Espectrometria de Absorção no Ultravioleta

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Profa. Veni Maria Andres Felli
guiluve@usp.br
ESPECTROMETRIA DE ABSORÇÃO NO ULTRAVIOLETA (2ª parte)
Análise Espectrométrica de Fármacos
2014
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ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO
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Faixa de absorção Efeito e informação deduzida
Mudança nos níveis de energia eletrônica da molécula 
(característico de extensão dos sistemas de elétrons , presença de insaturação conjugada e conjugação com elétrons não-ligantes)
ESPECTROMETRIA NO ULTRAVIOLETA / VISÍVEL
Ultravioleta
  = 190 – 400 nm
Visível
  = 400 – 800 nm
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COMPOSTOS CARBONÍLICOS
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Grupo carbonila
ESPECTROMETRIA NO ULTRAVIOLETA / VISÍVEL
n  *
n  * ~ 150 nm
  * ~ 190 nm
n  * 270 - 300 nm
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ESPECTROMETRIA NO ULTRAVIOLETA / VISÍVEL
Banda R - ombro
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ESPECTROMETRIA NO ULTRAVIOLETA / VISÍVEL
GRUPO CARBONILA 
 C = O...H-O-R
R
 C = O
R
 C = O
R
Diminui conjugação
Aumenta conjugação
Diminui conjugação
R = O, N, Halogênio
Efeito batotômico ()
Efeito ipsocrômico ()
R = NH2, OH
Efeito ipsocrômico ()
Efeitos dos auxócromos na transição n  *
Efeito da ponte de H
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ESPECTROMETRIA NO ULTRAVIOLETA / VISÍVEL
Efeitos dos substituintes na transição n  * do grupo carbonila
Composto
Efeito ipsocrômico
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ESPECTROMETRIA NO ULTRAVIOLETA / VISÍVEL
Efeito dos substituintes na absorção de compostos carbonílicos
 < 30 banda fraca 
SOLVENTE  deslocamento hipsocrômico (): ponte de H abaixa energia do orbital n 
ALQUILA  deslocamento batocrômico ()
n  * ~ 150 nm
  * ~ 190 nm
n  * 270 - 300 nm 
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ESPECTROMETRIA NO ULTRAVIOLETA / VISÍVEL
Efeito da conjugação
 alceno enona carbonila
Grupo carbonila parte de um sistema conjugado de ligações duplas
  Energia necessária
 Bandas n  * e   * são deslocadas para  maiores
E  1/
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ESPECTROMETRIA NO ULTRAVIOLETA / VISÍVEL
Efeito da conjugação
 A energia da transição n  * não 
 diminui tão rapidamente quanto a 
   *, que é mais intensa.
 Em cadeias muito longas, a banda n  * 
 é encoberta pela banda mais intensa
   *.
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ESPECTROMETRIA NO ULTRAVIOLETA / VISÍVEL
Conjugação de uma ligação dupla com um grupo carbonila
Transição   * do grupo C=O 
Absorção intensa  = 8.000 a 20.000  = 220 a 250 nm
Transição n  * do grupo C = O
Absorção muito menos intensa  = 50 a 100  = 310 a 330 nm
n  *
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COMPOSTOS CARBONÍLICOS , - INSATURADOS
C = C - C = O
 Solvente polar estabiliza * e n 
Transição   * mais deslocada que n  *
E   *  s  *s E  
E n  *  ns  *s E   


Solvente apolar
Solvente polar
n
n


*
*
E
Efeito do solvente
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ESPECTROMETRIA NO ULTRAVIOLETA / VISÍVEL
REGRAS DE WOODWARD PARA ENONAS
Cetonas conjugadas
Woodward examinou os espectros UV de várias enonas e desenvolveu uma série de regras empíricas que possibilita prever o comprimento de onda em que ocorre a transição   * em uma enona 
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ESPECTROMETRIA NO ULTRAVIOLETA / VISÍVEL
Correção do solvente
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ESPECTROMETRIA NO ULTRAVIOLETA / VISÍVEL
Enona acíclica
EXEMPLOS DE CÁLCULOS PELAS REGRAS DE WOODWARD
215 nm (base)
10 (-CH3)
24 ( 2 -CH3)
249 nm
Observado: 249 nm
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 EXEMPLOS DE CÁLCULOS PELAS REGRAS DE WOODWARD
ESPECTROMETRIA NO ULTRAVIOLETA / VISÍVEL
Enona
215 nm (base)
10 (-substituinte)
12 (-substituine)
237 nm
Calc EtOH 
 max
Calc EtOH 232 nm 
 max
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ESPECTROMETRIA NO ULTRAVIOLETA / VISÍVEL
EXEMPLOS DE CÁLCULOS PELAS REGRAS DE WOODWARD
215 nm (base, sistema 4,5)
 24 (2 -substituinte) 
 5 (1 dupla exo)
244 nm
Enona cíclica de 6 membros
Calc EtOH 
 max
Calc EtOH 245 nm 
 max
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ESPECTROMETRIA NO ULTRAVIOLETA / VISÍVEL
EXEMPLOS DE CÁLCULOS PELAS REGRAS DE WOODWARD
Enona cíclica de 6 membros
215 nm (base)
 39 (dieno homocíclico)
 30 (dupla ligação extendida conjugação)
 18 ( resíduo)
302 nm
Observado 300 nm
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ESPECTROMETRIA NO ULTRAVIOLETA / VISÍVEL
EXEMPLOS DE CÁLCULOS PELAS REGRAS DE WOODWARD
Enona cíclica de 5 membros
202 nm (base)
 12 (-substituinte)
 35 (-OH)
249 nm
Calc EtOH 
 max
Calc EtOH 247 nm 
 max
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ESPECTROMETRIA NO ULTRAVIOLETA / VISÍVEL
EXEMPLOS DE CÁLCULOS PELAS REGRAS DE WOODWARD
Enona cíclica de 6 membros
215 nm (base)
 24 (2 -substituintes)
 35 (-OH) 
274 nm
Calc EtOH 
 max
Calc EtOH 270 nm 
 max
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ESPECTROMETRIA NO ULTRAVIOLETA / VISÍVEL
EXEMPLOS DE CÁLCULOS PELAS REGRAS DE WOODWARD
p- benzoquinona
215 nm (base)
 30 (conjugação)
245
 = 245 nm observado
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ESPECTROMETRIA NO ULTRAVIOLETA / VISÍVEL
EXEMPLOS DE CÁLCULOS PELAS REGRAS DE WOODWARD
Enona cíclica de 5 membros
202 nm (base)
 24 (2 -resíduos anelares)
 5 (dupla exocíclica)
231 nm
 = 226 nm Observado
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ESPECTROMETRIA NO ULTRAVIOLETA / VISÍVEL
EXEMPLOS DE CÁLCULOS PELAS REGRAS DE WOODWARD
Enona cíclica de 5 membros
202 nm (base)
 25 (-Br)
 24 (2 –resíduos de anel)
 5 (dupla exocíclica)
256 nm
 = 251 nm Observado 
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ESPECTROMETRIA NO ULTRAVIOLETA / VISÍVEL
EXEMPLOS DE CÁLCULOS PELAS REGRAS DE WOODWARD
Enona cíclica de 6 membros
215 nm (base)
 30 (conjugação)
 12 (-resíduo de anel)
 18 (-resíduo de anel)
 5 (dupla exocíclica)
280 nm
 = 280 nm Observado
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ESPECTROMETRIA NO ULTRAVIOLETA / VISÍVEL
REGRAS EMPÍRICAS PARA ALDEÍDOS INSATURADOS
 C = C - C
Aldeído ,-insaturado
Original 208 nm
Com grupos alquila  ou  220nm
Com grupos alquila , ou , 230 nm
Com grupos alquila ,, 242 nm
H
O



REGRAS EMPÍRICAS PARA ÁCIDOS E ÉSTERES INSATURADOS
C = C



COOH
C = C



COOR
Original 195nm
Com grupos alquila  ou  208 nm
Com grupos alquila , ou , 217 nm
Com grupos alquila ,, 225 nm
Dupla exocíclica , + 5 nm
Dupla exocíclica , em anel de 5 
 ou 7 membros + 5 nm
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ESPECTROMETRIA NO ULTRAVIOLETA / VISÍVEL
EXEMPLOS DE CÁLCULOS PELAS REGRAS DE WOODWARD
Ácido ,-insaturado
195 nm (base para ácido)
 10 (-resíduo alquila)
 12 (-resíduo alquila)
 5 (dupla exocíclica em anel de 7 membros)
222 nm
 = 222 nm Observado
Ácido com grupos alquila  ou  217 nm 
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ESPECTROMETRIA NO ULTRAVIOLETA / VISÍVEL
Compostos aromáticos
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Benzeno
ESPECTROMETRIA NO ULTRAVIOLETA / VISÍVEL
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ESPECTROMETRIA NO ULTRAVIOLETA / VISÍVEL
Banda E1
Espectro ultravioleta do benzeno
Banda E2 ou Banda K
Banda B
Transição   *
Banda E1  = 184  = 60.000
Banda E2  = 204 = 7.900
Banda B  = 256 = 200
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CROMÓFORO BENZENO
BANDA B - Estrutura fina 
 - Deslocada por solvente e substituinte
 Substituintes:
 Alquila  Deslocamento batocrômico na banda B ()OH, NH2  banda B e banda E ()
 O-  banda B e banda E( e )
 banda B  intensidade e perde estrutura fina
 NH3+  Banda B e banda E semelhante a benzeno
 Coplanaridade  melhor interação dos elétrons desemparelhados
 com elétron  do anel com orbitais  
 Impedimento estérico    máx. na banda E2
 Conjugação  forte deslocamento batocrômico 
  máx banda B e banda E2 (  10.000)
ESPECTROMETRIA NO ULTRAVIOLETA / VISÍVEL
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ESPECTROMETRIA NO ULTRAVIOLETA / VISÍVEL
CÁLCULO PARA BENZENO SUBSTITUÍDO (até 2 substituintes)
 m - efeito aditivo
 o - efeito aditivo e efeito estérico
 p - efeito maior do que o esperado
Transição   * Valor base: 203,5 nm (Banda B) Solvente CH3OH
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EFEITO DO SUBSTITUINTE
máx = 203,5 nm
máx = 203,5 nm
 3,0
 206,5 nm
Aumenta interação   ,  
ESPECTROMETRIA NO ULTRAVIOLETA / VISÍVEL
Observado 206 nm
*
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ESPECTROMETRIA NO ULTRAVIOLETA / VISÍVEL
EFEITO DO SUBSTITUINTE
máx = 203,5 nm
máx = 203,5 nm
 26,5 
 230nm
máx = 203 nm
Aumenta interação   ,  
Efeito do pH
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ESPECTROMETRIA NO ULTRAVIOLETA / VISÍVEL
EFEITO DO SUBSTITUINTE
Efeito do pH
máx = 203,5 nm  = 7.400
máx = 230 nm
 = 11.600
 203,5
 25,5
 229,0
máx = 224 nm
 = 8.700
*
*
EFEITO DO SUBSTITUINTE
máx = 203,5 nm
máx = 203,5 nm
 7,0
 210,5 nm
máx = 203,5 nm
 31,5 
 235,0 nm
Aumenta interação   ,  
ESPECTROMETRIA NO ULTRAVIOLETA / VISÍVEL
*
*
ESPECTROMETRIA NO ULTRAVIOLETA / VISÍVEL
Efeito do pH nas bandas de absorção
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EFEITO DO GRUPO ALQUILA
HIPERCONJUGAÇÃO
Elétrons da ligação  participam da ressonância do anel
ALQUILA  deslocamento batocrômico da banda B ( )
 2o alquila  mais eficaz, exceção para orto
ESPECTROMETRIA NO ULTRAVIOLETA / VISÍVEL
*
*
EFEITO DOS SUBSTITUINTES na posição para
 cal. = 203,5 + 65 = 268 nm 
 obs = 252 nm
 cal. = 203,5 + 65 + 3 = 271 nm
 obs = 274 nm
 obs orto = 283 nm  = 5.400
 obs meta = 280 nm  = 4.800
 obs para = 381 nm  =13.500
 cal. = 203,5 + 65 +26,5 = 285 nm
 obs orto = 270 nm  = 6.600
 obs meta = 274 nm  = 6.000
 obs para = 318 nm  =10.000
 cal. = 203,5 + 65 +7 = 275 nm
ESPECTROMETRIA NO ULTRAVIOLETA / VISÍVEL
*
*
ESPECTROMETRIA NO ULTRAVIOLETA / VISÍVEL
EFEITO DA para-SUBSTITUIÇÃO 
*
*
 máx = 203,5 (básico) + 65 (NO2) + 3 (CH3)
 máx calc. = 271,5 nm
solvente = MeOH neutro
CLORANFENICOL
ESPECTROMETRIA NO ULTRAVIOLETA / VISÍVEL
*
*
ÁCIDO p-AMINOBENZÓICO 
 máx cal. = 203,5nm (básico)
 25,5 (COOH)
 26,5 (NH2)
 255,5 nm 
ESPECTROMETRIA NO ULTRAVIOLETA / VISÍVEL
Em água
*
*
ÁCIDO p-AMINOSALICÍLICO
ESPECTROMETRIA NO ULTRAVIOLETA / VISÍVEL
Em EtOH
235 nm
 303 nm
274nm
 máx cal. = 203,5nm (básico)
 25,5 (COOH)
 26,5 (NH2)
 7,0 (OH)
 262,5 nm 
*
*
EFEITO DA ESTEROQUÍMICA EM COMPOSTOS COM CONJUGAÇÃO EXTENDIDA
TRANSIÇÃO   * (elétrons delocalizados)
Posição ( , nm) 
 Dependentes da extensão do sistema
Intensidade ()
IMPEDIMENTO DA COPLANARIDADE
INTERRUPÇÃO DO SISTEMA
EFEITO MARCANTE NO ESPECTRO
ESPECTROMETRIA NO ULTRAVIOLETA / VISÍVEL
*
*
IMPEDIMENTO ESTÉRICO
nitrobenzeno  máx = 252 nm  = 8.600
o-nitrotolueno  máx = 250 nm  = 5.950
o-nitrocumeno  máx = 247 nm  = 3.760
o-nitro-1-butilbenzeno  máx = 250 nm  = 1.450
ESPECTROMETRIA NO ULTRAVIOLETA / VISÍVEL
*
*
EFEITO DA ESTEREOQUÍMICA NA CONJUGAÇÃO
benzeno máx = 256 nm  = 200
bifenilo máx = 246 nm  = 16.300
mesitileno máx = 266 nm  = 260
dimesitileno máx = 267 nm  = 545
ESPECTROMETRIA NO ULTRAVIOLETA / VISÍVEL
*
*
IMPEDIMENTO ESTÉRICO
Ácido cis-cinâmico  máx = 268 nm  = 10.000
Ácido trans-cinâmico  máx = 272 nm  = 15.000
ESPECTROMETRIA NO ULTRAVIOLETA / VISÍVEL
Sem coplanaridade
Sem coplanaridade
*
*
REGRAS PARA BENZENO
 COM SUBSTITUINTE
 CARBONILA
*
*
ESPECTROMETRIA NO ULTRAVIOLETA / VISÍVEL
Cromóforo
Em EtOH
(cetona)
(aldeído)
(ácido, éster)
REGRAS PARA DERIVADOS DE BENZENO SUBSTITUÍDO
Transição   * 
*
*
ESPECTROMETRIA NO ULTRAVIOLETA / VISÍVEL
Exemplos 
Cetona
máx. calc. 246 nm (base)
 3 (o-resíduo)
 2 (m-Br)
 
 251 nm
Observado 253 nm
Ácido
 máx. calc. 230 nm (base)
 14 (2 m-OH)
 25 (p-OH)
 269 nm
Observado 270 nm
 
orto
meta
*
*
Exemplos
ESPECTROMETRIA NO ULTRAVIOLETA / VISÍVEL
Cal. EtOH 246 nm (base)
 máx 3 (o–resíduo)
 25 (p-OMe)
 
 274 nm
Observado 276 nm
Cal. EtOH 246 nm (base)
 máx 3 (o–resíduo)
 7 (o-OH)
 
 256 nm
Observado 257 nm
Cal. EtOH 246 nm (base)
 máx 3 (o–resíduo)
 25 (p-OMe)
 7 (m-OMe)
 
 274 nm
Observado 276 nm
*
*
ESPECTROMETRIA NO ULTRAVIOLETA / VISÍVEL
Exemplos
Cal. EtOH 246 (base)
 máx 3 (o–resíduo)
 25 (p-OCH3)
 
 274 nm
Cal. EtOH 246 (base)
 máx 3 (o–resíduo)
 7 (o-CH3)
 25 (p-OCH3)
 
 281 nm
*
*
ESPECTROMETRIA NO ULTRAVIOLETA / VISÍVEL
AROMÁTICOS POLINUCLEARES
 Nos anéis condensados, a absorção se move progressivamente 
 para maiores comprimentos de onda, atingindo a região do visível.
 Nos anéis anulares, o aumento no comprimento de onda é menor.
*
*
ESPECTROMETRIA NO ULTRAVIOLETA / VISÍVEL
AROMÁTICOS POLINUCLEARES
*
*
AROMÁTICOS POLINUCLEARES
ESPECTROMETRIA NO ULTRAVIOLETA / VISÍVEL
Naftaceno (amarelo)
Pentaceno (azul)
*
*
ESPECTROMETRIA NO ULTRAVIOLETA / VISÍVEL
AROMÁTICOS POLINUCLEARES
*
*
  (nm)
1,00
A
0,00
 = 289 nm A = 0,799
CLORIDRATO DE
 PROPRANOLOL
A = a.b.M 0,799 = a x 1 x 4.10-5 a = 0,799/ 4.10-5 = 19.967
 = A / M = A / (m/PM.V)= 0,799/(4.10-5/295,80.103 = 5.966
 = 304 nm A = 0,451
 = 319 nm A = 0,267
ESPECTROMETRIA NO ULTRAVIOLETA / VISÍVEL
*
*
 (nm)
0,00
A
0,800
OXAMINIQUINA
 = 256 nm A = 0,635
 = 324 nm A = 0,151
 cal. = ? (valor base) + 65,00 (NO2) + ? (CH2OH) + ?(CH2NHR) = ? Nm
ESPECTROMETRIA NO ULTRAVIOLETA / VISÍVEL
*
*
ESPECTROMETRIA NO ULTRAVIOLETA / VISÍVEL
COMPOSTOS HETEROAROMÁTICOS DE CINCO MEMBROS
*
*
ESPECTROMETRIA NO ULTRAVIOLETA / VISÍVEL
COMPOSTOS HETEROAROMÁTICOS DE SEIS MEMBROS
Absorção da piridona
Benzeno máx = 256 nm  = 200 
*
*
ESPECTROMETRIA NO ULTRAVIOLETA / VISÍVEL
COMPOSTOS HETEROAROMÁTICOS DE SEIS MEMBROS
Aumento da polaridade do solvente
 Benzeno -pequeno ou nenhum efeito na posição ou intensidade da banda 
 Piridinas - marcado efeito hipercrômico 
*
*
ESPECTROMETRIA NO ULTRAVIOLETA / VISÍVEL
COMPOSTOS HETEROAROMÁTICOS DE SEIS MEMBROS
Solvente: cicloexano
Pirimidina Piridazina Pirazina
*
*
 (nm)
FURAZOLIDONA
-0,100
A
0,800
 = 266 nm A = 0,405
 = 374 nm A = 0,535
ESPECTROMETRIA NO ULTRAVIOLETA / VISÍVEL
*
*
 (nm)
0,00
A
1,00
 = 208 nm A = 0,727
 = 266 nm A = 0,618
SULFAMETOXAZOL
ESPECTROMETRIA NO ULTRAVIOLETA / VISÍVEL
*
*
 (nm)
0,00
A
0,800
 = 204 nm A = 0,531
 = 222 nm A = 0,522
 = 264 nm A = 0,036
IBUPROFENO
ESPECTROMETRIA NO ULTRAVIOLETA / VISÍVEL
*
*
 (nm)
0,00
A
0,800
 = 244 nm A = 0,202
ESPECTROMETRIA NO ULTRAVIOLETA / VISÍVEL
OFLOXACINO
 = 331 nm A = 0,264
 = 302 nm
A = 0,677
*
*
 (nm)
0,00
A
0,900
 = 260 nm A = 0,730
 = 354 nm A = 0,280
AMPICILINA
ESPECTROMETRIA NO ULTRAVIOLETA / VISÍVEL
*
*
 = 212 nm A = 0,602
 = 380 nm A = 0,013
 (nm)
0,00
A
0,800
LEVAMISOL
ESPECTROMETRIA NO ULTRAVIOLETA / VISÍVEL
*
*
ESPECTROMETRIA NO ULTRAVIOLETA / VISÍVEL
ANÁLISE QUANTITATIVA
Gráficos
Radiação na região do ultravioleta/visível passando por uma amostra
a)
Abs X 
b)
Abs X conc.
*
*
ESPECTROMETRIA NO ULTRAVIOLETA / VISÍVEL
ANÁLISE QUANTITATIVA
0,8
0,2
 
 
 
a
*
*
ESPECTROMETRIA NO ULTRAVIOLETA / VISÍVEL
ANÁLISE QUANTITATIVA
 
 
 
a

CA
concentração
AA
Linearidade: 35 < T < 65 %
 0,2 < A < 0,8 
1 – Lei de Beer obedecida 2 – desvio positivo 3 – desvio negativo
AA = .b. cA
A = log 1/T
*
*
 
 LEI DE LAMBERT-BEER 
ESPECTROMETRIA NO ULTRAVIOLETA / VISÍVEL
ANÁLISE QUANTITATIVA
A = a.b.c ou A = .b.c
A = absorbância ou intensidade ótica
a = absortividade, constante característica do soluto (g/L)
  = absortividade molar (moles/L) 
 b = caminho através da amostra (espessura da cela): 1 - 10 cm 
c = concentração da amostra: 10-4 a 10-5 M
*
*
 QUANDO TEM PADRÃO 
AP =  . b . CP 
AA =  . b . CA
 
 
CA = CP x AA/AP 
ESPECTROMETRIA NO ULTRAVIOLETA / VISÍVEL
ANÁLISE QUANTITATIVA
*
*
Curva sigmoide Maior precisão dos níveis de absorbância 
A porção linear da curva (3,0 a 12,0 µg/mL) permite a construção da curva de calibração
CURVA DE RINGBOM
Obtida a partir da soluções de conc. de 1,0 a 20,0 g/mL
        
ESPECTROMETRIA NO ULTRAVIOLETA / VISÍVEL
VOGEL, A. L. Análise química quantitativa, 6ª edição. Rio de Janeiro: Livros Técnicos Científicos, 2002, p. 352-385 
*
*
Obrigada!
*