Introdução aos Métodos Espectroquímicos

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19/03/2018 
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Introdução 
aos Métodos 
Espectroquímicos 
 Revisão Conceitos Fundamentais 
 
INTRODUÇÃO A MÉTODOS ÓTICOS 
1) INTERAÇÃO DA RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA COM A 
MATÉRIA 
 Métodos espectrométricos - a solução da amostra absorve radiação de 
uma fonte e a quantidade absorvida é relacionada com a concentração da 
espécie em solução 
 
2) RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA (R.E.) 
 A R.E. é uma forma de energia que se propaga no espaço como onda, a 
enorme velocidade e, em linha reta 
 A R.E. revela características ONDULATÓRIAS e CORPUSCULARES 
 Os fenômenos óticos: interferência, refração, reflexão, etc. → são 
descritos satisfatoriamente, considerando a R.E. como um movimento 
ondulatório. 
 
 
 
 
 
INTRODUÇÃO A MÉTODOS ÓTICOS 
Porém... O movimento ondulatório falha na interpretação da ABSORÇÃO e 
EMISSÃO da energia radiante 
 
 Absorção e Emissão → são descritos com o postulado de que a R.E. consiste 
de partículas discretas de energia (fótons ou quanta) 
“onda = grande número de fotóns” 
 
3) PROPRIEDADES ONDULATÓRIAS 
 A R.E. pode ser considerada “uma forma de energia radiante que se 
propaga como uma onda” 
 O movimento ondulatório → é caracterizado por vários parâmetros: 
comprimento de onda (λ), frequência (ν), velocidade (c) e amplitude (A) 
 
 
 
 
 
INTRODUÇÃO A MÉTODOS ÓTICOS 
 
Parâmetros da Onda Eletromagnética 
 
INTRODUÇÃO A MÉTODOS ÓTICOS 
 Comprimento de onda (λ) : é distancia linear entre dois máximos ou 
mínimos de onda 
 O λ tem diversas unidades: micrometros (μm), nanômetro (nm) e 
Ângstron (A) 
 1 μm = 10-6 m = 104 A = I.V. (I.R) 
 1 nm = 10-9 m = 10 A = Visível e U.V. 
 1 A = 10-10 m = 10-8 cm 
 Obs.: o λ depende do meio onde a onda se propaga 
 
 
 
 
 
INTRODUÇÃO A MÉTODOS ÓTICOS 
 Frequência (ν): número de oscilações do campo por segundo 
 Unidade (ν): Hertz (Hz) ou ciclo/s 
 Obs.: a frequência é determinada pela fonte e se mantém invariante, 
independente do meio de propagação. 
 velocidade (c): o produto da frequência (ν) pelo comprimento de onda 
dá a velocidade da radiação no meio. 
c = ν . λ 
 No vácuo → a “c” de uma onda independe da frequência e tem valor 
máximo: 
 Cvácuo = 3 x 1010 cm/s = 300.000 Km/s 
 Cmeio < Cvácuo → pela interação do campo magnético com a matéria (elétrons 
do meio) 
 
 
 
 
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INTRODUÇÃO A MÉTODOS ÓTICOS 
 Sendo a ν invariante → o λ deve diminuir quando a radiação (onda) 
passa do vácuo para um meio material 
 
 O fator segundo o qual a velocidade é reduzida chama-se índice de 
refração (n): 
n = Cvácuo /Cmeio 
 
 Obs.: na análise espectroscópica o termo mais usado é o λ 
 
 
 
 
 
INTRODUÇÃO A MÉTODOS ÓTICOS 
 
INTRODUÇÃO A MÉTODOS ÓTICOS 
4) PROPRIEDADES ESPECTROSCÓPICAS 
 Certas interações da R.E. com o meio material → obrigou a tratar a R.E. como 
constituída de partículas de energia (fótons ou quanta) 
 Quando a R.E. é absorvida ou emitida → ocorre uma transferência de energia de 
um meio para outro. 
 A energia de um fóton depende da frequência da radiação: 
 
E = h.ν 
 Onde: 
 E= energia em erg 
 ν = frequência em Hertz 
 h = constante de Planck = 6,6256 x 10-27 ergs 
 Em termos de λ: 
 E = h.v e v = c/ λ → E = h.c/ λ 
 Portanto um fóton de alta frequência (curto λ) é mais energético do que um de 
baixa frequência (longo λ) 
 
 
 
 
 
 
INTRODUÇÃO A MÉTODOS ÓTICOS 
5) ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO 
 É um arranjo ordenado das radiações conforme seus comprimentos de onda 
 O espectro é dividido em várias regiões, de acordo com: a origem das 
radiações, as fontes para sua produção e os sensores para detectá-las 
 
 
 
 
 
 
INTRODUÇÃO A MÉTODOS ÓTICOS 
 
INTRODUÇÃO A MÉTODOS ÓTICOS 
“Sempre que uma solução for colorida seu λ estará entre 400 e 700 nm” 
 
 
 
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INTRODUÇÃO A MÉTODOS ÓTICOS 
6) INTERAÇÕES NÃO QUANTIZADAS DA R.E. COM A 
MATÉRIA 
 Refração: 
 
 
 
 
 
 
INTRODUÇÃO A MÉTODOS ÓTICOS 
6) INTERAÇÕES NÃO QUANTIZADAS DA R.E. COM A 
MATÉRIA 
 Dispersão: 
 
 
 
 
 
 
INTRODUÇÃO A MÉTODOS ÓTICOS 
6) INTERAÇÕES NÃO QUANTIZADAS DA R.E. COM A 
MATÉRIA 
 Difração: 
 
 
 
 
 
 
INTRODUÇÃO A MÉTODOS ÓTICOS 
6) INTERAÇÕES NÃO QUANTIZADAS DA R.E. COM A 
MATÉRIA 
 Reflexão: 
 
 
 
 
 
 
INTRODUÇÃO A MÉTODOS ÓTICOS 
7) ABSORÇÃO DA R.E. 
 A energia absorvida é fixada por átomos ou moléculas que, sofrendo 
excitação, passa do estado fundamental para um estado excitado 
(estado energético superior) 
 Átomos, moléculas e íons → possuem número limitado de níveis de 
energéticos 
 Ex: Na11 = 1s2 2s2 2p6 3s1 
 Para a absorção ocorrer o fóton excitador deve possuir uma energia 
apropriada: 
hν = ∆E 
Onde: 
hν = energia do fóton 
∆E = Diferença de energia entre o estado fundamental e o estado 
excitado 
Retorno do elétron do estado excitado → através de diferentes processos 
 
 
 
 
 
 
INTRODUÇÃO A MÉTODOS ÓTICOS 
Processos de Dispersão de Energia 
 
 
 
 
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EXEMPLO: BALANÇO TÉRMICO 
(EFEITO ESTUFA) 
1) A TRANSPARÊNCIA DA ATMOSFERA 
 A atmosfera é transparente aos comprimentos da luz visível. 
A camada de ozônio (O3) na atmosfera superior absorve 
muito da luz ultravioleta. 
 
2) O EFEITO ESTUFA 
 Na atmosfera inferior, o CO2 e a H2O fazem com que a 
atmosfera seja opaca aos raios infravermelhos, e a radiação 
tem dificuldade em voltar ao espaço.