3 Introdução aos métodos óticos Espectrofotometria Molecular UV Vis

Prévia do material em texto

QUÍMICA ANALÍTICA 
INSTRUMENTAL – DCE 417 
Docente: Giovana de Fátima Lima Martins 
Instituto de Química 
 
 
Curso de Farmácia 
CLÁSSICOS E INSTRUMENTAIS 
Baseados em propriedades 
físicas (químicas em alguns casos ) 
Chamados de métodos 
de via úmida 
Gravimetria Volumetria 
Espectrométrico 
Eletroanalítico 
Propriedades 
elétricas 
Propriedades 
ópticas 
Cromatográfico 
Propriedades 
mistas 
INTRODUÇÃO AOS MÉTODOS ÓPTICOS 
INTRODUÇÃO AOS MÉTODOS ÓPTICOS 
MÉTODOS ÓPTICOS 
 
São métodos que se baseiam nas interações da radiação 
eletromagnética com a matéria. 
 
ABSORÇÃO 
Incide-se radiação no material e verifica-se as consequências. 
 
EMISSÃO 
Excita-se o material com alguma forma de energia, por exemplo, 
calor, eletricidade, radiação, e verifica-se as consequências. 
INTRODUÇÃO AOS MÉTODOS ÓPTICOS 
ESPECTROSCOPIA 
É um termo geral para a ciência que estuda a interação dos 
diferentes tipos de radiação com a matéria. 
Os métodos espectrométricos abrangem um grupo de métodos 
analíticos baseados na espectroscopia atômica e molecular. 
INTRODUÇÃO AOS MÉTODOS ÓPTICOS 
 O resultado gráfico de uma técnica 
espectroscópica qualquer é chamado 
espectro. Sua impressão gráfica 
pode ser chamada espectrograma 
ou, por comodidade, simplesmente 
espectro. 
Métodos espectroscópicos de análise: 
 
- Baseados na medida da quantidade de radiação produzida ou absorvida 
pelas moléculas ou pelas espécies atômicas de interesse; 
 
- Amplamente empregada na elucidação de estruturas moleculares, 
determinação qualitativa e quantitativa de compostos orgânicos e 
inorgânicos. 
350 400 450 500 550 600 650 700 750
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
 
 
 5 ppm
 4 ppm
 3 ppm
 2 ppm
 1 ppm
 0,5 ppm
 0,1 ppm
A
bs
or
bâ
nc
ia
 (nm)
INTRODUÇÃO AOS MÉTODOS ÓPTICOS 
ALGUNS CONCEITOS 
Espectro: 
Representação gráfica da energia radiante em função do 
comprimento de onda. 
 
Dispersão: 
Fenômeno que provoca a separação espacial de 
comprimentos de onda de uma radiação policromática. 
 - Prisma: Dispositivo empregado para provocar 
dispersão. 
 
Difração: 
Fenômeno que ocorre com a radiação quando essa passa 
por pequenos orifícios (ou fendas) e tem como 
conseqüência a dispersão. 
 - Rede de difração: dispositivo com diversas 
 fendas paralelas empregado para provocar difração. 
 
INTRODUÇÃO AOS MÉTODOS ÓPTICOS 
Métodos Espectrométricos 
Comprimento de onda e Energia 
INTRODUÇÃO AOS MÉTODOS ÓPTICOS 
- As regiões espectrais que têm sido empregadas incluem os raios ɣ, 
os raios X, ultravioleta (UV), visível, infravermelha (IV), 
microondas e radiofreqüência (RF). 
Os métodos espectroscópicos ópticos envolvem a 
radiação UV, visível ou infravermelha. 


c
hhE 
E = energia 
h = constante de Planck (6,626 . 10-34 J s) 
v = frequência 
c = velocidade da luz (2,998 . 108 m s-1) 
 = comprimento de onda 
Baixa energia Alta energia 
Comprimento de onda e Energia 
INTRODUÇÃO AOS MÉTODOS ÓPTICOS 
INTRODUÇÃO AOS MÉTODOS ÓPTICOS 
DUALIDADE ONDA-PARTÍCULA: 
 
 Radiação eletromagnética, ou luz = forma de energia cujo 
comportamento é descrito por propriedades tanto de onda quando 
de partícula. Sua natureza exata somente foi esclarecida após o 
desenvolvimento da mecânica quântica (~ início do século XX). 
Propriedades ópticas, como a difração, são melhores 
explicadas quando a luz é tratada como onda. Muitas interações 
entre a radiação eletromagnética e a matéria, como absorção e 
emissão, entretanto, são melhores descritas tratando a luz 
como partícula ou fóton. 
Natureza ondulatória da Radiação Eletromagnética 
INTRODUÇÃO AOS MÉTODOS ÓPTICOS 
Radiação Eletromagnética: 
 
- Forma de energia transmitida através do espaço a grandes velocidades; 
 
- Descrita como onda (comprimento de onda, frequência, velocidade e 
amplitude). 
 
- Quanta ou Fótons: pacotes discretos de energia ou partículas (dualidade 
partícula –onda). 
Espectro eletromagnético 
INTRODUÇÃO AOS MÉTODOS ÓPTICOS 
- Comprimento de onda ( ); 
 
- Período (p) = tempo necessário para completar um ciclo; 
 
- Frequencia (f) = ciclos/s ou hertz 
 f=c/l 
 c= velocidade da luz no vácuo 3.1010 cm/s 
 
- Energia (E): E=h.f => E=h.c/  
 
- h = constante de Planck 
 
Menor comprimento de onda, maior energia !!! 
Tipos de transições atômicas e moleculares que resultam das 
interações da radiação com a amostra 
INTRODUÇÃO AOS MÉTODOS ÓPTICOS 
Frequência  (m) Energia Nome Uso 
1020 a 1021 10-12 Nuclear Raios-g Medicina 
1017 a 1019 10-10 Eletrônica Raios-X 
Diagnóstico por 
imagens 
1015 a 1016 10-7 Eletrônica Ultra-Violeta Higienização 
1013 a 1014 10-6 Eletrônica Visível Iluminação 
1012 a 1013 10-4 Vibracional Infravermelho Aquecimento 
109 a 1011 10-2 Rotacional Microondas Cozimento 
105 a 108 102 Rádio Frequência Comunicação 
Usos da radiação eletromagnética 
INTRODUÇÃO AOS MÉTODOS ÓPTICOS 
Radiação Eletromagnética 
INTRODUÇÃO AOS MÉTODOS ÓPTICOS 
• Os comprimentos de onda da radiação eletromagnética se estendem dos 
raios-gama até as ondas de rádio, com aplicações diferenciadas. 
 
• Os métodos espectrométricos se baseiam em propriedades ópticas 
(mesmo que a radiação não seja percebida pelo olho humano), quer sejam 
de emissão ou absorção de radiação eletromagnética de determinados . 
 
• Como as interações da radiação com a matéria podem ocorrer tanto em 
nível atômico como em nível molecular, os métodos instrumentais 
espectrométricos se dividem em 4 classes: 
 
• Emissão (emissão atômica) 
• Luminescência (fluorescência atômica e molecular, fosforescência) 
• Espalhamento (Raman, turbidimetria e nefelometria) 
• Absorção (absorção atômica e molecular) 
Métodos Espectrométricos 
INTRODUÇÃO AOS MÉTODOS ÓPTICOS 
Interação da radiação com a matéria 
INTRODUÇÃO AOS MÉTODOS ÓPTICOS 
Dois requerimentos devem ser observados para que uma radiação 
possa ser absorvida por umas molécula: 
 
1) Radiação Incidente – deve ser de frequência equivalente aquela 
rotacional ou vibracional, eletrônica ou nuclear da molécula; 
 
2) A molécula deve ter um dipolo permanente ou um dipolo induzido, 
ou seja, deve haver algum trabalho que a energia absorvida possa 
fazer. 
O que faz com que alguns raios interajam e 
outros passem através das coisas? 
Métodos Espectrométricos 
INTRODUÇÃO AOS MÉTODOS ÓPTICOS 
Diagramas de Energia Atômica 
Métodos Espectrométricos 
INTRODUÇÃO AOS MÉTODOS ÓPTICOS 
Diagramas de Energia Molecular 
ABSORÇÃO ATÔMICA: O espectro é em forma de linhas finas devido 
aos níveis atômicos sem subníveis energéticos. 
Métodos Espectrométricos 
250 300 350 400 450 500 550
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
 
 
A
bs
or
bâ
nc
ia
 (nm)
2
7
5
,3
 3
4
1
,8
 
3
9
6
,1
 4
7
4
,9
5
 
INTRODUÇÃO AOS MÉTODOS ÓPTICOS 
350 400 450 500 550 600 650 700 750
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
 
 
A
b
so
rv
ân
ci
a
 (nm)
Métodos Espectrométricos 
max 
ABSORÇÃO MOLECULAR: O espectro de absorção é caracterizado por 
bandas largas devido aos vários níveis e subníveis energéticos dos 
orbitais moleculares. 
INTRODUÇÃO AOS MÉTODOS ÓPTICOS 
INTRODUÇÃO AOS MÉTODOS ÓPTICOS 
Aspectos Quantitativos das medidas espectroquímicas 
 Potência radiante (P): é a energia de um feixe de radiação que incide em 
uma determinada área por segundo; 
 
 Detecção: conversão da energia radiante em um sinalelétrico (S), 
podendo ser voltagem ou corrente; 
 
 O sinal elétrico é proporcional à intensidade da potência radiante:S = kP; 
 
 Nos métodos de Emissão, Luminescência e Espalhamento, a potência 
radiante emitida por um analito após a excitação é proporcional à 
concentração c do mesmo (P=kc). 
 
 Combinando-se equações, tem-se: S=k’c → c x S 
 
 A concentração (c) do analito é diretamente proporcional ao sinal elétrico 
(S) em uma faixa de concentrações → uso de padrões (curva de 
calibração)... 
INTRODUÇÃO AOS MÉTODOS ÓPTICOS 
Métodos Espectrométricos 
INTRODUÇÃO AOS MÉTODOS ÓPTICOS 
ABSORÇÃO DA RADIAÇÃO 
 Cada espécie molecular é capaz de absorver suas próprias 
frequências características da radiação eletromagnética; 
 
 Esse processo transfere energia para a molécula e resulta em um 
decréscimo da intensidade da radiação eletromagnética incidente. 
 
 A absorção da radiação atenua o feixe. 
INTRODUÇÃO AOS MÉTODOS ÓPTICOS 
ABSORÇÃO DA RADIAÇÃO 
Diz quantitativamente como a grandeza da atenuação depende 
da concentração das moléculas absorventes e da extensão do 
caminho sobre o qual ocorre a absorção. 
Lei de absorção = lei de Beer-Lambert 
À medida que a luz atravessa um meio contendo um analito que 
absorve, um decréscimo de intensidade ocorre na proporção que 
o analito é excitado. 
A lei de Beer foi descoberta independentemente (e de diferentes 
maneiras) por Pierre Bouguer em 1729, Johann Heinrich 
Lambert em 1760 e August Beer em 1852. 
ABSORÇÃO DA RADIAÇÃO 
 Para uma solução do analito de determinada concentração, quanto mais 
longo for o comprimento do caminho (b) do meio através do qual a luz 
passa (caminho óptico), mais centros absorventes estarão no caminho, e 
maior será a atenuação; 
P0 = Radiação Incidente 
P = Radiação Transmitida 
A absorbância é diretamente proporcional à concentração de uma 
espécie absorvente c e ao caminho óptico b do meio absorvente. 
 Também, para um dado caminho óptico, 
quanto maior for a concentração de 
absorventes, mais forte será a 
atenuação. 
LEI DE LAMBERT-BEER 
ABSORÇÃO DA RADIAÇÃO 
Lei de absorção = lei de Beer-Lambert 
P0 = Radiação Incidente 
P = Radiação Transmitida 
Atenuação de um feixe paralelo de 
radiação monocromática quando este 
passa por uma solução absorvente de 
espessura b cm e de concentração igual 
a c mols por litro. 
 
- Devido as interações entre os fótons e 
as partículas absorventes, a potência 
radiante do feixe decresce de P0 a P. 
ABSORÇÃO DA RADIAÇÃO 
 É a fração da radiação incidente transmitida pela solução; 
 Frequentemente expressa como porcentagem de transmitância. 
TRANSMITÂNCIA (T) 
 Está relacionada com a transmitância de forma logarítmica; 
 
 
 
 Quando a absorbância de uma 
solução aumenta, a transmitância 
diminui; 
 
 
 
ABSORBÂNCIA (A) = grandeza admensional 
ABSORÇÃO DA RADIAÇÃO 
Cálculo da absorbância (A) a 
partir da transmitância (T) em 
planilha eletrônica (Excel) 
Perdas por reflexão e espalhamento 
podem ocorrer em todas as fronteiras 
entre os diferentes materiais. 
 
 A luz passa pelas fronteiras, 
(interfaces): ar-vidro, vidro-solução, 
solução-vidro e vidro-ar. 
Células ou cubeta = Recipiente que contem a solução ou amostra. 
ABSORÇÃO DA RADIAÇÃO 
A luz pode também ser espalhada a 
partir da superfície de moléculas 
grandes ou de partículas (como 
poeira) presentes no solvente. 
- As reflexões ocorrem em qualquer interface que separa os materiais. 
- Como não há como evitar estas reflexões e espalhamentos, torna-se 
necessário usar a mesma cubeta (ou uma idêntica) nas medidas das várias 
soluções dos padrões e da solução amostra do analito. 
Para compensar os efeitos da perda de potência do 
feixe luminoso ao atravessar o solvente 
solução
solvente
solvente
solução
P
P
TA
P
P
P
P
T loglog
0

Se o material de fabricação da cubeta provocar uma 
diminuição na potência do feixe luminoso, essa 
diminuição também será compensada. 
ABSORÇÃO DA RADIAÇÃO 
Compara-se a potência do feixe transmitido pela solução 
do analito com a potência do feixe transmitido em uma 
cubeta idêntica contendo apenas o solvente. 
a = Constante de Proporcionalidade, Absortividade. 
Quando a concentração é expressa em mol L-1 e b 
(cm), chama-se absortividade molar (ε). 
As absortividades molares altas são desejáveis 
em análises quantitativas porque levam a uma 
alta sensibilidade analítica. 
ABSORÇÃO DA RADIAÇÃO 
0 2 4 6 8 10
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
T
ra
n
sm
it
ân
ci
a
Concentração
0,0 2,5 5,0 7,5 10,0
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
A
bs
or
bâ
nc
ia
Concentração
ab cA 
b cA 
Onde A é a absorbância, a é a absortividade 
e c é a concentração em g/L. 
Onde A é a absorbância,  é a absortividade 
molar e c é a concentração em mol/L. 
k 
k 
0,0 2,5 5,0 7,5 10,0
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
A
bs
or
bâ
nc
ia
Concentração
b cA 
LEI DE LAMBERT-BEER 
b é a inclinação de A x C e, 
portanto, responsável pela 
sensibilidade analítica. 
A absorbância aumenta 
conforme aumenta qualquer 
um dos três:  b ou c 
ABSORÇÃO DA RADIAÇÃO 
Aumento do 
caminho óptico 
ABSORÇÃO DA RADIAÇÃO 
Aumento da concentração 
ABSORÇÃO DA RADIAÇÃO 
350 400 450 500 550 600 650 700 750
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
 
 
 5 ppm
 4 ppm
 3 ppm
 2 ppm
 1 ppm
 0,5 ppm
 0,1 ppm
A
bs
or
bâ
nc
ia
 (nm)
0,0 2,5 5,0 7,5 10,0
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
Fe(SCN)
6
3-
A
460 nm
C
Fe
 (mg/L)
Espectros de absorção do 
complexo [Fe(SCN)6]
3- em 
diferentes concentrações. 
Com os valores de 
absorbância no 
comprimento de onda 
de máxima absorção 
(max) constrói-se a 
curva analítica. 
ABSORÇÃO DA RADIAÇÃO 
Espectros de absorção 
do permanganato de 
potássio a diferentes 
concentrações. 
ABSORÇÃO DA RADIAÇÃO 
• Aplicação da lei de Beer para misturas 
 
• A absorbância é uma propriedade aditiva. Assim, a presença de 
várias espécies absorventes na solução para o mesmo comprimento 
de onda resultará em uma absorbância maior que para soluções 
individuais. Contudo não poderá haver interação entre as várias 
espécies. 
 
• AT = A1 + A2 + ... + An = e1bc1 + e2bc2 + ... + enbcn 
 
• Limitações da lei Beer 
 
• Poucas exceções são encontradas para a generalização de que a 
absorbância está relacionada linearmente com o caminho óptico. Por 
outro lado, são encontrados desvios de proporcionalidade com a 
concentração quando b é constante. 
ABSORÇÃO DA RADIAÇÃO 
• Limitações reais (fundamentais) da Lei de Beer 
 
 Em concentrações > 0,01 mol/L, mesmo não sendo da espécie 
absorvedora, a distância média entre as espécies diminui e altera a 
capacidade das espécies em absorver a radiação, diminui o valor de . 
 
 O índice de refração do meio também causam desvios. Se as variações 
de concentração causam alterações significativas no índice de refração 
da solução, os desvios da lei de Beer são observados. 
 
 - Correção : acrescenta-se à expressão da lei de Beer o termo n/(n+2)2, 
onde n é o índice de refração. 
22 )(n
εbcn
A


ABSORÇÃO DA RADIAÇÃO 
• Desvios Químicos Aparentes (limitações químicas) 
 
 Surgem quando um analito se associa ou reage com um solvente para 
dar um produto que tenha um espectro de absorção diferente do analito. 
Um exemplo disto é a mudança de cor de indicadores ácido-base de 
acordo com o equilíbrioem função do pH. 
 
 HIn ⇌ H+ + In- 
 
cor 1 cor 2 
 
⇩ pH  ⇧ [HIn] e vice-versa  ⇧ A ou ⇩ A. 
 
 
=> Além disso, se ambas as espécies absorverem no mesmo 
comprimento de onda, poderá haver um desvio positivo ou negativo 
em função dos valores de HIn e In. 
ABSORÇÃO DA RADIAÇÃO 
Desvios Instrumentais com Radiação Policromática 
 
 A obediência estrita à lei de Beer é observada com radiação 
verdadeiramente monocromática. 
 Na prática os monocromadores produzem uma banda mais ou menos 
simétrica de comprimentos de onda em torno daquele desejado. 
 O resultado é um desvio negativo. 
ABSORÇÃO DA RADIAÇÃO 
 
 
 
 
 
 
 Estas radiações: 
 - aparecem em pequenas quantidades no 
processo de monocromatização por efeitos 
de espalhamento em várias superfícies 
internas. 
- diferem grandemente em comprimentos de 
onda da radiação principal. 
 
Desvios Instrumentais com Radiação Espúria 
ABSORÇÃO DA RADIAÇÃO 
Radiação do instrumento que está fora da banda de comprimento 
de onda nominal escolhida para uma determinação. 
 Assim, a presença de radiações espúrias confere igualmente um desvio 
negativo à lei de Beer. 
 Um efeito similar ao da radiação policromática é observado com 
radiações espúrias. 
Desvios Instrumentais com Radiação Espúria 
ABSORÇÃO DA RADIAÇÃO 
COMO MINIMIZAR O DESVIO? 
 
Escolher região onde o ε é constante na banda selecionada 
Ruídos Instrumentais 
 
- Fontes de incerteza instrumentais. 
 
ABSORÇÃO DA RADIAÇÃO 
Características importantes: 
 
• 1) Ampla aplicação para sistemas orgânicos e inorgânicos; 
 
• 2) Limites de detecção típicos de 10-4 a 10-5 mol/L (podem ser 
melhorados para 10-6 a 10-7 mol/L); 
 
• 3) Seletividade de moderada a alta; 
 
• 4) Boa exatidão (tipicamente as incertezas são da ordem de 1 a 
3%, podendo ser melhoradas a décimos percentuais com alguns 
cuidados especiais); 
 
• 5) Facilidade e conveniência na aquisição de dados. 
 
MÉTODOS ESPECTROFOTOMÉTRICOS 
INTRODUÇÃO AOS MÉTODOS ÓPTICOS 
Métodos de Absorção 
- Fotocolorimetria; 
- Espectrofotometria de Absorção Molecular; 
- Espectrofotometria de Absorção Atômica. 
 
Métodos de Emissão 
- Molecular 
 Fluorescência 
- Atômica 
 Fotometria de Chama 
 Emissão com Plasma ICP-OES 
 
Desvio de Radiação 
- Turbidimetria e Nefelometria 
COMPONENTES DOS INSTRUMENTOS ÓPTICOS 
 
 Fonte de radiação* = Uma fonte estável de energia radiante: 
• Lâmpadas de xenônio, deutério, tungstênio, lasers, etc 
 
 Seletor de comprimento de onda= dispositivo que isola uma região restrita 
do espectro para a medida: 
• Filtros e monocromadores. 
 
 Recipientes para amostra e padrão: 
• Cubeta. 
 
 Transdutores = detector de radiação, que converte a energia radiante para 
um sinal útil (normalmente elétrico): 
 
• Tubos fotomultiplicadores, fotodiodos, CCD, fotocélulas, etc. 
 
 Processadores de sinal e dispositivos de leitura 
 
* Para algumas técnicas de emissão, serão necessários mais alguns 
componentes. 
MÉTODOS ESPECTROMÉTRICOS 
Absorção molecular 
no UV/Vis 
Métodos espectrofométricos no UV/Vis 
 Aplicável na região de comprimento de onda entre 160 e 780nm; 
 
 Baseada na medida de transmitância ou absorbância; 
 
 Espécies que absorvem no ultravioleta ou no visível (espécies 
coloridas); 
 
 Espécies que não absorvem: reação com cromóforo; 
 
 Cromóforo: grupo funcional que tem um espectro espectro de 
absorção característico na região do UV-Vis. 
Métodos espectrofométricos no UV/Vis 
Identificação e/ou quantificação de medicamentos, alimentos, 
cosméticos, insumos, produtos químicos, efluentes, análises 
clínicas e toxicológicas. 
 Aplicabilidade na determinação de compostos orgânicos e 
inorgânicos; 
 
 Sensibilidade entre 10-4 e 10-7 mol L-1; 
 
 Seletividade moderada; 
 
 Boa acurácia (incerteza entre 1 e 3%); 
 
 Análise rápida e de fácil execução. 
Métodos espectrofométricos no UV/Vis 
Algumas Vantagens: 
 
- Método rápido, simples e econômico; 
- Útil na determinação da cinética de reações. 
Desvantagens: 
 
- Baixa seletividade, não recomendado para análise de misturas 
complexas. 
Região 
IV médio 
25 a 2,5mm 
Energia crescente  
Métodos espectrofométricos no UV/Vis 
Sensibilidade do 
olho humano 
Comprimento de onda 
Visão diurna 
(Fotópica) 
Visão noturna 
(Escotópica) 
L U Z V I S Í V E L 
Métodos espectrofométricos no UV/Vis 
Métodos espectrofométricos no UV/Vis 
Cores 
primárias 
Cores 
secundárias 
COLORIMETRIA: Um objeto tem a cor correspondente aos 
comprimentos de onda que ele reflete. 
Quando falta uma das cores 
primárias, obtém-se uma cor 
secundária. As 3 cores secundárias 
misturadas dão origem ao preto 
As 3 luzes (cores) primárias 
quando misturadas dão 
origem à luz branca. 
Métodos espectrofométricos no UV/Vis 
R G B 
Síntese aditiva: 
emissão. 
 
 
 
 
 
Síntese subtrativa: 
As cores se dão 
pela “subtração da 
luz”. 
Métodos espectrofométricos no UV/Vis 
COLORIMETRIA: Um objeto tem a cor correspondente aos 
comprimentos de onda que ele reflete. 
Se um objeto é da 
cor ciano, é 
porque absorve o 
vermelho e reflete 
o azul e o verde. 
Cor 
observada 
Cor 
absorvida 
Métodos espectrofométricos no UV/Vis 
COLORIMETRIA: Um objeto tem a cor correspondente aos 
comprimentos de onda que ele reflete. 
Disco de Newton 
A rotação proporciona a 
mistura das cores, de modo 
que enxergamos todos os 
comprimentos de onda de 
uma única vez, gerando a luz 
branca. 
Métodos espectrofométricos no UV/Vis 
COLORIMETRIA: Um objeto tem a cor correspondente aos 
comprimentos de onda que ele reflete. 
 
Cor Observada  (nm) Cor Complementar 
Ultravioleta < 380 - - - 
Violeta 380 – 420 Amarelo 
Violeta – azul 420 – 440 Amarelo – laranja 
Azul 440 – 470 Laranja 
Azul – verde 470 – 500 Laranja – vermelho 
Verde 500 – 520 Vermelho 
Verde – amarelo 520 – 550 Púrpura 
Amarelo 550 – 580 Violeta 
Amarelo – laranja 580 – 600 Violeta – azul 
Laranja 600 – 620 Azul 
Laranja – vermelho 620 – 640 Azul – verde 
Vermelho 640 – 680 Verde 
Púrpura 680 – 780 Amarelo - verde 
 
Métodos espectrofométricos no UV/Vis 
COLORIMETRIA: Um objeto tem a cor correspondente aos 
comprimentos de onda que ele reflete. 
Métodos espectrofométricos no UV/Vis 
Métodos espectrofométricos no UV/Vis 
Diagrama de blocos 
 
 
- Colorimetria Fotoelétrica (Fotômetro Vis) 
- Espectrofotometria UV/Vis 
FONTE SELETOR DE 
 
AMOSTRA 
TRANSDUTOR 
FOTOELÉTRICO 
PROCESSAMENTO 
DO SINAL / 
APRESENTAÇÃO 
Métodos espectrofométricos no UV/Vis 
• Fonte de luz 
 
 
 
= fonte contínua cuja potência não varie bruscamente em 
uma faixa considerável de comprimento de onda. 
Fonte 
Seletor de  
Cubetas 
Transdutor 
Amplificador 
Leitura 
1.Fontes de radiação 
Métodos espectrofométricos no UV/Vis 
• Fonte de luz 
 
 
 Região UV: 160 a 380 nm 
• Lâmpada de deutério, xenônio ou vapor de mercúrio 
Lâmpada de arco de 
Xenônio 
Lâmpada de D2 
= fonte contínua cuja potência não varie bruscamente em 
uma faixa considerável de comprimento de onda. 
Métodos espectrofométricos no UV/Vis 
Região Visível: 380 a 780 nm 
 Lâmpada de filamento de tungstênio 
 LED coloridos 
 Lâmpada de xenônio (UV/Vis) 
 
1.Fontes de radiação 
Page  65 
Lâmpada de tungstênio 
 Aquecimento resistivo: Efeito Joule. 
 Termo-emissão: Corpo Negro, T ~2900 K. 
 Região espectral: visível e IV próximo (350 
a 2200 nm). 
 Importante ter um adequado controle da 
voltagem da lâmpada para obter 
estabilidade da emissão. 
 
Lâmpada de Tungstênio 
Métodos espectrofométricos no UV/Vis 
1.Fontes de radiação 
Page  66 
Lâmpada de tungstênio-halogênio 
 Aquecimento resistivo : Efeito Joule 
 Termo-emissão: Corpo Negro, T ~3500 K 
 Região espectral: UV/visível/IV próximo 
(240 a 2500 nm). 
 Maior durabilidade (>2X). 
 Importante controlar voltagem. 
 
Lâmpada de Tungstênio 
W(g) + I2(g)  WI2(g)  W(s) + I2 
 
Métodos espectrofométricos no UV/Vis 
1.Fontes de radiação 
Page  67 
Lâmpada de deutério 
 Corrente DC ~40 V. 
 Região espectral: ultravioleta (160 a 375 nm). 
 Excitação elétrica do deutério ou hidrogênio (D2* 
ou H2*) 
H2 + Ee  H2* 
H2*  H’ + H’’ + h 
Ee = EH2* = EH’ + EH’’ + h 
OBS: EH’ + EH’’ pode variar de 0 a EH2
* 
Lâmpada de Deutério 
Métodos espectrofométricos no UV/Vis 
1.Fontes de radiação 
Intensidades das emissões das lâmpadas de deutério e tungstênio. 
Comparação entre as emissões das lâmpadas de W e D2 
In
te
n
s
id
a
d
e
 l
u
m
in
o
s
a
 
Lâmpada de 
deutério 
Lâmpada de 
tungstênio 
Métodos espectrofométricos no UV/Vis 
Page  69 
Outras fontes de radiação 
 Laser (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) 
 Diodo emissor de luz (LED) 
 Lâmpadas de Cátodo Oco 
 Lâmpadas de descarga sem eletrodos (EDL) 
 Fonte Globar 
 Lâmpada de Nernst (Nernst glower) 
Métodos espectrofométricos no UV/Vis 
Fonte 
Seletor de  
Cubetas 
Transdutor 
Amplificador 
Leitura 
2. Seletores de comprimento de onda 
Métodos espectrofométricos no UV/Vis 
 Na maioria das análises espectroscópicas, é necessária radiação 
constituída de um grupo estreito de comprimentos de onda, limitado e 
contínuo chamado BANDA. 
 
 Uma largura de banda estreita aumenta a sensibilidade de medidas de 
absorbância, pode fornecer seletividade para o método de absorção, e é 
freqüentemente um pré-requisito, do ponto de vista da obtenção de uma 
relação linear entre o sinal óptico e a concentração. 
• Como selecionar o comprimento de onda desejado? 
 
 
 
• Filtros ópticos: 
• Filtros de absorção 
• Simplesmente absorve 
alguns comprimentos de 
onda. 
 
Métodos espectrofométricos no UV/Vis Métodos espectrofométricos no UV/Vis 
2.Seletores de comprimento de onda 
São geralmente mais baratos que 
os filtros de interferências. São 
restritos à região visível do 
espectro. 
• Como selecionar o comprimento de onda desejado? 
 
 
• Filtros ópticos: 
 
• Filtros de interferência 
• Usando de reflexões e 
interferências destrutivas 
e construtivas, seleciona 
o comprimento de onda 
desejado. 
Métodos espectrofométricos no UV/Vis Métodos espectrofométricos no UV/Vis 
2.Seletores de comprimento de onda 
Estão disponíveis para as regiões UV, 
VIS e infravermelho do espectro. 
Utilizam a interferência óptica para 
fornecer bandas estreitas de radiação. 
Filtros Ópticos de Absorção 
Métodos espectrofométricos no UV/Vis 
A visualização desta 
imagem através de 
filtros ópticos 
exemplifica bem o 
funcionamento dos 
filtros em barrar 
determinados 
comprimentos de 
onda. 
Métodos espectrofométricos no UV/Vis 
Filtros Ópticos de Interferência 
Métodos espectrofométricos no UV/Vis 
• Como selecionar o comprimento de onda desejado? 
 
• Monocromadores: 
• Fenda de entrada 
• Lente colimadora 
ou espelho 
• Prisma ou rede 
de difração ou 
holográfica 
• Elemento de 
focalização 
• Fenda de saída 
Métodos espectrofométricos no UV/Vis 
Detector 
Cubeta Fenda Lentes 
Lentes 
Fenda 
Rede de 
difração 
Fonte 
luminosa 
Métodos espectrofométricos no UV/Vis 
Métodos espectrofométricos no UV/Vis 
Page  79 
Monocromador com prisma 
30 
o 
 1  2 q 1 
 1 
q 2 
Prisma Cornu  2 
o 
Superfície 
espelhada 
Prisma Littrow 
30 
Métodos espectrofométricos no UV/Vis 
Diagram of a Czerny-Turner grating monochromator. 
Monocromator com rede de difração 
Métodos espectrofométricos no UV/Vis 
Monocromator com rede de difração 
REFLEXIVA 
Métodos espectrofométricos no UV/Vis 
Monocromator com rede de difração 
TRANSMISSÃO 
Métodos espectrofométricos no UV/Vis 
Um bom exemplo: CDs 
Métodos espectrofométricos no UV/Vis 
 
 1) Filtros a. Filter de Absorção 
 b. Filtro de Interferência 
 2) Prismas a. Prisma de transmissão 
 b. Prisma de reflexão 
 3) Redes de difração 
 a. Rede de transmissão 
 b. Rede de reflexão 
2. Seletores de Comprimento de onda - Resumo 
Métodos espectrofométricos no UV/Vis 
Fonte 
Seletor de  
Cubetas 
Transdutor 
Amplificador 
Leitura 
3. Compartimentos para a amostra 
Métodos espectrofométricos no UV/Vis 
3. Compartimento da amostra: Cubetas 
Características Importantes: 
- Configuração Geométrica 
- Material 
Métodos espectrofométricos no UV/Vis 
O vidro absorve fortemente os comprimentos de onda da região do 
UV. Abaixo de 300 nm toda a radiação é absorvida. O quartzo começa 
absorver fortemente somente abaixo de 200 nm. 
Métodos espectrofométricos no UV/Vis 
Fonte 
Seletor de  
Cubetas 
Transdutor 
Amplificador 
Leitura 
4. Transdutores 
Métodos espectrofométricos no UV/Vis 
 
 Detector: Dispositivo que indica a presença de um fenômeno físico. 
 Transdutor: É um tipo especial de detector que converte sinais químicos 
ou físicos (ex. intensidade de luz) em sinais elétricos tais como em 
corrente elétrica, carga elétrica ou voltagem. 
 
 Características desejáveis: 
 - Resposta rápida mesmo para baixos níveis de radiação incidente. 
 - Responder com boa sensibilidade em uma ampla faixa de 
comprimentos de onda 
 - Alta razão sinal/ruído 
 - Proporcionalidade entre sinal produzido e intensidade de luz 
incidente 
4.Transdutores 
Métodos espectrofométricos no UV/Vis 
4.Transdutores – Detectores 
Métodos espectrofométricos no UV/Vis 
• Como fazer a leitura do absorção de luz? 
 
 
 
 
• Transdutores de radiação: 
• Fotônicos monocanais 
• Células fotovoltáicas 
• Fototubos 
• Fotomultiplicadores 
• Fotodiodos 
 
• Fotônicos multicanais 
• Arranjo de fotodiodos (PDA) 
• Dispositivos de transferência de cargas 
• CID e CCD (bidimensionais) 
Métodos espectrofométricos no UV/Vis 
4.Transdutores 
Métodos espectrofométricos no UV/Vis 
4.Transdutores fotoelétricos 
- Células fotovoltaicas, nas quais a energia radiante gera uma 
corrente na interface na interface entre uma camada de material 
semicondutor e um metal. 
 
- Tubos fotomultiplicadores, que contêm superfície fotoemissora, 
além de várias superfícies adicionais que emitem uma cascata de 
elétrons quando atingidas por elétrons provenientes da área 
fotossensível. 
Arranjo linear de fotodiodos 
(pda - photodiode array) 
Permite detectar 
simultaneamente vários 
comprimentos de onda. 
Tubo fotomultlicador 
Muito sensível. Consegue detectar 
níveis muito baixos de 
luminosidade. 
Métodos espectrofométricos no UV/Vis 
Como ocorre a absorção da luz?• A absorção de radiação UV ou visível por uma espécie atômica ou 
molecular pode ser considerada como um processo que ocorre em duas 
etapas: 
• M + h  M* excitação 
• M*  M + calor (desprezível) relaxação 
 
 
Obs.: Se M* sofrer decomposição ou formar novas espécies, o processo é 
chamado de reação fotoquímica e, neste caso, não será possível fazer a 
quantificação de M. 
Métodos espectrofométricos no UV/Vis 
Cromóforo 
Auxocromos 
Espectro UV típico 
Os máximos de absorção devem-se à presença de cromóforos na 
molécula. (Temos duas absorções em 190 e 270 nm no espectro da 
acetona e uma em 510 nm no espectro do complexo [Fe(fen)3]
2+). 
•Átomo ou grupo de átomos que 
absorve radiação. 
•Átomo que não absorve radiação. 
•Modifica alguma característica da absorção 
do cromóforo. 
Espectro Vis típico 
[Fe(fen)3]
2+ 
Métodos espectrofométricos no UV/Vis 
Como melhorar a absorção da luz? 
 
• Se o analito M não for uma espécie absorvente ou que tenha uma 
baixa absorção, deve-se buscar reagentes que reajam seletiva e 
quantitativamente com M formando produtos que absorvam no UV ou 
no visível. 
 
• Uma série de agentes complexantes são usados para 
determinação de espécies inorgânicas. 
• Exemplos: SCN- para Fe3+; I- para Bi3+. 
 
• Natureza do solvente, pH, temperatura, concentração de eletrólitos e 
presença de substâncias interferentes são as variáveis comuns que 
influenciam o espectro de absorção e, evidentemente, seus efeitos 
precisam ser conhecidos. 
Métodos espectrofométricos no UV/Vis 
Fonte 
Seletor de  
Cubetas 
Transdutor 
Amplificador 
Leitura 
5. Dispositivos de leitura / processamento / 
apresentação de sinais 
Métodos espectrofométricos no UV/Vis 
5. Dispositivo de leitura, processamento/ apresentação de sinais 
Visor: 
-Analógico (ponteiro) 
-Digital 
Computador 
Métodos espectrofométricos no UV/Vis 
Computador 
 Aquisição e tratamento dos 
dados 
 Calibração 
 Estatística 
 Correções do sinal 
 Controle do instrumento 
DEC 
DEC 
wavescan 
close 
stop 
help 
clear 
print 
overlay 
Métodos espectrofométricos no UV/Vis 
Configurações dos 
espectrofotômetros 
Métodos espectrofométricos no UV/Vis 
 Simples, barato, robusto, fácil operação. 
 Ruído alto, difícil obtenção de espectro. 
Simples feixe 
Métodos espectrofométricos no UV/Vis 
 A radiação vinda de um filtro ou monocromador passa por uma 
célula de referência ou célula da amostra antes de atingir o fotodetector. 
 Melhor na obtenção de espectros, menor ruído (?) 
 Mais caro, cubetas pareadas, maior número de componentes. 
Duplo feixe espacial 
Métodos espectrofométricos no UV/Vis 
 A radiação vinda do filtro ou monocromador é dividida em dois feixes 
que passam, simultaneamente, pela célula de referência e da amostra antes 
de atingir dois detectores casados. 
Duplo feixe temporal 
Métodos espectrofométricos no UV/Vis 
 O feixe é alternadamente enviado através das células de referência e da 
amostra antes de atingir um único fotodetector. Somente poucos 
milissegundos separam os feixes quando eles passam pelas duas células. 
=> Geralmente é preferível em relação ao 
feixe duplo espacial devido à dificuldade 
de se casar dois detectores. 
Malha de diodos ou CCD 
Métodos espectrofométricos no UV/Vis 
Espectrofotometria direta: 
Não emprega reagente cromogênico 
 
Espectrofotometria Indireta: 
Emprego de Reagente Cromogênico 
Métodos espectrofométricos no UV/Vis - Aplicação 
 
-Região Visível: 
Determinação de corantes e substâncias coloridas 
(Industria alimentícia e farmacêutica) 
 
-Região Ultra Violeta. 
Determinação de fármacos: 
(Muitos fármacos são ácidos ou bases orgânicas 
que possuem bandas de absorção na região UV) 
 
Emprego de Espectrofotometria Derivada: 
(Eficiente na definição dos picos de absorção e na 
eliminação de interferentes) 
Espectrofometria Direta 
Espectrofotometria com reagente cromogênico 
 
-Maioria dos métodos espectrofotométrico 
 
Exige controle “rigoroso” do meio reacional 
(concentração, pH, tempo, temperatura) 
Espectrofometria Indireta 
Determinação multielementar 
 
-Princípio da aditividade das absorbâncias 
 
A = abc = mC 
Determinação Multielementar 
DETERMINAÇÃO DE MULTICOMPONENTES 
Caso a Caso b 
Caso c 
1 2 
1 2 
1 2 
a 
b 
b a 
a 
b 
Determinação Multielementar 
DETERMINAÇÃO DE MULTICOMPONENTES 
Caso a 
 Fazer a determinação de cada componente em seus 
comprimentos de onda de máximo, não existe interferência. 
 
 Serão necessárias duas Curvas Analíticas, uma 
para cada componente. 
 
 
1 2 
a 
b 
Determinação Multielementar 
DETERMINAÇÃO DE MULTICOMPONENTES 
Caso b 
 A determinação do componente A pode ser feita sem interferência de B. 
Para a determinação de B, tem que se descontar o sinal de A. 
 A curva Analítica de A deverá ser lida nos dois comprimentos de onda 
gerando os coeficientes angulares ma1 e ma2 
 
 A Curva Analítica de B será lida apenas no comprimento de onda de 
máximo do elemento B gerando o coeficiente mb2 
1 2 
b a 
Determinação Multielementar 
Caso b 
Sistema: 
AT1 = Aa1 = ma1Ca 
AT1 = ma1Ca 
 
Portando Ca = AT1/ma1 
 
AT2 = Aa2 + Ab2 
 
 
AT2 = Cama2 + Cbmb2 
 
Cb = (AT2 – Cama2)/mb2 
 
 
1 2 
b a 
DETERMINAÇÃO DE MULTICOMPONENTES 
Determinação Multielementar 
Page  113 
Espectro de absorção dos padrões do Amarelo Tartrazina, Amarelo Crepúsculo e soma destes. 
0
0,4
0,8
1,2
1,6
350 400 450 500 550
Comprimento de onda (nm)
Ab
so
rb
ân
cia
 
Determinação Multielementar 
Princípio da aditividade 
 
A = abc = mC 
 
Aa1 = ma1Ca Ab1 = mb1Cb 
 
Aa2 = ma2Ca Ab2 = mb2Cb 
 
Atot1 = Aa1+ Ab1 
 
Atot1 = ma1Ca + mb1Cb (I) 
 
Atot2 = ma2Ca + mb2Cb (II) 
 
Sistema de duas equações e duas incógnitas 
 
Determinação Multielementar 
 
 
Ca = (Atot1 – mb1Cb) / ma1 
 
 
Cb = (Atot2ma1 – Atot1ma2) /( ma1mb2-ma2mb1) 
DETERMINAÇÃO DE MULTICOMPONENTES 
Determinação Multielementar 
O  em que os espectros puros de dois compostos que se interconvertem 
cruzam entre si. 
A465 = HIn b[HIn] + In– b [In
–] 
Espectro de absorção em função do pH de uma solução de 
vermelho de metila 0.37 mM entre pH 4,5 e 7,1. 
Ponto Isobéstico 
 Ponto isosbéstico em 
uma solução em que uma 
reação química está 
ocorrendo é a evidência 
de que apenas dois 
compostos estão 
presentes e com uma 
concentração total 
constante. 
 
1ª 2ª 
3ª 4ª 
Espectrofotometria Derivada 
Page  118 
-0,019
-0,009
0,001
0,011
350 400 450 500 550
Comprimento de onda (nm)
Pr
im
eir
a d
eri
va
da 0
0,5
1
350 400 450 500 550
Comprimento de onda (nm)
Ab
so
rbâ
nc
ia 
Localização do máximo 
Espectrofotometria Derivada 
Resolução de duas bandas sobrepostas por meio da 4ª derivada. 
Espectrofotometria Derivada 
Page  120 
Correção de 
Interferência 
0
0,5
1
0 6 12 18
Comprimento de onda (nm)
Ab
so
rbâ
nc
ia
-0,06
-0,03
0
0,03
0,06
0 6 12 18
Comprimento de onda (nm)
Se
gu
nd
a 
de
riv
ad
a
-0,2
-0,1
0
0,1
0,2
0 6 12 18
Comprimento de onda (nm)
Pri
me
ira 
der
iva
da
Espectrofotometria Derivada 
 Uma curca de titulação 
fotométrica é um gráfico da 
absorbância (corrigida para a 
variação do volume) em 
função do volume de titulanteadicionado. 
 
Curva de titulação espectrofotométrica (a 745 
nm) para 100 ml de solução 0,002 M de Bi3+ e 
Cu2+ utilizando 0,100M de EDTA como titulante. 
Titulações Espectrofotométricas 
 Curvas típicas para titulação espectrofotométrica. Absortividades 
molares do analito titulado, do produto, e do titulante são A, P, e T, respec
- tivamente. 
Volume de titulante 
A
b
s
o
rb
â
n
c
ia
 
Titulações Espectrofotométricas 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Introdução 
Análise por Injeção em Fluxo (Flow Injection Analysis – FIA) 
Carregador 
Reagentes 
Reação/Transporte 
Detecção 
Registro/Tratamento 
 de Dados 
Descarte 
Inserção da amostra 
A amostra é injetada no fluxo de líquido ao qual vários reagentes podem ser 
adicionados. Após um tempo adequado, a amostra já reagida chega à cela 
de detecção do espectrofotômetro. 
Sistema de Análise em Fluxo 
Reagente 
Bomba 
peristáltica Amostra 
Bobina de 
reação 
Espectrofotômetro 
Para o 
descarte 
Caminho 
secundário 
Introdução 
Análise por Injeção em Fluxo (Flow Injection Analysis – FIA) 
Sistema de Análise em Fluxo 
Fiagrama para diferentes níveis de H2O2 em ar. 
Introdução 
Análise por Injeção em Fluxo (Flow Injection Analysis – FIA) 
Sistema de Análise em Fluxo 
Turbidimetria e Nefelometria 
 
São métodos baseados no fenômeno de desvio de radiação: 
 
- Turbidimetria = medida indireta da radiação desviada 
- pode se usar um espectrofotômetro 
Introdução Aplicação da espectrofotometria 
Turbidimetria e Nefelometria 
 
São métodos baseados no fenômeno de desvio de radiação: 
 
- Nefelometria – medida direta = baseada na dispersão 
 
Introdução Aplicação da espectrofotometria