Espectrofotometria

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Espectrofotometria
HISTÓRICO
1940 – Arnold Beckman (1900 - 2004):
É criado o primeiro espectrofotômetro.
Espectrofotômetro DU, 1941
HISTÓRICO
1940 – Arnold Beckman (1900 - 2004):
É criado o primeiro espectrofotômetro.
Antes de 1940:
O processo de análise química era muito longo e trabalhoso.
Posteriormente: 
O processo ficou bem mais simples e rápido, necessitando de apenas alguns minutos para a análise. 
Conceito de espectrofotometria
A espectrofotometria é o método de análises óptico mais usado nas investigações biológicas e físico-químicas
Todas as substâncias podem absorver energia radiante, mesmo o vidro que parece completamente transparente absorve comprimentos de ondas que pertencem ao espectro visível. A água absorve fortemente na região do infravermelho.
A absorção das radiações ultravioleta, visíveis e infravermelhas dependem das estruturas das moléculas, e é característica para cada substância química.
Radiação Eletromagnética
Dualismo Onda-Partícula
 Perspectiva Quântica
 Perspectiva Ondulatória
E: campo elétrico 
M: campo magnético 
XZ: plano de excitação do campo elétrico 
YZ: plano de excitação do campo magnético 
Z: direção de propagação da onde eletromagnética 
O Espectro Eletromagnético
Variação: Frequência ou comprimento de onda
Processo físico, interação radiação-objeto e transparência
Tipos de Radiação Eletromagnética
Radiação Gama (ɣ): é emitida por materiais radioativos, por ser muito penetrante (alta energia) tem aplicações em medicina (radioterapia) e em processos industriais (radiografia industrial). 
Raios X: é produzido através do freamento de elétrons de grande energia eletromagnética. (Bremsstrahlung)
Ultravioleta (UV): é produzida em grande quantidade pelo Sol, sendo emitida na faixa de 0,003 µm até ~0,38 µm. 
Visível (luz): é o conjunto de radiações eletromagnéticas que podem ser detectadas pelo sistema visual humano. 
Infravermelho (IV): é região do espectro que se estende de 0,7 a 1000 µm e costuma ser dividida em três sub-regiões: 
Micro-ondas: são radiações eletromagnéticas produzidas por sistemas eletrônicos (osciladores) e se estendem pela região do espectro de 1 mm até cerca de 1m, o que corresponde ao intervalo de frequência de 300GHz a 300MHz. Os feixes de micro-ondas são emitidos e detectados pelos sistemas de radar (radio detection and ranging). 
Rádio: é o conjunto de energias de freqüência menor que 300Ghz (comprimento de onda maior que 1m).
Faixa de Variação da Luz visível e Infravermelho
Violeta: 0,38 a 0,45 µm
Azul: 0,45 a 0,49 µm
Verde: 0,49 a 0,58 µm
Amarelo: 0,58 a 0,60 µm
Laranja: 0,60 a 0,62 µm
Vermelho: 0,62 a 0,70 µm 
- IV próximo: 0,7 a 1,3 µm
- IV médio: 1,3 a 6 µm
- IV distante: 6 a 1000 µm
Interação com a matéria Biótica e Abiótica
Reflexão, absorção e transmissão em função de características bio-físico-químicas.
Aplicações Tecnológicas
Entre inúmeras aplicações destacam-se:
Rádio
Televisão
Radares
Sistemas de comunicação sem fio (telefonia celular e comunicação wi-fi)
Sistemas de comunicação baseados em fibras ópticas 
Fornos de micro-ondas.
Esterilização de lâminas por radiação ultravioleta, produzida artificialmente por uma lâmpada de luz negra.
ESPECTROSCOPIA VISÍVEL E ULTRAVIOLETA
A região ultravioleta do espectro é geralmente considerada na faixa de 200 a 400 nm, e a região do visível entre 400 a 700 nm.
A luz é urna forma de radiação eletromagnética que possui características de onda e de partícula (fóton). O movimento ondulatório é caracterizado pelo comprimento de onda (), o qual corresponde à distância linear entre duas cristas, medido em nanômetros (nm), que corresponde a 10-9 m .
Espectro de absorção 
O conhecimento da absorção de luz pela matéria é a forma mais usual de determinar a concentração de compostos presentes em solução.
A espectrofotometria — medida de absorção ou transmissão de luz — é uma das mais valiosas técnicas analíticas amplamente utilizadas em laboratórios de área básica, bem como em análises clínicas.
A intensidade da cor de uma solução é proporcional à concentração das moléculas absorventes de luz. Quanto mais concentrada for a solução, maior será a absorção de luz. Por outro lado, a cor da solução é determinada pela cor da luz transmitida.
Concluindo, uma solução aparece como branca porque transmite luzes de todas as cores; quando absorve luzes de todas as cores, a solução é preta.
A absorção de luz pela matéria envolve a incorporação da energia contida no fóton à estrutura das moléculas absorventes.
Quando isso acontece, as moléculas absorventes passam do estado fundamental (estado energético mais baixo) para o estado excitado (estado energético mais alto).
LEI DE LAMBERT
“A intensidade da luz emitida decresce exponencialmente à medida que a espessura do meio absorvente aumenta aritmeticamente ".
Esta lei pode ser expressa pela seguinte equação:
===================
I = Io . 10-x1
===================
Onde: I = Intensidade da luz transmitida
Io = Intensidade da luz incidente
x = constante denominada coeficiente de absorção e que depende do meio absorvente empregado
1 = Espessura do meio absorvente
LEI DE BEER
A intensidade de um feixe de luz monocromático decresce exponencialmente à medida que a concentração da substância absorvente aumenta aritmeticamente ".
Expressa pela equação:
=================
I = Io . 10-kc
=================
Onde: I = Intensidade da luz transmitida
Io = Intensidade da luz incidente
k = Constante denominada coeficiente de absorção
c = Concentração do meio absorvente
Fundamentos da Espectrofotometria
Principais equipamentos
A luz, habitualmente fornecida por uma lâmpada, é fracionada pelo prisma ou rede de difração (monocromador) nos comprimentos de onda que a compõem (luzes monocromáticas). O comprimento de onda selecionado é dirigido para a solução contida em um recipiente transparente (cubeta). Parte da luz é absorvida e parte é transmitida. A redução da intensidade luminosa é medida pelo detector (célula fotelétrica) porque o sinal elétrico de saída do detector depende da intensidade da luz que incidiu sobre ele. O sinal elétrico amplificado e visualizado no galvanômetro em números, é lido como uma absorbância e é proporcional à concentração da substância absorvente existente na cubeta.
 Esquema óptico dos principais componentes do espectrofotômetro. As letras representam: (a) fonte de luz, (b) colimador, (c) prisma ou rede de difração, (d) fenda seletora de X, (e) compartimento de amostras com cubeta contendo solução, (f) célula fotelétrica, (g) amplificador.
APLICAÇÕES
Amplamente utilizada para a análise em diversas áreas como:
Química,
Física,
Biologia,
Bioquímica, 
Materiais,
Engenharia química,
Clínicas e industriais.
O espectrofotômetro é usado por exemplo para:
Medir determinados ingredientes em uma droga ou solução;
Medir o crescimento bacteriano,
Diagnosticar um paciente com base na quantidade de ácido úrico presente em sua urina.
APLICAÇÕES
Estima-se que, apenas no campo da saúde, 95% de todas as determinações quantitativas sejam feitas por espectrofotometria ultravioleta / visível e este número representa mais de 3 milhões de testes diários feitos nos Estados Unidos.
Alimentos e Bebidas
Análise de elementos contaminantes em bebidas.
 Análise de Fármacos
Análise de impurezas em fármacos.
 Análise de matéria-prima
 Análise de impurezas em sulfato de cobre
 Análise de Solo
 Análise ultrarrápida de solo agrícola.
Análise de Fármacos
 Determinação de impurezas em produtos farmacêuticos 
 Segurança Alimentar
 Alta precisão na determinação de pesticidas .
Análise de micotoxinas em ração animal e alimentos 
Análise de resíduos de antibióticos e pesticidas em mel.
Quantificação e confirmação de pesticidas em beterraba.
Forense
Detecção de agentes anabolizantes em testes antidoping.
Determinação de LSD
e seus Metabólitos em amostras biológicas humanas
 Meio Ambiente
Análise de água potável.
Determinação de elementos-traço em água do mar.
Detecção de fármacos, cosméticos e pesticidas em águas
 Metalurgia
Determinação de elementos-traço em aços e outras ligas metálicas
 Petroquímica
Análise de traços de metais e aditivos em óleos lubrificantes 
REFERENCIAS
https://www.analiticaweb.com.br/literaturas0.php
https://pt.wikipedia.org/wiki/Espectrofotometria
http://www.ufrgs.br/leo/site_espec/
http://www.ufjf.br/baccan/files/2011/07/Aula-10-ESPECTROFOTOMETRIA-_2S-2011-PARTE-1-Modo-de-Compatibilidade.pdf
http://www.foa.unesp.br/home/departamentos/ciencias_basicas/espectrofotometria-de-absorcao-kts.pdf
http://www.c2o.pro.br/automacao/ar01s15.html