Aula-10-ESPECTROFOTOMETRIA

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ANALÍTICA AVANÇADA – 2S 2011
Aulas 5 e 6Aulas 5 e 6
Espectrofotometria no Espectrofotometria no UVUV--VisVis
Prof. Rafael Sousa
Departamento de Química Departamento de Química -- ICEICE
rafael.arromba@ufjf.edu.brrafael.arromba@ufjf.edu.br
Notas de aula: www.ufjf.br/baccan
ESPECTROFOTOMETRIA
Plano de aulaPlano de aula::
-- Definição de “espectrofotometria”Definição de “espectrofotometria”
-- Aspectos conceituais da ABSORÇÃO MOLECULARAspectos conceituais da ABSORÇÃO MOLECULAR
ABSORÇÃO molecular no ABSORÇÃO molecular no UVUV--VisVis
FLUORESCÊNCIA molecular no FLUORESCÊNCIA molecular no UVUV--VisVis
-- Aspectos conceituais da ABSORÇÃO MOLECULARAspectos conceituais da ABSORÇÃO MOLECULAR
-- Medidas de absorção e análises quantitativasMedidas de absorção e análises quantitativas
-- Instrumentos para análises espectrofotométricasInstrumentos para análises espectrofotométricas
-- Aspectos práticosAspectos práticos
-- A A quimioluminescênciaquimioluminescência
-- EspectrofluorimentriaEspectrofluorimentria (princípios e aplicações)(princípios e aplicações)
-- Instrumentação para Instrumentação para espectrofluorimetriaespectrofluorimetria
Bibliografia
�� “Análise Instrumental”“Análise Instrumental”
F Cienfuegos, D Vaitsman; 2000
�� ““VogelVogel -- Análise Química Quantitativa” Análise Química Quantitativa” 
GH Jeffrey e col., 6a ed., Guanabara Koogan, Rio de Janeiro, 2002
�� “Análise Química Quantitativa”“Análise Química Quantitativa”
D. Harris; 7a ed., 2008
�� ““PrinciplesPrinciples ofof Instrumental Instrumental AnalysisAnalysis””
DA Skoog, FL Holler, TA Nieman; 5th ed., 1998
�� Tutoriais dos fabricantes de espectrofotômetrosTutoriais dos fabricantes de espectrofotômetros
Espectrofotometria Espectrofotometria -- DEFINIÇÃODEFINIÇÃO
EspectrofotometriaEspectrofotometria: : 
Medida da luz que é Medida da luz que é absorvidaabsorvida ou ou emitidaemitida por uma espécie químicapor uma espécie química
Espectro obtido para o Espectro obtido para o ΒΒ--carotenocaroteno Espectro obtido para Espectro obtido para AgAg coloidalcoloidal
�� ANALITOS ANALITOS ORGÂNICOSORGÂNICOS
Alguns exemplos:Alguns exemplos:
Compostos nitrogenadosCompostos nitrogenados
Fármacos (Fármacos (àcàc. . acetilacetil salicílico)salicílico)
FenóisFenóis
Espectrofotometria Espectrofotometria -- APLICAÇÕESAPLICAÇÕES
FenóisFenóis
Gorduras (colesterol)Gorduras (colesterol)
�� ANALITOS ANALITOS INORGÂNICOSINORGÂNICOS
Alguns exemplos: Alguns exemplos: 
Íon cloretoÍon cloreto
amônia, fosfato, nitrato e amônia, fosfato, nitrato e sulfaTOsulfaTO
Elementos metálicos em geral, As e BElementos metálicos em geral, As e B
ASPECTOS CONCEITUAIS
LUZLUZ �� O espectro eletromagnéticoO espectro eletromagnético
(nm)
Aspecto ondulatório da radiação eletromagnéticaAspecto ondulatório da radiação eletromagnética
���� Ondas com dif. “comprimentos de onda” (λ) ���� dif. cores (Vis)
� Análises instrumentais: medidas de “frações” específicas de luz 
(visível ou não) ����MÁXIMOS DE ABSORÇÃO
�������� Relação entre comprimentos de onda e energiaRelação entre comprimentos de onda e energia
Aspecto ondulatório da radiação eletromagnéticaAspecto ondulatório da radiação eletromagnética
Relação entre comprimentos de onda (λ) e energia (E)
Modelo matemático
h= constante de Planck (6,63 10-34 Js) h c
EE = h ν =
c= veloc. luz no vácuo (2,99 108ms-1)
EE = h ν =
λ
�������� EE é inversamente proporcional ao é inversamente proporcional ao λλ
Na espectrofotometria os “máximos de absorção” são a principal Na espectrofotometria os “máximos de absorção” são a principal 
diferença que se observa no espectro de substâncias diferentes:diferença que se observa no espectro de substâncias diferentes:
fenômeno “menos energético”fenômeno “menos energético”
Espectro obtido para o Espectro obtido para o ΒΒ--carotenocaroteno Espectro obtido para Espectro obtido para AgAg coloidalcoloidal
O que faz a absorção da luzO que faz a absorção da luz
ser diferente ?ser diferente ?
As substâncias absorverem radiação por causa dosAs substâncias absorverem radiação por causa dos
Grupos CromófGrupos Cromóforosoros
Grupos cromóforos:Grupos cromóforos:
São grupos funcionais que apresentam absorção característica na região do São grupos funcionais que apresentam absorção característica na região do 
ultraultra--violetavioleta ou do ou do visívelvisível
ExEx: Carboxila : Carboxila ((-- COOHCOOH): ): 200 – 210 nm
�Absorve em váriosvários
comprimentos de onda comprimentos de onda diferentes
(vários grupos funcionais)
As substâncias absorverem radiação por causa dosAs substâncias absorverem radiação por causa dos
Grupos CromóforosGrupos Cromóforos
Outros grupos cromóforos:Outros grupos cromóforos:
Carboxila (Carboxila (-- COOH): 200 COOH): 200 –– 210 210 nmnm
Aldeído (Aldeído (--CHO): 210; 280 CHO): 210; 280 –– 300300
AminoAmino ((--NHNH22): 195): 195
Brometo (Brometo (--BrBr): 208): 208
DissulfetoDissulfeto ((--SS--SS--): 194; 255): 194; 255 � Substâncias diferentesDissulfetoDissulfeto ((--SS--SS--): 194; 255): 194; 255
Éster (Éster (--COOR): 205COOR): 205
Éter (Éter (--OO--): 185): 185
Nitro (Nitro (--NONO22): 210): 210
Nitroso (Nitroso (--NO): 302NO): 302
TiocarbonilaTiocarbonila (=C=S(=C=S--): 205): 205
TioeterTioeter ((--SS--): 194; 215): 194; 215
Tiol (Tiol (--SH): 195SH): 195
� Substâncias diferentes
� Diferentes grupos funcionais
As substâncias absorverem radiação por causa dosAs substâncias absorverem radiação por causa dos
Grupos CromóforosGrupos Cromóforos
ProcessoProcesso de absorção da radiação: diferentes tipos de de absorção da radiação: diferentes tipos de transições eletrônicastransições eletrônicas
Cada transição eletrônica vem “acompanhada” de uma transição rotacional e Cada transição eletrônica vem “acompanhada” de uma transição rotacional e 
vibracional vibracional �� Espectros na forma de bandaEspectros na forma de banda
Níveis de energia
eletrônicos
Níveis de energia
vibracional
As substâncias absorverem radiação por causa dosAs substâncias absorverem radiação por causa dos
Grupos CromóforosGrupos Cromóforos
Exemplificando as diferenças entre as substânciasExemplificando as diferenças entre as substâncias::
Composto Orbitais envolvidos na 
transição eletrônica
λ máx (nm)
CH4 σ � σ * 122
CH3Cl n � σ * 173
CH2=CH2 π � π * 162CH2=CH2 π � π * 162
Me2C=O π � π *
n � π *
185
277
H2C=CH-CH=CH2 π � π *
π � π *
π � π *
180
200
255
Essas transições eletrônicas ocorrem entre níveis de energia que Essas transições eletrônicas ocorrem entre níveis de energia que 
diferem de 10 a 100x em energia diferem de 10 a 100x em energia 
As substâncias absorverem radiação por causa dosAs substâncias absorverem radiação por causa dos
Grupos CromóforosGrupos Cromóforos
�������� Processo de absorção da radiação envolvem: Processo de absorção da radiação envolvem: 
�������� Transições eletrônicas (Transições eletrônicas (UVUV--VisVis))
�������� Transições vibracionais (Transições vibracionais (Infravermelho médio e próximoInfravermelho médio e próximo))
Envolvem diferenças Envolvem diferenças 
energéticas menoresenergéticas menores
Cada nível de Cada nível de 
ENERGIA VIBRACIONAL (ENERGIA VIBRACIONAL (eenn):):
SubníveisSubníveis de de 
ENERGIA ROTACIONAL ENERGIA ROTACIONAL 
Envolvem diferenças Envolvem diferenças 
energéticas ainda menoresenergéticas ainda menores
ENTRETANTO átomos no estado gasoso também podem absorver ENTRETANTO átomos no estado gasoso também podem absorver 
radiçãoradição no no UVUV--VisVis
Exemplos de medidas ESPECTROSCÓPICASExemplos de medidas ESPECTROSCÓPICAS
EspectroEspectroMETRIAMETRIA ATÔMICAATÔMICA
EspectroEspectroFOTOFOTOMETRIAMETRIA MOLECULARMOLECULAR
ENTRETANTO átomos no estado gasoso também podem absorver ENTRETANTOátomos no estado gasoso também podem absorver 
radiçãoradição no no UVUV--VisVis
Representação das transições eletrônicas que podem ocorrer no Representação das transições eletrônicas que podem ocorrer no átomo de sódioátomo de sódio
� NaCl
Representação genérica para os elétrons que sofrem 
transições em medidas espectroscópicas:
�� NA PRÁTICA, a região do NA PRÁTICA, a região do UVUV--VisVis importante para a importante para a 
espectrofotometria no espectrofotometria no UVUV--VisVis vai de 180 a 780 vai de 180 a 780 nmnm
PARA “CASA”PARA “CASA”
1)1) Explicar Explicar porque os espectros abaixo apresentam perfis diferentes, porque os espectros abaixo apresentam perfis diferentes, 
considerando que os espectros de absorção moleculares são geralmente bandas considerando que os espectros de absorção moleculares são geralmente bandas 
e não picos estreitos.e não picos estreitos.
O processo de O processo de absorção da luz absorção da luz no laboratóriono laboratório
1ª etapa1ª etapa: : 
excitação eletrônica da molécula “M”excitação eletrônica da molécula “M”
M + M + hvhv��M*M*
2ª etapa2ª etapa: : 
relaxação relaxação 
M* M* ��M + calorM + calor
M* M* ��MM´´ + + MM´´´´ ((fotodecomposiçãofotodecomposição))
M* M* ��M + M + hvhv´´ (luminescência)(luminescência)
Característica dos processos de absorção na região do Característica dos processos de absorção na região do visívelvisível
Solução Solução verdeverde--amareladaamarelada absorve absorve violetavioleta
amarela violetaamarela violeta--azulazul
laranjalaranja azulazul
vermelhavermelha azulazul--verdeverde
�������� A cor de uma espécie em solução é a cor complementar A cor de uma espécie em solução é a cor complementar 
àquela do comprimento de onda que absorve:àquela do comprimento de onda que absorve:
vermelhavermelha azulazul--verdeverde
púrpurapúrpura verdeverde
violetavioleta verdeverde--amareloamarelo
violetavioleta--azuladoazulado amareloamarelo
azulazul laranjalaranja
azulazul--esverdeadoesverdeado vermelhovermelho
verdeverde púrpurapúrpura
�������� A região que contem A região que contem o o λλ de máxima absorção de máxima absorção de uma espécie de de uma espécie de 
interesse pode ser prevista se a solução da amostra for colorida... interesse pode ser prevista se a solução da amostra for colorida... 
Medida de Medida de absorção e análise absorção e análise quantitativaquantitativa
Medidas de absorção (Medidas de absorção (AA))::
- Obtidas a partir de medidas de transmitância (T)
- Quanto maior a transmitância, 
menor a absorbânciamenor a absorbância
A absorbância aumenta com a conc. da espécie absorvedoraA absorbância aumenta com a conc. da espécie absorvedora
-- depende da substância (absortividade molar)depende da substância (absortividade molar)
-- depende do espaço físico ocupado pela amostra (caminho óptico)depende do espaço físico ocupado pela amostra (caminho óptico)
AA= = -- loglog TT= = loglog PP00/P /P 
Medida de Medida de absorção e análise absorção e análise quantitativaquantitativa
Representação gráfica para soluções de Representação gráfica para soluções de KMnOKMnO44 em em λλ = 545 = 545 nmnm e um caminho e um caminho 
óptico de 1 cm.óptico de 1 cm.
a)a) Em %Em %TransmitânciTransmitância a versusversus cc
a)a) b) Em b) Em AbsorbânciaAbsorbância versusversus cc
Relação entre absorção e concentração = ANÁLISE QUÍMICARelação entre absorção e concentração = ANÁLISE QUÍMICA
(Lei de (Lei de LambertLambert--BeerBeer))
JohannJohann HeinrichHeinrich LambertLambert ((17281728 –– 17771777)) observou que
a intensidade da luz transmitida por um meio absorvedor
era proporcional à espessura do meio pelo qual a luz passava
AugustAugust BeerBeer ((18251825 –– 18631863)) observou que a intensidade da
luz transmitida por um meio absorvedor era proporcional à
concentração da espécie absorvedora
Relação entre absorção e concentração = ANÁLISE QUÍMICARelação entre absorção e concentração = ANÁLISE QUÍMICA
(Lei de (Lei de LambertLambert--BeerBeer))
�������� A =A = a b a b CC
aa= absortividade molar (= absortividade molar (εε: L mol : L mol --11cmcm--11))
bb= caminho óptico (cm)= caminho óptico (cm)
CC= concentração em (mol L= concentração em (mol L--11))
A A 
α = α = a ba b
Relação linear entre Relação linear entre AA e e Conc. Conc. sese as medidas são feitas em as medidas são feitas em 
condição de caminho óptico constante condição de caminho óptico constante ��������
�� APLICAÇÕES DA equação da reta: A = α C APLICAÇÕES DA equação da reta: A = α C 
-- Concentrações desconhecidasConcentrações desconhecidas
-- OU determinar o valor de OU determinar o valor de a a para se obter o de para se obter o de εε
Concentração Concentração 
α = α = a ba b
1)1) PREPARAR PADRÕES DE CALIBRAÇÃO PREPARAR PADRÕES DE CALIBRAÇÃO �������� TÉCNICA INSTRUMENTALTÉCNICA INSTRUMENTAL
PADRÕESPADRÕES: Soluções semelhante à solução de amostra : Soluções semelhante à solução de amostra 
com concentração conhecida da espécie de interesse (com concentração conhecida da espécie de interesse (ANALITOANALITO))
AMOSTRAAMOSTRA ou ou SOLUÇÃO DE AMOSTRA SOLUÇÃO DE AMOSTRA ??
GeralmenteGeralmente a amostra é analisada na forma de uma solução aquosaa amostra é analisada na forma de uma solução aquosa
Determinação da Concentração
GeralmenteGeralmente a amostra é analisada na forma de uma solução aquosaa amostra é analisada na forma de uma solução aquosa
ExEx: Determinação de Fe: Determinação de Fe3+3+ em tecido animalem tecido animal
amostra
laboratorial
preparo (ou tratamento)
da amostra
solução de amostra
2)2) Calcular os limites de detecção (LD) e de quantificação: Calcular os limites de detecção (LD) e de quantificação: 
Menor quantidade que pode ser detectada com razoável certeza para um dado Menor quantidade que pode ser detectada com razoável certeza para um dado 
procedimento analítico (IUPAC)procedimento analítico (IUPAC)
Determinação da Concentração
y = y = yybcobco + 3xSd+ 3xSdbco bco ⇒⇒ em termos de sinalem termos de sinal
LD = (LD = (CCbcobco + 3xSd+ 3xSdbcobco)/S )/S ⇒⇒ em termos concentraçãoem termos concentração
⇒⇒LQ = (LQ = (CCbcobco + 10xSd+ 10xSdbcobco)/S )/S ⇒⇒ em termos concentraçãoem termos concentração
LDLD = limite de detecção= limite de detecção
LQLQ = limite de quantificação (o INMETRO recomenda usar o primeiro ponto da curva analítica de calibração)= limite de quantificação (o INMETRO recomenda usar o primeiro ponto da curva analítica de calibração)
yy = menor sinal medido= menor sinal medido
yybcobco = sinal do branco= sinal do branco
CCbcobco = concentração do branco (considerado = zero)= concentração do branco (considerado = zero)
SdSdbcobco= desvio padrão do branco (n= 10 no mínimo)= desvio padrão do branco (n= 10 no mínimo)
S S = Sensibilidade do método (= Sensibilidade do método (coefcoef. angular da curva analítica (. angular da curva analítica (αα))))
Determinando a Concentração de Misturas
(Dois (Dois analitosanalitos: : MM e e NN: ADITIVIDADE DA LEI DE BEER): ADITIVIDADE DA LEI DE BEER)
�� εε’s devem ser conhecidos em’s devem ser conhecidos em
todos os comp. onda (todos os comp. onda (λλ’ e ’ e λλ’’)’’)
AA´´
AA´´´´
Considerar as espécies Considerar as espécies 
A’A’ = = εε’’MM . b . c. b . cMM + + εε’’NN . b . . b . ccNN
A’’ A’’ = = εε’’’’MM . b . c. b . cMM + + εε’’’’N N . b . . b . ccNN
Resultado Resultado �������� cálculos matemáticos (resolução de sistemas ou cálculos matemáticos (resolução de sistemas ou QuimiometriaQuimiometria))
independementeindependemente (não existe interação)(não existe interação)
OUTROS ASPECTOS OUTROS ASPECTOS DA LEI DE DA LEI DE LAMBERTLAMBERT--BEERBEER
Válida paraVálida para::
-- Soluções diluídas (C < 0,01 mol LSoluçõesdiluídas (C < 0,01 mol L--11) ) 
-- Radiação monocromáticaRadiação monocromática
--Meio Meio homogêniohomogênio e estávele estável
�������� Todas as medidas (padrões e amostras) : celas o mais “parecidas” possíveisTodas as medidas (padrões e amostras) : celas o mais “parecidas” possíveis�������� Todas as medidas (padrões e amostras) : celas o mais “parecidas” possíveisTodas as medidas (padrões e amostras) : celas o mais “parecidas” possíveis
Para compensar perdas de potência da radiação incidente por reflexão e espalhamentoPara compensar perdas de potência da radiação incidente por reflexão e espalhamento
Desvios da Lei de Desvios da Lei de LambertLambert--BeerBeer ......
1)1) Interações entre os centros absorvedores Interações entre os centros absorvedores e instabilidade química e instabilidade química 
�� DESVIO DESVIO REALREAL DA LEI DE BEERDA LEI DE BEER
Ex de Ex de instabilidade químicainstabilidade química: : 
equilíbrio entre os ânions equilíbrio entre os ânions dicromatodicromato e e cromatocromato
CrCr22OO77
22-- + H2O 2H
+ + 2CrOCrO44
22--
350 350 nmnm 373 373 nmnm
�� Espécies que podem participar de equilíbrio químico em soluçãoEspécies que podem participar de equilíbrio químico em solução
devem ser analisadas em um meio onde apenas uma espécie predominedevem ser analisadas em um meio onde apenas uma espécie predomine
PARA “CASA”PARA “CASA”
2)2) Suponha que a análise de um fármaco deva ser feita em triplicata, por um Suponha que a análise de um fármaco deva ser feita em triplicata, por um 
método espectrofotométrico e que a espécie absorvedora apresenta um máximo de método espectrofotométrico e que a espécie absorvedora apresenta um máximo de 
absorbância que varia com o pH da solução de amostra. absorbância que varia com o pH da solução de amostra. DescrevaDescreva, resumidamente, , resumidamente, 
como essa análise deveria ser feita, considerando desde o preparo da amostra até a como essa análise deveria ser feita, considerando desde o preparo da amostra até a 
obtenção do resultado final.obtenção do resultado final.
Desvios da Lei de Desvios da Lei de LambertLambert--BeerBeer
2)2) Influência de erros instrumentais Influência de erros instrumentais 
((λλ inadequado, radiação inadequado, radiação policromáticapolicromática ou espúria)ou espúria)
�� DESVIO DESVIO APARENTEAPARENTE
Ex de Ex de erro instrumentalerro instrumental::
A
III
I II
A
Comprimento de onda Concentração
Instrumentação Instrumentação (ESPECTROFOTOMETRIA = TÉCNICA INSTRUMENTAL)(ESPECTROFOTOMETRIA = TÉCNICA INSTRUMENTAL)
FOTÔMETROSFOTÔMETROS
(COLORÍMETROS)(COLORÍMETROS) ESPECTROFOTÔMETROSESPECTROFOTÔMETROS
VisívelVisível
--Filtros ópticos (380 Filtros ópticos (380 –– 780 780 nmnm))
UltraUltra--violeta e visívelvioleta e visível
-- Monocromadores (200 Monocromadores (200 –– 1000 1000 nmnm))
Fonte de
Luz
Amostra
Seletor de
Comprimento
de Onda h ν
Detector
Fotométrico
Processador
0.102 UA
Fonte de
Luz
Amostra
Seletor de
Comprimento
de Onda h ν
Detector
Fotométrico
Processador
0.102 UAh ν
a
b
Componentes básicos (duas configurações: Componentes básicos (duas configurações: aa e e bb):):
InstrumentaçãoInstrumentação
1) 1) FONTE DE LUZFONTE DE LUZ
REGIÃO DO VISÍVELREGIÃO DO VISÍVELREGIÃO DO ULTRAREGIÃO DO ULTRA--VIOLETAVIOLETA
200 200 nmnm 390 390 nmnm 800 800 nmnm
• Lâmpadas de Deutério
• Lâmpadas de Hidrogênio
• Lâmpadas de filamento de Tungstênio
• Lâmpadas de Hidrogênio
160 – 375 nm
320 – 2500 nm
podem ser halógenas (W-I2)
- maior durabilidade
• LEDs 
(diodos emissores de luz)
• Lâmpadas de Xenônio
FONTE DE LUZFONTE DE LUZ
Emissões, por comprimento de onda, das principais lâmpadasEmissões, por comprimento de onda, das principais lâmpadas
para espectrofotometriapara espectrofotometria
InstrumentaçãoInstrumentação
2)2) SELETOR DE COMPRIMENTOS DE ONDASELETOR DE COMPRIMENTOS DE ONDA
�� Isolar faixas estreitas de comprimentos de ondaIsolar faixas estreitas de comprimentos de onda
�� Diferentes dispositivosDiferentes dispositivos
complexidade e largura da faixa de complexidade e largura da faixa de λλ
-- FiltrosFiltros
-- MonocromadoresMonocromadores
FILTROS:FILTROS:
-- Constituídos por uma ou mais substânciasConstituídos por uma ou mais substâncias
-- Isola bandas com no mín. 50 Isola bandas com no mín. 50 nmnm de largurade largura
-- Usado na região do visívelUsado na região do visível
-- Baixo custoBaixo custo
InstrumentaçãoInstrumentação
SELETOR DE COMPRIMENTOS DE ONDASELETOR DE COMPRIMENTOS DE ONDA
FILTROS:FILTROS:
�������� Fluoreto de cálcio ou magnésioFluoreto de cálcio ou magnésio
�������� Constituído por várias camadasConstituído por várias camadas
Dielétrico com espessura de Dielétrico com espessura de 
mesma ordem do mesma ordem do λλ desejadodesejado
-- Passa apenas 1 Passa apenas 1 λλ e seus múltiplose seus múltiplos
-- Isola bandas com até 10 Isola bandas com até 10 nmnm de largurade largura
-- Pode ser usado tanto no UV como no visívelPode ser usado tanto no UV como no visível
-- Custo maior que o filtro de absorçãoCusto maior que o filtro de absorção
t= espessura do dielétricot= espessura do dielétrico
ηη= índice de refração= índice de refração
n= ordem de interferêncian= ordem de interferência
InstrumentaçãoInstrumentação
SELETOR DE COMPRIMENTOS DE ONDASELETOR DE COMPRIMENTOS DE ONDA
FILTROS FILTROS 
os de interferência são mais eficientes:os de interferência são mais eficientes:
(larguras a meia altura)(larguras a meia altura)
�� Filtros servem para faixas específicas de Filtros servem para faixas específicas de λλ
��Monocromadores: isolam bandas estreitas ao longo do espectroMonocromadores: isolam bandas estreitas ao longo do espectro
-- Mais versáteisMais versáteis
-- Custo mais elevado que os filtrosCusto mais elevado que os filtros
InstrumentaçãoInstrumentação
SELETOR DE COMPRIMENTOS DE ONDASELETOR DE COMPRIMENTOS DE ONDA
MONOCROMADORES: MONOCROMADORES: PRISMASPRISMAS E E REDESREDES (GRADES) DE DIFRAÇÃO(GRADES) DE DIFRAÇÃO
FORMA DE FORMA DE USOUSO
1) 1) Prisma Prisma (instrumentos mais antigos)
2)2) Grade Grade (custo menor, espectrofotômetros mais compactos)
Diferenças entre os Diferenças entre os índices de refraçãoíndices de refração Fenômeno da Fenômeno da interferênciainterferência
nnλλ = d(= d(sensen i + d i + d sensen r)r)
�� 300 – 2000 ranhuras
� ângulo de incidência
InstrumentaçãoInstrumentação
SELETOR DE COMPRIMENTOS DE ONDASELETOR DE COMPRIMENTOS DE ONDA
MONOCROMADORES: PRISMAS E REDES (GRADES) DE DIFRAÇÃOMONOCROMADORES: PRISMAS E REDES (GRADES) DE DIFRAÇÃO
POSICIONAMENTO DA FENDA DE SAÍDAPOSICIONAMENTO DA FENDA DE SAÍDA
Isolar Isolar o comprimento de onda separadoo comprimento de onda separado
ExEx::
���� Dependendo dos demais componentes ópticos: largura de banda de 1 – 20 nm
ExEx::
����Monocromador de Czerny-Turner
InstrumentaçãoInstrumentação
3)3) COMPARTIMENTO (OU SUPORTE) DA AMOSTRACOMPARTIMENTO (OU SUPORTE) DA AMOSTRA
CELAS CELAS OU CUBETAS DE CUBETAS DE QUARTZOQUARTZO ((UVUV--VisVis))
CELAS OU CUBETAS DE CELAS OU CUBETAS DE VIDROVIDRO (Vis)(Vis)
CELAS OU CUBETAS DE CELAS OU CUBETAS DE ACRÍLICO ACRÍLICO (Vis)(Vis)
�� FACES PLANAS E PERPENDICULARES À RADIAÇÃO FACES PLANAS E PERPENDICULARES À RADIAÇÃO 
INCIDENTEINCIDENTE
face paraface para
“manipulação”“manipulação”
INCIDENTEINCIDENTE
�� CILÍNDRICAS CILÍNDRICAS 
menor custo mas que conferem menor menor custo mas que conferem menor repetibilidaderepetibilidade
CAMINHOS ÓPTICOS VARIÁVEISCAMINHOS ÓPTICOS VARIÁVEIS
mais comum: mais comum: 1 cm
LIMPEZA:LIMPEZA:
11-- água e detergente diluído
22-- enxague com água purificada e, depois, com a própria amostra
InstrumentaçãoInstrumentação
4)4) DETECTORES (TRANSDUTORES) DE SINALDETECTORES (TRANSDUTORES)DE SINAL
�������� CONVERSÃO DA CONVERSÃO DA RADIAÇÃORADIAÇÃO EM EM SINAL ELÉTRICOSINAL ELÉTRICO
-- Intensidade da Intensidade da correntecorrente é proporcional à é proporcional à intensidade da radiaçãointensidade da radiação
-- FototubosFototubos, , fotomultiplicadorasfotomultiplicadoras e semicondutores de silícioe semicondutores de silício
Junção pn
_ +
90 V DC
R
Amplificador
Catodo
Anodo
Feixe de Fótons
e- +
+
+
+
_
_
_
_
+
+ _
_
p n
+-
�������� FototuboFototubo << Sensibilidade que os semicondutores Sensibilidade que os semicondutores << Fotomultiplicadora Fotomultiplicadora 
InstrumentaçãoInstrumentação
DETECTORES (TRANSDUTORES) DE SINALDETECTORES (TRANSDUTORES) DE SINAL
Espectrofotômetro com arranjo linear de diodosEspectrofotômetro com arranjo linear de diodos
InstrumentaçãoInstrumentação
INSTRUMENTOS “INSTRUMENTOS “FEIXE ÚNICOFEIXE ÚNICO” E “” E “DUPLO FEIXEDUPLO FEIXE””
�� OO FEIXE DE RADIAÇÃO UTILIZADO PARA A MEDIDA DO “BRANCO” E DA AMOSTRA” FEIXE DE RADIAÇÃO UTILIZADO PARA A MEDIDA DO “BRANCO” E DA AMOSTRA” 
DEVEM TER A MESMA INTENSIDADE DEVEM TER A MESMA INTENSIDADE 
%T
cela do
solvente
ajuste 100% T
a. fotômetro de feixe
único
lâmpada de
tungstênio filtro
espelho semi-prateado
cela do
solvente
detector de zero%T
detector
detector
único
b. Fotômetro de feixe duplo
ESPECTROFOTOMETRIA NO ESPECTROFOTOMETRIA NO UVUV--VisVis
CONSIDERAÇÕES GERAISCONSIDERAÇÕES GERAIS
�������� Instrumentos atuais operam em transmitância ou absorbânciaInstrumentos atuais operam em transmitância ou absorbância
�������� Quando são utilizados outros solventes além de água os mesmos devem ser Quando são utilizados outros solventes além de água os mesmos devem ser 
de de grau espectroscópiograu espectroscópio e e inerte no meioinerte no meio
�������� Análises de rotina: utilizar sistema de análise por injeção em fluxo (FIA)Análises de rotina: utilizar sistema de análise por injeção em fluxo (FIA)
Pequenas quantidades de amostras e reagentesPequenas quantidades de amostras e reagentes
= Menor custo e geração de resíduos= Menor custo e geração de resíduos
Maior precisão (Maior precisão (repetibilidaderepetibilidade) e velocidade analítica) e velocidade analítica
�������� Pode ser combinada com outras técnicas analíticas, instrumentais ou não, Pode ser combinada com outras técnicas analíticas, instrumentais ou não, 
geralmente como geralmente como ferramenta de detecçãoferramenta de detecção
�������� Pode ser utilizada em análises não quantitativas e diretamente sobre sólidosPode ser utilizada em análises não quantitativas e diretamente sobre sólidos
((reflectânciareflectância difusa em produtos acabados)difusa em produtos acabados)
ANÁLISE DE SÓLIDOS POR ANÁLISE DE SÓLIDOS POR REFLECTÂNCIA DIFUSA NA REGIÃO DO REFLECTÂNCIA DIFUSA NA REGIÃO DO UVUV--VisVis
-- Utilizada para materiais opacosUtilizada para materiais opacos
•• PapéisPapéis
•• PlásticosPlásticos
•• Pigmentos para tintasPigmentos para tintas
•• Filmes poliméricosFilmes poliméricos
ESPECTROFOTOMETRIA NO ESPECTROFOTOMETRIA NO UVUV--VisVis
•• Filmes poliméricosFilmes poliméricos
•• MedicamentosMedicamentos
•• Alimentos (leite em pó)Alimentos (leite em pó)
•• ......
-- Princípio: a radiação não absorvida é refletida e detectada na forma Princípio: a radiação não absorvida é refletida e detectada na forma 
de um espectrode um espectro
-- Equipamentos de laboratório e portáteisEquipamentos de laboratório e portáteis
REFLECTÂNCIA DIFUSAREFLECTÂNCIA DIFUSA
Aplicações importantes no Aplicações importantes no setor de tintas setor de tintas para determinação de para determinação de 
parâmetros de qualidade:parâmetros de qualidade:
DETERMINAÇÃO DE OUTROS PARÂMETROS:
- Índice de brancura e amarelamento: ASTM EASTM E--313313--7373
- Índice de brancura: ASTM EASTM E--313313--CIE CIE modificationmodification
- Índice de brancura: ASTM DASTM D--19251925
- Índice de amarelamento: ASTM EASTM E--313313--9898
REFLECTÂNCIA DIFUSAREFLECTÂNCIA DIFUSA
PortáteisPortáteis De “bancada”De “bancada”
Tipos de equipamentos
Análise de materiais/ produtos acabadosAnálise de materiais/ produtos acabados
Análise quantitativas também são possíveis a partir de calibraçãoAnálise quantitativas também são possíveis a partir de calibração
PARA “CASA”PARA “CASA”
3) 3) Ao “desenhar a curva analítica” de um método espectrofotométrico o analista Ao “desenhar a curva analítica” de um método espectrofotométrico o analista 
atribuiu ao branco (reagentes utilizados em água) o valor de transmissão atribuiu ao branco (reagentes utilizados em água) o valor de transmissão 
100%. Você concorda com esta atribuição? Justifique.100%. Você concorda com esta atribuição? Justifique.
4) 4) Em termos de configuração instrumental, comente sobre as vantagens de se Em termos de configuração instrumental, comente sobre as vantagens de se 
utilizar um espectrofotômetro com um detector do tipo “arranjo de diodos”.utilizar um espectrofotômetro com um detector do tipo “arranjo de diodos”.
Bibliografia utilizada
�� ““PrinciplesPrinciples ofof Instrumental Instrumental AnalysisAnalysis””
DA Skoog, FL Holler, TA Nieman; 5th ed., 1998
�� “Análise Instrumental”“Análise Instrumental”
F Cienfuegos, D Vaitsman; 2000
�� ““VogelVogel -- Análise Química Quantitativa” Análise Química Quantitativa” 
GH Jeffrey e col., 6a ed., Guanabara Koogan, Rio de Janeiro, 2002GH Jeffrey e col., 6a ed., Guanabara Koogan, Rio de Janeiro, 2002
�� “Análise Química Quantitativa”“Análise Química Quantitativa”
D. Harris; 7a ed., 2008
�� Tutoriais de fabricantes de espectrofotômetrosTutoriais de fabricantes de espectrofotômetros
�� Slides didáticos fornecidos pelo Prof. Dr. Júlio C. J. Silva (UFJF)Slides didáticos fornecidos pelo Prof. Dr. Júlio C. J. Silva (UFJF)
�� Figuras da Apostila didática da disciplina QA 581, do IQ Figuras da Apostila didática da disciplina QA 581, do IQ -- UnicampUnicamp