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50 Capítulo 3 – Espectroscopia de absorção molecular no UV-VIS 3.4 - INSTRUMENTOS PARA ESPECTROSCOPIA DE ABSORÇÃO MOLECULAR NO UV/VIS ª Componentes dos instrumentos para espectroscopia ótica • fonte estável de energia radiante • recipiente transparente para colocação da amostra • dispositivo para seleção de faixas espectrais estreitas • detetor de radiação que converte a energia radiante em sinal adequado •processador de sinal e instrumento de leitura (a) Absorção (b) Fluorescência, Fosforescência, Espalhamento (c) Emissão, Quimiluminescência Fonte Amostra Disp. Sel. de λ Detector Proc. e Leitura Amostra Disp. Sel de λ Detector Proc. e Leitura Fonte Fonte e Porta- amostra Disp. Sel. de λ Detector Proc. e Leitura 51 Capítulo 3 – Espectroscopia de absorção molecular no UV-VIS Figura 3.3 - Componentes e materiais para os instrumentos de espectroscopia ótica 3.4.1- FONTES DE RADIAÇÃO ª Fontes ⎯⎯→ incandescentes ⎯→ luminescentes ª Requisitos básicos:  fornecer feixe de radiação com potência suficiente para ser detectada  feixe de radiação contínua ⎯→ conter todos os comprimentos de onda na região de trabalho  ser estável ⎯→ P0 não deve variar durante as medidas 52 Capítulo 3 – Espectroscopia de absorção molecular no UV-VIS 3.4.1.1 – Lâmpada de filamento de tungstênio (incandescente) ª Região visível ⇒ lâmpada de filamento de tungstênio com invólucro de vidro • radiação contínua ⎯→ 350 a 2000 nm (2600-3000K) • distribuição de energia semelhante a do corpo negro • potência varia com a voltagem -requer rigoroso controle deste parâmetro para obtenção de medidas reprodutíveis P = k Vx x= 4 OBS: ¾ Lâmpada de W/halogênio (I2) ⇒ mais duráveis - filamento aquecido ⎯→ sublimação do W ⎯→ reage com I2 ⎯→ WI2 (volátil) - moléculas de WI2 se chocam com o filamento aquecido ⎯→ decomposição do WI2 ⎯→ I2 e W depositado no filamento ⎯→ maior vida útil 3.4.1.2 – Lâmpada de H2 ou de D2 (luminescente) ª Região UV ⎯→ Lâmpadas de H2 ou D2 com janelas de quartzo (≈ 10 torr) • H2 ou D2 submetido a descarga elétrica produz espectro contínuo na região UV (180-380 nm) D2 + E = D2* = D’ + D’’ + hν E = ED2* = E’+ E’’ + hν 53 Capítulo 3 – Espectroscopia de absorção molecular no UV-VIS 3.4.1.3 - Lâmpada de arco de xenônio ª Passagem de corrente através de atmosfera de Xe produz radiação intensa •espectro contínuo entre 200 e 1000 nm ⇒ UV/VIS •elevada intensidade 3.4.2- DISPOSITIVOS PARA SELEÇÃO DE COMPRIMENTO DE ONDA ª Têm como função selecionar a faixa espectral desejada para a medida de absorção ª São dois os tipos básicos:  filtros  monocromadores 3.4.2.1 - Filtros óticos ª Isolam faixas espectrais relativamente largas ª Podem ser de absorção ou de interferência 3.4.2.1.1 - Filtros de absorção São feitos à base de vidros corados ou corantes suspensos em lâminas de gelatina colocadas entre placas de vidro. Caracterizam-se por transmitir uma dada faixa de comprimentos de onda, absorvendo as demais. Filtros comuns: - largura da faixa isolada: 30-50 nm - T max = 5 - 20% 54 Capítulo 3 – Espectroscopia de absorção molecular no UV-VIS OBS. Comercialmente existem filtros abrangendo toda a faixa do espectro visível 3.4.2.1.2 - Filtros de interferência Consistem em uma fina camada de um dielétrico transparente com baixo índice de refração (p.ex: MgF2, ηD = 1,38) inserida entre duas películas metálicas semi- transparentes (p.ex: Ag) cobrindo as superfícies internas de duas placas de vidro. Isolam as faixas espectrais desejadas a partir de fenômenos de múltipla reflexão e interferência construtiva Condição de interferência construtiva ⎯⎯→ diferença entre os percursos dos feixes = mλ’ ( λ’ = comp. de onda da radiação no dielétrico) espessura “d” 55 Capítulo 3 – Espectroscopia de absorção molecular no UV-VIS Para os feixes 1 e 2 θ=λ cos d2'm (30) Como θ ≈ 0 ⎯→ cos θ ≅ 1 mλ’= 2 d (31) Relacionando λ’ com λ (comp. onda no ar) λ = λ’ ηD Então: 2 d.ηD = m.λ (32) Ex: Para um filtro em que : ηD = 1,35 e d = 195 nm m=1 ⎯→ λ= 500nm m=2 ⎯→ λ= 250nm m=3 ⎯→ λ= 167nm ª Características dos filtros de interferência • largura da faixa espectral: 10-20 nm • T max = 35 a 60% • disponível nas regiões UV/VIS e IV (até 14 µm) Associação com filtros de absorção para bloquear ordens indesejadas Figura 3.4 - Largura efetiva de banda para os dois tipos de filtro 56 Capítulo 3 – Espectroscopia de absorção molecular no UV-VIS 3.4.2.2 - Monocromadores ª Permitem uma variação contínua dos comprimentos de onda que incidem na amostra ⎯→ são projetados de modo a permitir uma “varredura espectral” ª Atuam dispersando a radiação policromática incidente nos seus comprimentos de onda constituintes e a partir dai isolam o comprimento de onda desejado. ª Componentes: • fenda de entrada ⎯→ fornece uma imagem ótica retangular • lente ou espelho colimador ⎯→ tornar o feixe de radiação incidente paralelo • elemento de dispersão ⎯→ prisma ou rede ⎯→ dispersar a radiação incidente nos seus comprimentos de onda constituintes • lente ou espelho de foco ⎯→ focar o feixe disperso sobre o plano focal • fenda de saída ⎯→ situada no plano focal; é através dela que o feixe com comprimento de onda selecionado sai do monocromador Figura 3.5 – Diferentes tipos de monocromadores. (a) Monocromador reticular do tipo Czerny-Turner. (b) Monocromador prismático do tipo Bunsen.
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