) Intensidade de Fluorescência 
1,0 . 10-6 4,0 
2,0 . 10-6 8,0 
4,0 . 10-6 16,0 
8,0 . 10-6 32,0 
16,0 . 10-6 58,0 
32,0 . 10-6 105,0 
64,0 . 10-6 170,0 
Amostra 25,8 
 
a. Qual a concentração de riboflavina na amostra analisada, em mg L-1? Demonstre seus cálculos. 
Resposta: 2,97.10-5 mol L-1 = 11,16 mg L (MM = 376 g mol-1). 
Riboflavina 
 
 
 
 (MM = 376 g/mol) 
 Conc (mol/L) Intes. Fluoresc. 
 0,000001 4 
 0,000002 8 
 0,000004 16 
 0,000008 32 
 0,000016 58 
 0,000032 105 
 0,000064 170 
 amostra 2,96762E-05 25,8 
 Cam 
(mg/L) 11,15823867 
 n = m / MM 
 
b. Porque na instrumentação para se determinar a fluorescência (fluorímetro) a fonte de energia 
radiante é posicionada a 90o em relação ao detector? 
Por um monocromador colocado no caminho linear entre a fonte e o detector passará as energias 
emitidas pelo solvente e outras espécies diferentes do analito dificultando a seleção das energias 
0,20 
0,20 
0,20 
 
absorvidas e emitidas somente pelo analito. Quando o monocromador e, consequentemente, o detector 
é colocado a 90º da fonte as energias interferentes não passam por esse caminho possibilitando, assim, a 
obtenção de um espectro mais limpo (aumento de sensibilidade, precisão e exatidão). 
 
FORMULÁRIO______________________________________________________________________ 
A = -log (P / P0) = k . c = ε . l . c 
Vluz = λ . ν, Vluz = 2,9979.10
8
 m.s
-1 
E = h . ν 
 y = Bx + Axx + ey 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
IA V IIIA
1
1
H
1,00794 IIA IIIA IV A V A V IA V IIA
2
He
4,0026 0
2
3
Li
6,94 1
4
Be
9,01 218
5
B
10,8 1
6
C
12,01115
7
N
14,0 067
8
O
15,9994
9
F
18.9 984
10
Ne
20,179
3
11
Na
22,989 77
12
Mg
24,3 050 IIIB IV B V B V IB V IIB
V IIIB
IB IIB
13
Al
26,9 8154
14
Si
28,086
15
P
30,9 7376
16
S
32,06
17
Cl
35,453
18
Ar
39,948
4
19
K
39,0983
20
Ca
40,078
21
Sc
44,955 91
22
Ti
47,88
23
V
50,941 5
24
Cr
51,996 1
25
Mn
54,938 05
26
Fe
55,847
27
Co
58,933 20
28
Ni
58,6 934
29
Cu
63,5 46
30
Zn
65,38
31
Ga
69,7 2
32
Ge
72,59
33
As
74,9 216
34
Se
78,96
35
Br
79,904
36
Kr
83,80
5
37
Rb
85,4678
38
Sr
87,62
39
Y
88,905 85
40
Zr
91,224
41
Nb
92,906 38
42
Mo
95,9 4
43
Tc
98,906 2
44
Ru
101,07
45
Rh
102,90 550
46
Pd
106,42
47
Ag
107,86 8
48
Cd
112,40
49
In
114,82
50
Sn
118,69
51
Sb
121,75
52
Te
127,60
53
I
126,9045
54
Xe
131,30
6
55
Cs
132,90 54
56
Ba
137,327
57
*La
138,90 55
72
Hf
178,49
73
Ta
180,94 79
74
W
183,85
75
Re
186,20 7
76
Os
190,2
77
Ir
192,22
78
Pt
195,08
79
Au
196,96 65
80
Hg
200,59
81
Tl
204,37
82
Pb
207,19
83
Bi
208,9804
84
Po
(210)
85
At
(210)
86
Rn
(222)
7
87
Fr
223,01 97
88
Ra
226,0254
89
†
Ac
227,02 78
104
Rf
261,11
105
Db
262,11 4
106
Sg
263,11 8
107
Bh
262,12
108
Hs
(265)
109
Mt
(266)
*
58
Ce
140,115
59
Pr
140,9077
60
Nd
144,24
61
Pm
(145)
62
Sm
150,36
63
Eu
151,96 5
64
Gd
157,25
65
Tb
158,92 53
66
Dy
162,50
67
Ho
164,93 03
68
Er
167,26
69
Tm
168,93 42
70
Yb
173,04
71
Lu
174,96 7
†
90
Th
232,0381
91
Pa
231,0359
92
U
238,0289
93
Np
237,0482
94
Pu
(240)
95
Am
243,06 14
96
Cm
(247)
97
Bk
(248)
98
Cf
(250)
99
Es
252,08 3
100
Fm
257,0951
101
Md
(257)
102
No
259,1009
103
Lr
262,11
A 
B 
A A