01 Ondas Eletromagnéticas

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Ondas eletromagnéticas
A relação de luz com espectro eletromagnético
Quando um raio de luz solar é oriundo de um arco-íris ou ainda de um
prisma, ele é separado em seus constituintes coloridos ou espectros. O espectro de
luz visível é uma pequena parte do espectro eletromagnético como podemos ver na
figura a seguir
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Ondas eletromagnéticas
A relação de luz com espectro eletromagnético
A teoria ondulatória mostra que a propagação de luz através da onda
luminosa envolve forças magnéticas e forças elétricas. Estas duas forças formam o
que chamamos de radiação eletromagnética. Pode-se representar a onda luminosa
que atravessa o espaço por uma onda senoidal representada pela figura abaixo:
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λ é o comprimento de onda da luz (luz de cores diferentes tem diferentes
valores de comprimento de onda);
O comprimento de onda depende da frequência e da velocidade com que as
ondas podem se propagar através dela;
A onda tem uma frequência característica “ν“e um comprimento de onda “λ“e
ambos estão relacionados com a velocidade da luz “ϲ”;
C = λ, 
considerando a velocidade da luz igual a 3x108 m/s ou 3x1010 cm/s
λ
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 Uma propagação ondulatória de energia pode ser caracterizada pelo
comprimento ou frequência das ondas;
 Para produzirmos ondas curtas é necessário, por exemplo, agitar uma
corda com frequência mais alta, isto é, colocar mais rapidamente
energia para a corda. Logo, ondas de λ mais curto transportam mais
energia por segundo;
 Diferente de outros tipos de energia, a energia radiante, pode ser
deslocada através do vácuo. Assim, a radiação se propaga através de
um meio chamado de campo eletromagnético ou radiação
eletromagnética (REM).
A relação de luz com espectro eletromagnético
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 A radiação eletromagnética é constituída por ondas que se auto-
propagam pelo espaço;
 A luz é uma forma de radiação eletromagnética que possui
características de onda e de partícula (fóton).
 O movimento ondulatório é caracterizado pelo comprimento de onda
(λ), o qual corresponde à distância linear entre duas cristas, medido
em nanômetros (nm), que corresponde a 10-9 m .
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Crista
Vale
Radiação eletromagnética
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Radiação eletromagnética
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O número de ondas que passam por um ponto é o que chamamos
de freqüência de onda.
 Geralmente a freqüência de uma onda é medida em número de
ondas por segundo ou Hertz (Hz) e representado pela letra grega ν.
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Radiação eletromagnética
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Radiação eletromagnética
 A luz se propaga na forma de ondas e as diferentes cores refletem
variações nas propriedades destas ondas.
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Radiação eletromagnética
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Espectro eletromagnético
O espectro eletromagnético é a distribuição da intensidade da
radiação eletromagnética com relação ao seu comprimento de onda ou
frequência.
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Espectro eletromagnético
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As regiões do Espectro eletromagnético
A banda do ultravioleta é formada por
radiações mais energéticas do que a
luz (tem menor comprimento de ondas)
é por isso que penetra profundamente
na nossa pele, causando queimaduras
quando ficamos muito exposto à
radiação solar.
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As absorções de raios X são mais energéticas do
que a ultravioleta; portanto, mais penetrantes.
Explicando assim o seu uso na área médica para
produzir imagens do corpo humano.
As radiações de IR são geradas em grande
quantidade pelo sol, graças a sua elevada
temperatura.
As regiões do Espectro eletromagnético
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As regiões do Espectro eletromagnético
 Uma conveniência da espectroscopia é que a maior parte dos
tipos de partículas de transição (rotacional, vibracional,
eletrônica entre outras) ocorre em regiões características do
espectro eletromagnético.
 A maioria das transições puramente rotacionais ocorre pela
absorção ou emissão de micro-ondas.
 As transições vibracionais ocorre pela absorção ou emissão da
radiação infravermelha.
 As transições eletrônicas ocorrem na presença de luz visível ou
ultravioleta.
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Absorção da radiação eletromagnética por moléculas orgânicas.
Se a luz de uma lâmpada ultravioleta atravessa uma molécula orgânica, 
uma parte desta luz é absorvida, isto é, alguns comprimentos de onda são 
absorvidos e outros não são afetados.
Trp – triptofanos
Tyr – tirosina
Phe - fenilalanina
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Espectroscopia
 É o ramo da ciência física que trata da obtenção e da análise dos espectros de
absorção e de emissão de compostos químicos, também conhecida como
espectroscopia óptica.
 Tem como fundamento a interação de uma radiação eletromagnética e a
matéria constituinte da amostra. Por isso a necessidade de estudar os
constituintes da luz e sua energia.
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Espectroscopia
 Para ocorrer esse fenômeno é necessária a absorção da luz pelos átomos,
feita por energia. Dependendo da energia absorvida pelos átomos, ela poderá
ser considerada como um método espectroscópico de acordo com a frequência
absorvida dos átomos.
 Onde esta energia pode ser refletida, transmitida ou absorvida.
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Formas de espectroscopia
Absorção
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A espectroscopia de
absorção relaciona a
quantidade da energia
absorvida em função do
comprimento de onda da
radiação incidente. Esta
absorção se relaciona à
parcela de energia que
fica em um corpo (físico)
após incidir sobre ele.
Emissão
A espectroscopia de
emissão analisa a
quantidade da energia
emitida por uma amostra
contra o comprimento de
onda da radiação
absorvida, isto é,
fundamentalmente na
remissão de energia
previamente absorvida
pela amostra.
Espalhamento
A espectroscopia de
espalhamento relacio-
na a quantidade de
energia espalhada (dis-
persa) em função do
comprimento de on-
das, ângulo de incidên-
cia e ângulo de polari-
zação da radiação inci-
dente.
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Métodos espectroscópicos 
Espectroscopia de Infravermelho
Espectroscopia de raios-X
Espectroscopia de Raman
Espectroscopia de no visível e no ultravioleta
Espectroscopia de Fluorescência
Espectroscopia de absorção atômica 
Espectroscopia de Ressonância Magnética Nuclear
RMN1H, RMN13C, entre outros
Espectroscopia de massas
A quantização da luz e os níveis de energia
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As partículas são chamadas de FÓTONS e cada uma possui uma
quantidade de energia que é chamada de QUANTUM.
E = h
 A promoção de um elétron de valência
de um orbital para outro envolve a
absorção de radiação, o que
geralmente ocorre na região do UV-
visível no espectro eletromagnético.
Dizemos que os elétrons passam do
estado fundamental para o estado
excitado.
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h = 6,63x10-34JS
Energia 
de fótons
Constante 
de Planck
frequência
Quanta radiação é absorvida?
 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.
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 Quando um feixe de luz atravessa uma solução com
moléculas absorventes, parte da luz é absorvida pela
solução e o restante é transmitido.
 A absorção de luz depende basicamente da concentração
das moléculas absorventes e da espessura da solução –
caminho óptico
Absorbância:
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Absorção
Absorbância:
Exprime a fração da energia 
luminosa que é absorvida 
por uma determinada 
espessura de um material;
Transmitância:
É a fração da luz incidente 
com um comprimento de 
onda específico, que 
atravessa uma amostra de 
matéria.
Transmitância = It/ I0
T% = It/I0 x 100
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A = log10 (I0/I) = εcl
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Absorção
A = absorbância
I0 = intensidade de luz incidindo na amostra
I = intensidade de luz saindo da amostra
C = concentração molar do soluto
l = comprimento da cela da amostra (cm)
ε = absortividade molar
Absorção 
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I e I0
• Iguais
• I0/I = 1
• O log10 de 1 é 0; absorbância zero.
A = 1
• Significa que I0/I é igual a 10 (isto é, 10/1) e que 
90% da luz está sendo absorvida.
A = 2
• I0/I é igual a 100; nesse caso, 99% da luz incidente 
é absorvida e apenas 1% é transmitida.
A maior parte dos instrumentos, normalmente pode medir a 
absorbância em uma escala de 0 a 2.
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 A fração de luz incidente absorvida por uma solução num
determinado comprimento de onda é relacionada com a
espessura do caminho óptico e a concentração da amostra;
A = ε b c qdo a concentração é expressa em moles/L
a/ ε = absortividade/absortividade molar
b= caminho óptico
c= concentração
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Lei de Lambert-Beer
 Lei de Lambert-Beer:
1 cm. 2 cm. 3 cm.
I0 I I0 I0
I I
I0 I0 I0I
I I
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Lei de absorção
• Quanto maior a concentração (c) ou maior o caminho óptico (L)
maior será a absorbância da amostra, por isso geralmente o L é
padronizado em 1 cm;
• Quanto maior a absorbância, menor a transmitância;
• Sendo assim, deve-se ter consciência que todo e qualquer objeto
que interrompa o caminho óptico vai “atrapalhar” a leitura, podendo
dar uma falsa impressão de aumento da concentração;
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Lei de Lambert-Beer
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Lei de Lambert-Beer
Não pode ser obedecida quando:
 Diferentes formas de moléculas absorventes estão em equilíbrio;
 O soluto e o solvente formam complexos por meio de algum tipo de
associação;
 Existir equilíbrio térmico entre o estado fundamental e o estado
excitado de baixa energia;
 Compostos fluorescentes ou compostos modificados pela irradiação
estão preentes.
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A região de identificação da
radiação de UV-Vis é feita em
nanômetro (nm).
A absorção de UV é larga e
é chamada de BANDA e não
PICO.
O comprimento de onda de
um máximo de absorção é
chamado de λ max.
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Explique a importância do estudo de
espectroscopia para a química
moderna e ciências correlatas.
O que é um cromóforo 
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São instrumentos capazes de registrar dados de
absorvância ou transmitância em função do comprimento
de onda;
Os espectrofotômetros, em geral, contêm cinco
componentes principais:
fontes de radiação,
monocromador,
recipientes para conter as soluções,
Detectores,
indicadores de sinal
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Espectrofotômetro
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Espectrofotômetro
Fontes de radiação
 As fontes de radiação mais comuns baseiam-se na incandescência 
e são muito práticas no infravermelho e no visível
Tipos de fontes de radiação
oLâmpada de filamento de tungstênio: incandescente, produz 
emissão continua na faixa e 320 a 2500nm;
oLâmpada de quartzo-iodo: incandescente, o invólucro de quartzo 
emite radiação de 200 a 3000nm;
oLâmpada de deutério: é a mais usada para emissão de radiação 
ultravioleta. Emitem radiação contínua de 180 a 370nm.
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Espectrofotômetro
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Condições para uma fonte ser de boa qualidade para atuar nessa
faixa:
gerar radiação contínua;
ter intensidade de potência radiante suficiente para permitir a sua
detecção pelo sistema detector;
ser estável.
Além disso deve ter um tempo de vida longo e preço baixo.
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Espectrofotômetro
• Monocromadores
• São dispositivos essenciais dos espectrofotômetros e tem
como função a seleção do comprimento de onda e que se tem
interesse para a análise.
• É constituído de uma fenda de entrada de um elemento de
dispersão de radiação e de uma fenda de saída.
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Espectrofotômetro
Recipientes
São usados como recipientes cubas ou cubetas retangulares de
vidro ou quartzo.
As cubetas de vidro são usadas quando se trabalha na região do
visível. Para a região do ultravioleta, devem-se usar as cubetas
de quartzo, que são transparentes à radiação ultravioleta, pois o
vidro absorve a mesma.
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Espectrofotômetro
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Tipos de Espectrofotômetros para a Região Visível e UV
• Espectrofotômetro mono-feixe :
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Espectrofotômetro duplo-feixe
• Dois feixes de radiação são formados no espaço, por um espelho que divide o feixe vindo do
monocromador em dois. Um feixe passa através da solução referencia (branco) até o
transdutor e outro, ao mesmo tempo, passa através da amostra até o segundo transdutor.
• As duas correntes serão determinadas e mostradas no indicador de sinal. Com o auxílio de um
dispositivo apropriado, calcula-se a diferença de transmitância entre os dois feixes, essa
diferença será mostrada no indicador de sinal como absorvância –
REGISTRA APENAS O ESPECTRO DA AMOSTRA
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Espectrofotômetro duplo-feixe
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