RELATÓRIO EMISSÃO - MÉTODOS INSTRUMENTAIS

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UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA NATUREZA – CCEN
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA 
EDNA MARIA DOS SANTOS ALVES – 11311745 
GABRIEL ARAUJO ROMANIUC – 11411530 
 JULIANA TEÓFILO DOS SANTOS PEREIRA – 11321812 
SIDNEY LUCAS MONTEIRO DE ARAUJO – 11318185 
FOTOMETRIA DE EMISSÃO ATÔMICA E FORNO DE GRAFITE: DETERMINAÇÃO DE Ca2+ EM AMOSTRAS SINTÉTICAS E EM ÁGUA DE TORNEIRA
JOÃO PESSOA 
2017
 UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA NATUREZA – CCEN
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA 
FOTOMETRIA DE EMISSÃO ATÔMICA E FORNO DE GRAFITE: DETERMINAÇÃO DE Ca2+ EM AMOSTRAS SINTÉTICAS E EM ÁGUA DE TORNEIRA
Relatório apresentado ao Curso de Bacharelado em Química Industrial na disciplina Introdução aos Métodos Instrumentais Experimentais como um dos requisitos necessários à aprovação.
Docente: Professor Doutor Mário Cesar Ugulino De Araújo.
JOÃO PESSOA 
2017
INTRODUÇÃO
A espectroscopia atômica detecta quantidades de ppm e ppb, podendo também detectar concentrações menores. São rápidos, convenientes e apresentam alta seletividade. São divididos em dois grupos: espectrometria atômica óptica e espectrometria de massas atômicas.
Para realização de uma determinação de espécies atômicas o meio deve ser gasoso. A primeira etapa de todos os procedimentos de espectroscopia atômica é a atomização, onde a amostra é volatilizada e decomposta de forma a produzir uma fase gasosa de átomos e íons. A eficiência e a reprodutibilidade desta etapa influência na sensibilidade, precisão e exatidão deste método.
A fotometria de chama é a mais simples das técnicas analíticas baseadas em espectroscopia atômica. Apesar da simplicidade da técnica, diversos conceitos importantes estão envolvidos no desenvolvimento de experimentos usando a fotometria de chama, desde os princípios de espectroscopia até a estatística no tratamento de dados, passando por preparo de amostra e eliminação de interferências. 
Espectros de Emissão e absorção
Existem algumas diferenças básicas entre as técnicas de emissão e absorção atômica. Na técnica de emissão, a chama serve para dois propósitos: 
 Ela converte o aerossol da amostra em um vapor atômico (onde se encontram átomos no estado “fundamental”)
 Excita, termicamente, estes átomos, levando-os ao “estado excitado”.
Quando estes átomos retornam ao estado fundamental, eles emitem a luz que é detectada pelo instrumento. A intensidade da luz emitida está relacionada com a concentração do elemento de interesse na solução.
Na absorção atômica, a única função da chama é converter o aerossol da amostra em vapor atômico, que pode então absorver a luz proveniente de uma fonte primária. A quantidade de radiação absorvida está relacionada com a concentração do elemento de interesse na solução.
Espectroscopia de emissão atômica
Este método baseia-se na introdução de uma amostra, em solução, em uma chama ou plasma na forma de um aerossol. A chama ou plasma induz a amostra a emitir radiação eletromagnética na região UV-VIS; a intensidade da luz emitida é proporcional à concentração desta espécie química de interesse
Neste método, a energia térmica é utilizada tanto para os processos de atomização, como para excitação dos átomos gasosos. Por exemplo, quando sal de cozinha cai sobre a chama do fogão, os íons sódio são convertidos a átomos no estado fundamental, que também absorvem energia térmica da chama. Ocorre excitação eletrônica e os elétrons adquirem um estado de instabilidade, retornando ao estado fundamental liberando a energia térmica absorvida na forma de energia luminosa. A chama amarela relaciona-se àquelas emissões na região visível do espectro eletromagnético, possíveis de serem vistas pelos olhos humanos. Este processo é explorado nos fotômetros de chama para determinação quantitativa de sódio, e a técnica analítica é denominada espectrometria de emissão atômica com chama. Nesse sentido a temperatura da chama ou plasma exerce um papel fundamental na relação entre o número de espécies excitadas e não excitadas. A magnitude deste efeito pode ser derivada a partir da equação de Boltzmann, que é escrita na seguinte forma:
Onde: 
Ni - número de átomos no estado excitado; 
N0 - número de átomos no estado fundamental; 
gi/g0 - a razão dos pesos estatísticos dos estados fundamental e excitado; 
E - energia de excitação = hν; 
k - a constante de Boltzmann; 
T - é temperatura em Kelvin da chama.
A chama ou plasma são responsáveis pelas seguintes funções: dessolvatar, vaporizar, atomizar e excitar eletronicamente o átomo em análise. Para estas funções devem atingir uma temperatura apropriada. A chama é uma fonte de excitação mais fraca do que o plasma e, geralmente, poucas raias de cada elemento são excitados.
A própria chama emite radiações na região UV-visível, denominada de radiação de fundo. Estas radiações contribuem com o ruído e quando excessiva, reduz os limites de detecção e a precisão das análises. Os elementos de interesse além de emitir seus espectros de raias podem emitir, também, espectros de bandas devido à formação de hidróxidos (CaOH, SrOH, BaOH, etc.) e monóxidos (CaO, LaO, etc.). Radiações contínuas podem ser produzidas por sais ou sólidos metálicos presentes na chama.
Instrumentação de emissão em chama
Os instrumentos de emissão em chama apresentam os seguintes componentes: 
- Reguladores de pressão e fluxômetros: para controlar a pressão e vazão dos gases que alimentam a chama; 
- Nebulizador-combustor-atomizador: para introduzir a amostra na chama em forma de aerossol que é a parte do nebulizador, dessolvatar, sublimar, atomizar e excitar eletronicamente o átomo ou íon atômico em análise; 
- Sistema óptico: é a base de filtro para isolar a radiação desejada; 
- Detector: associado a algum tipo de medidor ou amplificador eletrônico. 
Interferências
As interferências do analito alteram a grandeza do sinal do analito. Essas interferências são de efeitos físicos ou químicos. As interferências físicas podem alterar os processos de aspiração, nebulização, dessolvatação e volatilização. Os constituintes combustíveis como solventes orgânicos, podem alterar a temperatura do atomizador e dessa forma afetar indiretamente a eficiência de atomização. Essas interferências encontram-se relacionadas com as radiações de outros componentes que se inserem na faixa de comprimentos de onda isolada pelo instrumento para o analito. Pode ocorrer alguns tipos de interferência espectral, são elas: a sobreposição espectral direta de raias ou bandas; sobreposição por emissão de radiação contínua; o espalhamento de luz; auto absorção e auto emissão; sobreposição espectral direta de raias ou bandas
As interferências químicas são geralmente específicas a certos analitos. Elas acontecem após a dessolvatação, na conversão das partículas sólidas ou fundidas em átomos ou íons elementares. Os constituintes que influenciam a volatilização das partículas do analito causam esse tipo de interferência e são denominadas interferências de volatilização do soluto. Os agentes de proteção previnem a interferência formando preferencialmente com o analito espécies estáveis, porém voláteis. Três reagentes comuns empregados para esse fim são o EDTA, 8-hidroxiquinolina e o APDC.
OBJETIVO
Observar a utilização de um fotômetro de emissão em chama e determinar a concentração de Ca2+ nas amostras, a partir da construção de uma curva analítica.
METODOLOGIA
3.1 SOLUÇÕES E AMOSTRAS
Soluções padrão de Ca2+ já estavam preparadas em água deionizada, com concentrações de 10ppm, 20ppm, 30ppm, 40ppm e 50ppm;
 Amostra 1 – Água da torneira;
Amostra 2 – Amostra sintética de Ca2+ preparada em solução água deionizada;
Amostra 3 – Amostra sintética de Ca2+ preparada em solução água-etanol;
3.2 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
Primeiramente ajustou-se o zero do instrumento com o branco (água deionizada);
 Em seguida os sinais de emissão das soluções-padrãoe das amostras foram medidos e os valores foram anotados;
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Na Tabela 1, encontra-se os valores dos sinais obtidos para as análises dos padrões de 10, 20, 30, 40 e 50 mg/L. 
Tabela 01: Sinais de emissão para os padrões e para as amostras.
	Amostras
	Ca 2+ (mg/L)
	Sinal
	Padrão 1
	10,00
	0,28
	Padrão 2
	20,00
	0,63
	Padrão 3
	30,00
	1,34
	Padrão 4
	40,00
	1,73
	Padrão 5
	50,00
	2,25
Os valores das concentrações das amostras 1, 2 e 3 e seus respectivos sinais são mostrados na Tabela 2.
Tabela 2: Concentrações das amostras 1, 2 e 3 e seus respectivos sinais.
	Amostras
	Ca 2+ (mg/L)
	Sinal
	Amostra 1
	25,00
	1,02
	Amostra 2
	25,00
	1,19
	Amostra 3
	25,00
	1,09
Em seguida, foi obtido um gráfico, que está representado no Gráfico 1, para obtenção da curva de calibração, dos valores dos padrões de Ca2+ versus sinal medido.
Gráfico 1: Curva de calibração dos padrões de Ca2+ versus sinal medido
CONCLUSÃO
Através do método da curva analítica, foram obtidos os valores das concentrações de Ca2+ nas amostras. Esse método se mostrou relativamente eficiente.
A fotometria de absorção atômica em chama se mostra uma técnica bastante útil para a determinação de Ca2+. No que diz respeito a interferências, a técnica de absorção em chama é muito menos susceptível a esse tipo de problema do que a emissão em chama. Tomando-se os devidos cuidados podem-se obter resultados bastante satisfatórios com a implantação dos métodos de adição de padrão e da curva analítica. 
 
REFERÊNCIAS
HARRIS, D. C.; Quantitative Chemical Analysis. 7. Ed. W. H. Freeman and Company, New York.
SKOOG, D. A.; et. al.; Fundamentos de Química Analítica. Tradução por: Marco Tadeu Grassi. 8. Ed. Cengage Learning.