Experimento 6 - Espectrometria de Absorção - Folha de dados

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Universidade Federal de Itajubá
Espectroscopia de Absorção Atômica
Gabriel da Silva Dias 24394
Lucas Carvalho Raposo 23872
Itajubá
28 de Abril de 2015
	De maneira similar à espectroscopia de emissão, a espectroscopia de absorção atômica permite calcular a concentração de espécies em solução utilizando como base matemática a lei de Lambert-Beer (a qual é expressa, de maneira simples, como uma relação diretamente proporcional entre a concentração de uma espécie e sua absorbância - , onde ε é a absortividade molar da substância (em L.mol-1.cm-1), b é o caminho óptico usado (normalmente de 1 cm) e c é a concentração da substância (em mol/L)).
	Diferente da espectroscopia de emissão, todavia, a absorção atômica envolve o uso de lâmpadas específicas para a substância metálica de análise que incidem radiação sobre o analito e a concentração é determinada com base na radiação absorvida pelo analito, e não pela emissão causada pela chama (como é o caso da espectroscopia de emissão).
	Além disso, deve-se atentar ao limite de linearidade de cada metal no aparelho utilizado, ou seja, a faixa de concentração de cada espécie metálica na qual a lei de Lambert-Beer é válida e apresenta comportamento linear. Os limites de linearidade dos metais analisados será mostrado abaixo:
	Tabela 1: Faixa de linearidade dos metais analisados
	
	Metal
	Faixa de linearidade
	Cádmio (Cd)
	0 a 3 mg/L
	Cobre (Cu)
	0 a 10 mg/L
	Chumbo (Pb)
	0 a 6 mg/L
	Zinco (Zn)
	0 a 1,2 mg/L
	Os metais mostrados na tabela 1 foram analisados com as lâmpadas de catodo oco respectivas e foram feitas três soluções padrão para confecção da curva de calibração e foram analisadas as concentrações desses metais na casca e polpa da banana, assim como amostras de cachaça adulteradas.
1) Concentrações das soluções-padrão para curva de calibração:
	Foram feitas 3 soluções-padrão mistas para análise multielementar, cada uma dessas contendo concentrações diferentes dos metais cádmio, cobre, chumbo e zinco. As concentrações de cada uma dessas soluções será mostrada a seguir:
	Tabela 2: Concentrações de metal nas soluções-padrão
	Solução
	Cádmio
	Cobre
	Chumbo
	Zinco
	A
	1,0 mg/L
	1,0 mg/L
	1,0 mg/L
	0,8 mg/L
	B
	2,0 mg/L
	6,0 mg/L
	2,0 mg/L
	0,4 mg/L
	C
	3,0 mg/L
	8,0 mg/L
	1,5 mg/L
	1,2 mg/L
	Além disso, foram preparadas 4 soluções padrão de cobre (com concentrações de 2,5 mg/L; 5,0 mg/L; 7,5 mg/L e 10 mg/L) e 4 soluções padrão de zinco (com concentrações de 0,2 mg/L; 0,4 mg/L; 0,8 mg/L e 1,2 mg/L)
	O método de preparo de cada uma dessas soluções foi similar e envolve uma relação entre concentração e volume iniciais e finais (, onde CA e VA são as concentrações e volumes da solução estoque, específica para o aparelho usado, e CB e VB são as concentrações de interesse e o volume final do balão utilizado; a incógnita no caso seria o VA).
	No caso das soluções padrão de cobre, por exemplo, ao preparar uma solução de concentração 7,5 mg/L a partir de uma solução de 1000 mg/L em um balão de 100 mL, deve-se fazer o seguinte cálculo:
	Pipeta-se, então, o volume necessário da solução estoque no balão volumétrico de volume adequado, adiciona-se 5 mL de ácido nítrico concentrado e completa-se com água destilada até o menisco. As amostras de cachaça não precisaram ser abertas e as amostras de casca/polpa de banana foram abertas previamente.
2) Valores de absorbância das soluções padrão e das amostras:
	Considerando as soluções-padrão mostradas na tabela anterior (Tabela 2: Concentrações de metal nas soluções-padrão), realizou-se a medição das absorbâncias de cada uma das soluções, inclusive do branco (água destilada) no aparelho de espectrometria de absorção atômica.
	Os dados obtidos serão mostrados a seguir:
	Tabela 3: Curva de calibração
	Solução
	Cádmio
	Cobre
	Chumbo
	Zinco
	Branco
	0,0177
	0,0015
	0,0008
	0,0073
	A
	0,1204
	0,0276
	0,0076
	0,0438
	B
	0,2166
	0,1669
	0,0129
	0,0267
	C
	0,2832
	0,2118
	0,0097
	0,0743
	Como se pode ver, para as concentrações de cádmio e cobre, a tendência linear foi respeitada, enquanto para as concentrações de chumbo e zinco não (a absorbância não aumenta linearmente com a concentração). Isso pode ser explicado facilmente usando a tabela 2 (Tabela 2: Concentrações de metal nas soluções-padrão), onde se pode ver que as concentrações de cádmio e cobre são crescentes e a de chumbo e zinco não. E pode-se perceber claramente um padrão de absorbância e de concentração que se repete para ambas medidas (na tabela 2, a concentrações de chumbo é da forma B > C > A, padrão que se observou na absorbância). Sendo assim, o gráfico será montado de acordo com as concentrações sem maiores problemas.
	O gráfico acima mostra os pontos das concentrações de cádmio, cobre, chumbo e zinco para cada absorbância, assim como a regressão linear para cada conjunto de pontos de um único metal, as equações serão mostradas a seguir para melhor visualização.
	Tabela 4: Equações da regressão linear de cada metal
	
	Substância
	Equação
	Cádmio
	y = 10034x + 0,0256
	Cobre
	y = 1695,7x + 0,019
	Chumbo
	y = 1238x + 0,001
	Zinco
	y = 3565,2x + 0,0053
Sendo assim, basta substituir os valores encontrados de absorbância para cada metal em cada amostra nas equações respectivas, de modo a encontrar a concentração.
	Tabela 5: Amostras (absorbância)
	Solução
	Cádmio
	Cobre
	Chumbo
	Zinco
	Casca (banana)
	1,069
	0,0558
	0,0018
	0,4288
	Polpa (banana)
	0,0812
	0,0131
	0,0025
	0,0392
	C1
	0,0349
	0,4407
	0,0004
	0,0021
	C2
	0,032
	0,7417
	0,001
	0,0041
	C3
	0,9823
	0,0895
	0,0017
	0,4857
	No caso, as amostras C1, C2 e C3 são as três amostras de cachaça adulteradas. Substituindo os valores de absorbância em cada uma das equações da curva de calibração, temos os seguintes valores:
	Tabela 6: Amostras (concentração)
	Solução
	Cádmio (mol/L)
	Cobre (mol/L)
	Chumbo (mol/L)
	Zinco (mol/L)
	Casca (banana)
	1,039.10-4
	2,170.10-5
	6,464.10-7
	1,188.10-4
	Polpa (banana)
	5,541.10-6
	-3,479.10-5
	1,212.10-6
	9,509.10-6
	C1
	9,268.10-7
	2,487.10-4
	-4,847.10-7
	-8,976.10-7
	C2
	6,378.10-7
	4,262.10-4
	0
	2,504.10-6
	C3
	 9,535.10-5
	 4,158.10-5
	 5,654.10-7
	 1,347.10-4
	No caso, pode-se perceber que os valores negativos não fazem sentido (uma concentração negativa não faz sentido físico), além disso, alguns valores de absorbância dados pelo aparelho para as amostras estava fora dos valores da curva de calibração, ou seja, provavelmente estava fora da faixa de linearidade do seu respectivo metal.
	Valores de absorbância que acusam a saída da faixa de linearidade para cada metal podem ser valores maiores do que 0,2832 para cádmio; 0,2118 para cobre; 0,0097 para chumbo e 0,0743 para zinco. Valores superiores aos mencionados foram observados com frequência nas medições das amostras e medidas (como diluição ou métodos como adição de padrão) para contornar o fato desses dados estarem fora da faixa de linearidade não foram tomadas, influenciando nos dados obtidos.