Lista 3 resolvida - Análise Instrumental

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1) frequencia (V) = c /lambda
numero de onda: k= 1/lambda
2)uma solucao de concentracao C tem T% igual a 82%. A uma conc 4C, T% é 45,2%. Mostrar que o sistema obedece a lei de beer e achar T% para conc 2C.
A = epsilon.b.C = -logT 
epsilon.b = cte
-log 0,82 = epsilon.b.C -> epsilon.b.c = 0,086
-log 0,452 = epsilon.b.4C -> epsilon.b.c = 0,086
obedece a lei de beer (modificou T e C, dando o mesmo valor)
-logT= epsilon.b.2C = 67,23%
3)Qual a massa molar de um composto cuja absortividade molar (epsilon) é 850L/mol.cm e para o qual a transmitancia é 17% para uma solucao com concentracao 0,065g/50mL?
epsilon = MM.a (absortividade molar = MM . absortividade)
C = 0,065g/50mL = 1,3g/L (conferir unidades)
a = Abs / b.C = -logT / b.C = -log 0,17 / 1.1,3 = 0,592
850 = MM . 0,1144
MM = 1435,9g/mol
4)a vitamina D quando medida a lambda=264nm (max abs) segue a lei de beer num amplo intervalo de concentrações com epsilon = 18200l/mol.cm.
a) se MM = 397g/mol, qual o valor da absortividade (a)?
epsilon = MM .a 
a = 18200/397 = 45,84 L/g.cm
b) qual o intervalo de concentracoes que pode ser usado para analises caso se deseje manter os valores de absorbancia entre 0,4 e 0,9?
A = epsilon.b.C 
0,4 = 18200.1.C -> C = 2,2x10^-5 mol/L
0,9 = 18200.1.C -> C = 4,94x10^-5 mol/L
intervalo é entre essas duas concentracoes, passar pra g/L
0,0087g/L , C < 0,0196g/L
5)dosagem de cromo em metais, da tabela de concentracoes e abs
a) fazer regressao
y = ax + b = 11,897x + 2,237x10^-4
epsilon.b = 11,897
b)absortividade molar?
b = 1 
epsilon = 11,897cm^-1M^-1
c)concentracao cuja abs da amostra é 0,425
0,425 = 11,897C + 2,237x10^-4
C = 0,0357M
6)analise com colorimetro fotoeletrico. da tabela de concentracoes e valores de P e P0.
-log P/P0 = Abs
calculo as abs e faco regressao, monto a curva de calibracao. comparo com a inclinacao da reta partindo do coef angular(0,0366).
Se abaixo da reta, desvio negativo (m cai com aumento da concentracao)
7) estabelecer equacoes para determinacao espectrofotometrica de tres subst, dados os valores das absortividades molares, e considerando b=1cm.
A400 = 200Cb + 60Cc
A500 = 5Cb + 180Cc
A600 = 100Ca
8) determinacao simultanea de titanio e vanadio. 1g de amostra avolumada a 50mL. abs da amostra a 400 e 460 dadas. Abs de amostras de titanio e vanadio com 1g cada tiveram suas abs dadas, a 400 e 460. acahr os teores dos dois na amostra.
primeiro, achar as absortividades (aTi400; aTi460; aV400; aV460), utilizando a concentracao em g/L (1mg em 50mL = 0,02g/L) na eq A = abc.
Feito isto, montar o sistema
A400 = aTi400.CTi + aV400.CV
A460 = aTi460.CTi + aV460.CV
resolver os sistemas e achar as concentracoes CTi e CV (saem em g/L, no gabarito passou pra g/mL, dividindo por 1000)
cV = 3,78x10^-5 g/L cTi = 3,94x10^-5 g/L
9)Titularam-se 100 mL de uma mistura em partes iguais de solução de acetato de sódio e o-cloroanilina
em ácido acético glacial, a 312 nm, com solução 0,1010 N de HClO4. O acetato de
sódio não absorve radiação UV/VIS e é uma base mais forte do que a o-cloro-anilina.
Obtiveram-se os seguintes dados:
tabela de volumes de HClO4 e absorbancias
Representar graficamente os resultados e calcular as concentrações de acetato de sódio e ocloro-
anilina na solução em estudo.
metodo das razoes molares: fazer grafico e ver intersecao das retas tangentes a curva 
primeiro neutralizou acetato de sodio, depois o-cloro anilina
1 acetato - 1 HClO4
C.0,1 - 0,1x0,0069
C = 0,0069N
1 anilina - 1 HClO4
C.0,1 - 0,101x10^-3.(9,8-6,9)
C = 0,0029N
10)metodo das variacoes continuas -> Fe3+ e ofen. Solucoes a 6,72x10^-4 em volumes tabelados sao misturados e avolumados a 25mL. determinar estequiometria e constante de formacao
fazendo o grafico, ve-se que a abs maxima é 0,794, com volumes de 3mL de Fe e 7 de ofen, caracterizando estequiometria de 1:3 (tentar forçar para 0,25 e 0,75)
abs obtida (pto max da curva) = 0,794
abs extrapolada (intersecao entre as retas extendidas) = 0,850
CM = Concentracao inicial de metal 
6,72x10^-4 mol para um litro, para 3mL -> 2,016x10^-6 mol
2,016x10^-6 mol para 25mL, em 1000mL -> 8,064x10^-5 mol/L = CM 
CL = Concentracao inicial de ligante
6,72x10^-4 mol para um litro, para 7mL -> 4,704x10^-6 mol
4,704x10^-6 mol para 25mL, em 1000mL -> 1,88x10^-4 mol/L = CL
k = [[Feofen]] / [Fe3+].[ofen]^3
[[Feofen]] = (Absobtida / Absextrapolada).CM = 0,794/0,850 . 8,064x10^-5 = 7,53x10^-5 mol/L
[Fe3+] = CM - [[Feofen]] = 8,064x10^-5 - 7,53x10^-5 = 5,34x10^-6
[ofen] = CL - [[Feofen]] = 1,88x10^-4 - 7,53x10^-5 = 1,13x10^-4
k = 7,53x10^-5 / 5,34x10^-6 .(1,13x10^-4)^3 = 9,77x10^12 (gabarito diz 5,2x10^15, diferente devido a leitura de abs no grafico)
11) metodo das razoes molares pro mesmo sistema acima, mas com concentracao igual a 7,12x10^-4 mol/L. 
fazer grafico (abs x razao molar L/M) e ver a intersecao das retas (aprox 3.3)
calcular k igual a questao 10.
12)Uma amostra contendo 5,12g de um pesticida foi adequadamente tratada e decomposta e
então diluída a 200 mL, em balão volumétrico. A análise foi completada tratando-se alíquotas
da solução como indicado. Calcular o teor de cobre na amostra.
5,12g pra 200mL - 50mL dos 200 + 20mL de ligante + 30mL de agua = ABS = 0,512 (sol 1)
5,12g pra 200mL - 50mL dos 200 + 4mL de Cu2+ a 3,82ppm + 20mL de ligante + 26mL de agua = ABS = 0,844 (sol 2)
sol 1: A = 0,512 = a. (c1.0,05/0,1)
sol 2: A = 0,844 = a . [(c1.0,05 + 4.3,82) / 100] 
separar os termos na eq da solucao 2 
0,844 = [a.c1.0,05 / 0,1] + [a.4.3,82 / 0,1]
primeiro termo igual a eq da sol 1, subst e so sobra a como incognita
a = 2,161x10^-3 L/cm.mg (tudo antes em mg e L)
subst a na eq da sol 1 e ahcar c1
c1 = 473mg/L
473mg em 1000mL, em 200mL de amostra diluida = 94,38mg
teor de cobre = 94,38mg / 5120mg amostra = 0,0184% (gabarito esta 1,8x10^-3%)
13) dá seis Concentracoes de x em ppm (0, 2, 6, 10, 14, 18) com os respectivos numeros de replicas, valores medios de S e desvio padrao de S (s minusculo).
fazer a regressao: y = 6,7x10^-2x + 3x10^-2
a) sensibilidade de calibração
m = 0,067 (direto da equacao, coeficiente angular da curva de calibracao)
b) sensibilidade analitica para cada concentracao dada:
gama = m/ssinal 
m= sens calibracao
ssinal = desvio padrao
gama2ppm = 0,067 / 0,0094 = 7,13
fazer pras outras (7,98; 7,98; 7,89; 6,1)
c)limite de detecção
Sm = Sbranco + k.sbranco
Cm = (Sm-Sbranco) / m
Cm = limite de deteccao
Sbranco = media dos sinais do branco (conc zero)
k = 3
sbranco = desvio padrao do branco
m = sensibilidade de calibracao (item a)
Sm = 0,031 + 3.0,0079 = 0,0547
Cm = (0,0547 - 0,031)/0,067 = 0,354ppm
14) filtro de interferencia para isolar a banda de absorcao do CS2, a 454micrometro. trabalhar com interferencia de primeira ordem, indice de refracao = 1,34. Qual a espessura da camada do dieletrico?
2.d.etad = m.lambda
d = espessura = ?
etad = indice de refracao = 1,34
m = ordem da interferencia (1)
lambda = 4,54micrometro
2.d.1,34 = 1.4,54
d = 1,69micrometro
15) quantas linhas por mm deve apresentar uma rede de reflexao para que o compr de onda igual a 500nm (m=1) seja observado em um angulo de reflexao de -40 graus quando oa ngulo de incidencia e de 60 graus?
m.lambda = X(sen i + sen teta)
m = ordem interferencia = 1
lambda = 500nm
X = distancia entre ranhuras = ?
i = angulo de incidencia = 60
teta = angulo de reflexao = -45
1.500 = X (sen60 - sen45) = 3146nm = 0,003146mm
se 1 linha = 0,003146mm
x linhas para 1 mm
318 linhas /mm (gabarito esta 446)
16)Considere que uma rede de difração que opera na região infravermelho tem 72 linhas/mm. A
imagem da fenda de entrada ilumina 10mm da superfície da rede. Qual o poder de resolução
(l/Dl) para o espectro de primeira ordem (m=1) ? Qual a diferença mínima entre os
comprimentos de onda de duas linhas centradas em 1000nm para que as mesmas sejam
completamente resolvidas ?
72 linhas/mm, e 10mm iluminados = 72.10 = 720 = R (poder de resolucao
R = lambda / deltalambda
720 = 1000
/ deltalambda
deltalambda = 1,39nm
17) Para a rede do exercício anterior, calcular os comprimentos de onda dos espectros de difração
de primeira e segunda ordem correspondentes aos seguintes ângulos de reflexão: (a) –20o; (b)
0o; (c) +20o. Considere que o ângulo de incidência é 50 graus.
m.lambda = X(sen i + sen teta)
X = 1/72 = 0,01389mm
para m =1
a) lambda = 0,01389 (sen50 - sen20)
lambda = 5,89x10^-3mm . 1000 = 5,89micrometro
b) 10,64micrometro
c) 15,39micrometro
para m=2
a) 2,95 b) 5,32 c) 7,70
18)Uma solução cuja concentração na espécie X é 4,14 x 10-3M tem transmitância igual a 0,126
quando medida em cubeta de 2 cm. Qual deve ser concentração de X para que a
transmitância aumente três vezes quando medida em cubeta de 1 cm ?
C1 = 4,14x10^-3 T1 = 0,126 A1 = -logT1 = 0,9 b1 = 2cm
C2 = ? T2 = 3.T1 = 0,378 A2 = -logT2 = 0,423 b2 = 1cm
A1 = epsilon.b1.C1 
acha epsilon = 108,7
A2 = epsilon.b2.c2
c2 = 3,89x10^-3mol/L
19)A cte de equilibrio pra reacao 2CrO42- + 2H+ <-> Cr2O72- + H2O e 4,2x10^14. As absortividades molares das duas especies presentes numa solucao de K2Cr2O7 são dadas:
lambda = 345 epsilonCrO42- = 1840 epsilonCr2O72- = 1070
lambda = 370 epsilonCrO42- = 4810 epsilonCr2O72- = 728
lambda = 400 epsilonCrO42- = 1880 epsilonCr2O72- = 189
Uma solucao de K2Cr2O7 foi preparada pela dissolucao de 4,0x10^4 mols do sal em agua, seguida de diluicao a 1L com solucao tampao de pH igual a 5,6. Calcular o valor da absorbancia da solucao nos comprimentos de onda de 345, 370 e 400nm. b=1cm.
como foi preparada solucao de K2Cr2O7, a reacao sera inversa, e o k tambem. Fazer K' = 1/k = 2,381x10^-15
Fazer balanço molar de equilibrio:
t inicial: [Cr2O72-] = 4,0x10^-4 [CrO42-] = 0 [H+] = 10^-5,6 = 2,512x10^-6 (pH 5,6)
"reação": [Cr2O72-] = -x [CrO42-] = +2x [H+] = 0
equilibrio: [Cr2O72-] = 4,0x10^-4 -x [CrO42-] = 2x [H+] =2,512x10^-6
k' = [CrO42-]^2 . [H+]^2 / [Cr2O72-]
2,381x10^-15 = 4x^2 . 6,31x10^-12 / (4x10^-4 -x)
resolvendo a eq de segundo grau, x = 1,527x10^-4 (outro x é negativo)
subst x no balanço de equilibrio:
[Cr2O72-] = 4x10^-4 - 1,527x10^-4 = 2,473x10^-4 mol/L
[CrO42-] = 2x1,527x10^-4 = 3,054x10^-4 mol/L
calculando as absorbancias:
Para lambda = 370nm:
A = ACrO42- + ACr2O72- = [epsilonCrO42- . b . CCrO42-] + [epsilonCr2O72- . b .CCr2O72-]
A = [1840 . 3,054x10^-4] + [ 1070 . 2,473x10^-4] = 0,8265
para lambda = 370, A= 1,649
para lambda = 400, A = 0,6209
20)O complexo formado entre o Ga(III) e a 8-hidroxiquinolina tem máximo de absorção a 393nm.
Uma solução do complexo com concentração 1,29 x 10-4M tem transmitância 14,6%, quando
medida em célula de 1cm neste comprimento de onda. Qual a absortividade molar do
complexo ?
A = -log0,146 = 0,836
0,836 = epsilon.1.1,29x10^-4
epsilon = 6478 L/mol.cm
21) Uma alíquota de 50mL de água residual é tratada com excesso de KSCN e diluída a 1000mL.
Calcular o teor de Fe(III) na amostra em ppm, sabendo-se que a solução diluída tem
absorvância igual a 0,506 quando medida em célula de 1,50cm. A absortividade molar do
complexo é igual a 7,0 x 10^3.
0,506 = 7x10^3 . 1,5.c
c = 4,82x10^-5 mol /L
diluicao de 1:20
4,82x10^-5 . 20 = 9,64x10^-4 mol/L na amostra
ppm = mg/L
MM Fe = 55,845
9,64x10^-4 . 55,845 = 0,0538g/L = 53,83mg/L (gabarito esta 5,38)
22) Uma solução de KMnO4 com concentração 2,83 x 10^-4M tem absorvância igual a 0,510
quando medida em célula de 0,982cm a 520nm. Calcular:
(a) a absortividade molar do KMnO4 neste comprimento de onda;
0,510 = epsilon. 0,982. 2,83x10^-4
epsilon = 1835
(b) a absortividade quando a concentração é expressa em ppm;
MM KMnO4 = 158g/mol
2,83x10^-4 . 158 = 0,0447g/L
0,510 = a . 0,982 . 0,0447
a = 11,62L/g.cm
(c) a concentração molar do KMnO4 quando a absorbância vale 0,747 ao ser medida em
cubeta de 1,5cm a 520nm.
0,747 = 1835.1,5.c
c = 2,7x10^-4 mol/L
(d) a transmitância da solução do item (c);
0,747 = -log T
T = 10^-0,747 = 17,9%
(e) a absorvância da solução cuja transmitância é igual a duas vezes a transmitância da
solução do item (c).
T = 0,358
A = 0,446
24)3)A mistura de ligante B com cation Ni2+ origina a formacao do complexo colorido NiB22+, cujas solucoes obedecem a lei de beer numa ampla faixa de concentracoes. Quando a concentracao analitica do ligante excede a do cation metalico em cinco vezes ou mais, o cation pode ser considerado como estando completamente complexado. Analise os dados abaixo e determine o valor da constante de formacao do complexo (B=1cm) (ex 24 da lista 3)
Ni2+ + 2B <-> NiB22+
Dados:
Abs = 0,765 [Ni2+] = 2,5x10^-4 mol/L [B] = 2,2x10^-1 mol/L
Abs = 0,360 [Ni2+] = 2,5x10^-4 mol/L [B] = 1,0x10^-3 mol/L
Em abs = 0,765:
[B] / [Ni2+] = 0,220 / 2,5x10^-4 > 6
como a razao e maior que 5, ocorre reacao irreversivel e [NiB22+] = [Ni2+], ou seja, todo o Ni2+ esta complexado.
Em abs = 0,360:
[B] / [Ni2+] = 1,0x10^-4 / 2,5x10^-4 = 4
como a razao e menor que 5, preciso achar a [NiB22+], por regra de 3
0,765 - 2,5x10^-4
0,360 - [NiB22+]
[NiB22+] = 1,176x10^-4 mol/L
para achar a constante:
Kf = [NiB22+] / [Ni2+].[B]^2 (atencao pro coef estequiometrico)
[Ni2+] = o que tinha menos o que formou de complexo = 2,5x10^-4 - 1,176x10^-4 = 1,324x10^-4
[B] = o que tinha menos 2x o que formou de complexo = 1,0x10^-3 - 2(1,176x10^-4) = 7,648x10^-4
Kf = 1,519x10^6