APOSTILA - ABSORÇÃO ATÔMICA
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APOSTILA - ABSORÇÃO ATÔMICA


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UFRN / CCET / IQ 
QUI0068 \u2013 MÉTODOS ESPECTROANALÍTICOS 
1 Espectrometria de Absorção Atômica 
1. Introdução 
- Existem três formas de espectroscopia atômica 
que se baseiam em fenômenos de absorção, 
emissão e fluorescência. 
 
Absorção \u2192 Os átomos absorvem parte da luz 
proveniente da fonte e a luz não absorvida 
alcança o detector. Absorção de linhas finas 
(raias) provenientes de uma lâmpada de catodo 
oco. 
Emissão \u2192 Os átomos responsáveis pela emissão 
atômica são aqueles que estão em um estado 
excitado devido à alta energia térmica da chama. 
Emissão proveniente de um estado excitado 
populado termicamente. 
Fluorescência \u2192 Para observamos a 
fluorescência atômica, os átomos são excitados 
por uma lâmpada externa ou por um laser. Um 
átomo excitado pode decair para um estado de 
menor energia emitindo radiação. 
- Para átomos e íons na fase gasosa, não há 
estados de energia rotacional e vibracional. Is to 
significa que somente as transições eletrônicas 
ocorrem. 
- Assim, os espectros de emissão atômica, de 
absorção e de fluorescência são constituídos por 
um número limitado de linhas espectrais 
estreitas. 
ABSORÇÃO X EMISSÃO 
 
 
E0 = Estado fundamental 
E1 = Estado excitado 
 
\uf044E = E1 \u2013 E0 = h\uf06e 
\uf06e = c/\u3bb 
 
\uf044E = hc/\u3bb 
 
h = constante de Plank = 6,6 x 10
-34
 J.s 
\uf06e = frequência 
\u3bb = comprimento de onda 
c = velocidade da luz = 2,998 x 10
8
 m.s
-1
 
 
 
Espectros de Emissão \u2192 
Na espectroscopia de 
emissão atômica, os 
átomos do analito são 
excitados por uma energia 
externa na forma de calor 
ou energia elétrica. A 
energia é tipicamente 
suprida por um plasma, 
uma chama, uma descarga 
a baixa pressão ou um 
laser de potência. 
- A figura acima exibe um diagrama parcial de 
energia para o sódio atômico apontando a fonte 
de três das suas mais destacadas linhas de 
emissão. 
\uf0fc Antes da aplicação da fonte de energia 
externa, os átomos de sódio estão 
normalmente em seu estado de energia 
mais baixo ou estado fundamental. 
\uf0fc A energia aplicada leva 
momentaneamente os átomos de sódio a 
 
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um estado de energia mais alto ou estado 
excitado. 
\uf0fc Nos átomos de sódio no estado 
fundamental, os elétrons de valência 
simples estão no orbital 3s. 
\uf0fc A energia externa promove os elétrons 
externos dos seus orbitais do estado 
fundamental para os orbitas excitados 3p, 
4p ou 5p. 
\uf0fc Após alguns nanosegundos, os átomos 
excitados relaxam para o estado 
fundamental, fornecendo suas energias 
como fótons de radiação visível ou 
ultravioleta (590, 330 e 285 nm). 
- A transição para ou de um estado fundamental é 
denominada transição de ressonância e a linha 
espectral resultante é chamada linha de 
ressonância. 
 
- A cor emitida por um átomo depende de como 
seus elétrons estão distribuídos. 
Espectros de Absorção \u2192 
Uma fonte externa de 
radiação incide sobre o 
vapor do analito. Se essa 
fonte for de frequência 
(comprimento de onda) 
apropriada, poderá ser 
absorvida pelos átomos do 
analito e promovê-los a 
estados excitados. 
 
- A figura acima mostra três das muitas linhas de 
absorção do vapor de sódio. 
\uf0fc A absorção da radiação de 285, 330 e 590 
nm excita o elétron único externo do sódio 
do seu nível no estado fundamental 3s 
para os orbitais excitados 3p, 4p e 5p, 
respectivamente. 
\uf0fc Após alguns nanosegundos, os átomos 
relaxam para o se estado fundamental 
transferindo seu excesso de energia para 
outros átomos ou moléculas no meio. 
OBS.: Os espectros de absorção e de emissão 
para o sódio são muito simples e consistem em 
relativamente poucas linhas. Para os elementos 
que apresentam muitos elétrons externos, que 
podem ser excitados, os espectros de absorção e 
de emissão podem ser muito complexos. 
 
LARGURA DAS LINHAS ESPECTRAIS 
ATÔMICAS 
- Em teoria, a emissão ou absorção atômica 
resultante, apresenta-se em forma de linhas. 
Entretanto, mesmo utilizando um sistema ótico de 
grande resolução, observa-se que esta \u201clinha\u201d 
tende a uma pequena dispersão de frequência. 
Muitos fatores contribuem para as larguras das 
linhas espectrais. 
Alargamento Natural \u2192 A largura natural de 
uma linha espectral atômica é determinada pelo 
tempo de meia vida do estado excitado e pelo 
princípio da incerteza de Heisenberg. Quanto 
mais curto o tempo de meia vida, mais larga será 
a linha e vice-versa. Tempos de vida de átomos 
 
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radioativos são da ordem de 10
-8
, o que leva a 
larguras naturais da ordem de 10
-5
 nm. 
 
Alargamento por Colisão \u2192 As colisões entre 
átomos e moléculas na fase gasosa leva à 
desativação do estado excitado e assim a um 
alargamento da linha espectral. A grandeza do 
alargamento aumenta com a concentração 
(pressão) das espécies que colidem. Como 
resultado, esse alargamento é as vezes chamado 
alargamento por pressão \u2192 AUMENTA COM 
A ELEVAÇÃO DA TEMPERATURA. 
- É altamente dependente do meio gasoso. Para os 
átomos de Na em chamas, esses alargamentos 
podem ser tão grandes como 3 x 10
-3
 nm. Em 
meios energéticos, o alargamento por colisão 
excede muito o alargamento natural. 
Alargamento Doppler \u2192 Resulta da 
movimentação rápida dos átomos enquanto 
emitem ou absorvem a radiação. Os átomos 
movendo-se em direção ao detector emitem 
comprimentos de onda que são ligeiramente mais 
curtos que os comprimentos de onda emitidos por 
átomos movendo-se em ângulo reto em relação ao 
detector (o efeito é inverso para átomos 
movendo-se para longe do detector). 
- O efeito líquido é um aumento na largura da 
linha de emissão. Precisamente pela mesma 
razão, o efeito Doppler também causa o 
alargamento das bandas de absorção. 
- Esse tipo de alargamento torna-se mais 
pronunciado à medida que a temperatura da 
chama se eleva, por causa do aumento da 
velocidade para larguras totais de linhas \u2192 
AUMENTA COM A ELEVAÇÃO DA 
TEMPERATURA. 
- Para o Na em chamas, as larguras de linha 
Doppler são da ordem de 4 x 10
-3
 a 5 x 10
-3
 nm. 
O QUE É A 
ESPECTROMETRIA 
ABSORÇÃO ATÔMICA? 
- A espectrometria de absorção 
atômica (EAA ou AAS) é uma técnica 
espectroanalítica para determinações quantitativas 
de elementos baseada na absorção da radiação por 
átomos livres no estado gasoso. 
\uf0b7 Nome da técnica 
Espectrometria de Absorção Atômica / 
Abreviado pela sigla EAA ou AAS 
(Atomic Absorption Spectrometry). 
\uf0b7 Equipamento? 
Espectro(fotô)metro de Absorção 
Atômica. 
\uf0b7 O que o equipamento faz? 
Determina a concentração de elementos 
existentes em solução. Sólidos são pré-
processados para solução. 
\uf0b7 Quais os princípios? 
Sob alta temperatura, elementos são 
transformados em nível atômico. Átomos 
de cada elemento absorvem radiação em 
comprimentos de onda específicos, e esta 
absorção é dependente da concentração 
dos mesmos. 
 
VANTAGENS SOBRE A EMISSÃO 
\uf0fc Poucos interferentes; 
\uf0fc Menos dependência da temperatura; 
 
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\uf0fc Muitos elementos exibem melhor 
sensibilidades e acuracidades em níveis de 
ppb com mais ou menos 2% de 
acuracidade. 
DESVANTAGENS SOBRE A EMISSÃO 
\uf0fc Somente análises quantitativas; 
\uf0fc Análise somente de metais; 
\uf0fc Grandes dificuldades em análises de 
elementos que formam óxidos 
rapidamente.