1a lista de exercicios métodos instrumentais I

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UNIVERSIDADE DO OESTE DE SANTA CATARINA 
ÁREA DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGICAS 
ENGENHARIA QUÍMICA 
MÉTODOS INSTRUMENTAIS DE ANÁLISE I 
1ª LISTA DE EXERCÍCIOS 
 
INTRODUÇÃO AOS MÉTODOS ESPECTROFOMETRICOS 
 
1) O que é radiação eletromagnética? 
 
2) Considere um equipamento capaz de emitir radiação eletromagnética com 
comprimento de onda bem menor que a da radiação ultravioleta. Suponha que a radiação 
emitida por esse equipamento foi apontada para um tipo específico de filme fotográfico e 
entre o equipamento e o filme foi posicionado o pescoço de um indivíduo. Quanto mais 
exposto à radiação, mais escuro se torna o filme após a revelação. Após acionar o 
equipamento e revelar o filme, evidenciou-se a imagem mostrada na figura abaixo: 
 
 
Dentre os fenômenos decorrentes da interação entre a 
radiação e os átomos do indivíduo que permitem a obtenção 
desta imagem inclui-se a: 
A) absorção da radiação eletromagnética e a consequente 
ionização dos átomos de cálcio, que se transformam em 
átomos de fósforo. 
B) maior absorção da radiação eletromagnética pelos 
átomos de cálcio que por outros tipos de átomos. 
C) maior absorção da radiação eletromagnética pelos átomos 
de carbono que por átomos de cálcio. 
D) maior refração ao atravessar os átomos de carbono que os 
átomos de cálcio. 
E) maior ionização de moléculas de água que de átomos de 
carbono. 
 
 
3) Calcule o número de onda, cm-1, de um feixe de radiação no infravermelho de 
comprimento de onda igual a 5μm. 
 
4) A) Calcule a energia, em Joules, de um fóton de radiação com o comprimento de onda 
do exercício 3. 
B) Calcule o comprimento de onda e a energia em joules associada a um sinal de 220 MHz 
 
5) Calcule a frequência em hertz de 
a) Um feixe de raio X com comprimento de onda igual a 2,65A. 
b) Uma linha de emissão do cobre a 221 nm. 
c) A linha a 694,3 nm produzida pelo laser de rubi. 
d) A saída de um laser de CO2 a 10,6 μm 
e) Um feixe de micro-ondas de 1,86 cm. 
 
6) Um espectrofotômetro de infravermelho simples cobre a faixa de comprimento de 
onda de 3 a 15 μm. Expresse essa faixa em termos de (a) número de onda e (b) em hertz. 
 
7) Que tipo de interações com a matéria provoca a radiação ultravioleta? E a radiação 
infravermelho? 
 
8) Descreva o processo de absorção e emissão de energia por um átomo. 
 
9) O que são cromóforos? Cite exemplos de grupos funcionais e partículas atômicas que 
atuam na absorção de energia em uma molécula. 
 
10) Porque os alcanos são considerados solventes adequados para se trabalhar na região do 
ultravioleta? 
 
11) Em uma solução de pH 5,3, o indicador violeta de bromocresol exibe uma cor 
amarela, mas quando o pH é 6,0, a solução de indicador muda para violeta. Discuta por que 
estas cores são observadas, considerando os comprimentos de onda e cores absorvidas e 
transmitidas. 
 
12) Expresse as seguintes absorbâncias em termos de porcentagem de transmitância: 
a) 0,0356 
b) 0,379 
c) 0,485 
 
13) Converta os seguintes dados de transmitância para as respectivas absorbâncias: 
a) 27,2% 
b) 30,6% 
c) 0,093 
 
14) Uma solução 7,25 x 10-5 mol.L-1 de permanganato de potássio apresenta uma 
transmitância de 44,1% quando medida em uma célula de 2,10 cm no comprimento de onda 
de 525 nm. Calcule (a) a absorbância desta solução; (b) a absortividade molar do KMnO4. 
 
15) A 452 nm, uma solução com 1,68x10-3 g.L-1 de clorofila B em etanol apresentou 
transmitância igual a 49,7%. Sabendo que sua absortividade molar nesse comprimento de 
onda é de 1,63x105 L.mol-1.cm-1, calcule o peso molecular da clorofila B, considerando b 
=1,00cm. 
 
16) Em 580 nm, o comprimento de onda de seu máximo de absorção, o complexo 
Fe(SCN)+2 apresenta uma absortividade molar de 7,00 x 103 L.cm-1.mol-1. Calcule a 
absorbância de uma solução 3,40 x 10-5 mol.L-1 do complexo a 580 nm em uma célula de 1,00 
cm. 
 
17) Uma solução contendo o complexo formado entre Bi(III) e a toureia apresenta uma 
absortividade molar de 9,32 x 103 L.cm-1.mol-1 a 470 nm. 
a) Calcule é a absorbância de uma solução 5,67 x 10-5 mol.L-1 do complexo em 470 nm 
em uma célula de 1,00 cm? 
b) Qual é a porcentagem de transmitância da solução descrita no item (a)? 
c) Qual é a concentração molar do complexo em uma solução que apresenta a 
absorbância descrita em (a) quando medida a 470 nm em uma célula de 2,50cm? 
 
18) Encontre a absorbância e a transmitância de uma solução 0,00240 mol.L-1 de uma 
substância com coeficiente de absortividade molar de 313 L.cm-1.mol-1 numa célula com 2,00 
cm de caminho óptico. 
 
19) O que diz os enunciados das leis de Lambert-Beer. 
 
20) Identifique os fatores que fazem com que a relação da Lei de Beer se desvie da 
linearidade: 
 
21) Faça um desenho esquemático de um espectrofotômetro UV, detalhando seus 
principais componentes: 
 
22) O hexano puro possui uma absorbância no ultravioleta desprezível acima de um 
comprimento de onda de 200 nm. Uma solução preparada dissolvendo-se 25,8 mg de benzeno 
(C6H6) em hexano e diluindo-se a 250,0 mL tem um pico de absorção em 256 nm e uma 
absorbância de 0,266 numa célula de 1,000 cm de caminho óptico. 
a) Determine a absortividade molar do benzeno neste comprimento de onda. 
b) Uma amostra de hexano contaminada com benzeno tem uma absorbância de 0,070 em 
256 nm numa célula com 5,000 cm de caminho óptico. Determine a concentração de benzeno 
em mg.L-1. 
 
23) Os valores da tabela abaixo são pertinentes a um determinado cromóforo. Complete as 
lacunas em branco, admitindo que o sistema segue a Lei de Lambert-Beer. Se for 
impossível calcular, assinale o quadro correspondente com um X. 
 
 
24) O fósforo presente na urina pode ser determinado por tratamento da amostra com 
Mo(VI) e posterior redução do complexo fosfomolibdico com ácido aminosulfônico para 
desenvolvimento da cor azul. O complexo absorve em 690 nm. Uma alíquota de 1,00 mL de 
urina foi tratada pelo procedimento descrito e posteriormente diluída a 50,00 mL. A tabela 
abaixo contém os dados referentes à amostra e aos padrões de fosfato tratados de modo 
semelhante e as respectivas leituras de absorbância a 690 nm. Calcule a concentração, em 
mg.L-1 e mmol.L-1, de fosfato na urina. 
 
 
25) O íon ferroso pode ser determinado espectrofotometricamente através da reação com 
1,10-fenantrolina para produzir um complexo laranja avermelhado que absorve a 510 nm. 
Uma solução estoque de ferro (II) foi preparada após a dissolução de 0,0702 g de sulfato 
ferroso amoniacal hexaidratado (Fe(NH4)2(SO4)2.6H2O - MM = 392,16 g/mol) na presença de 
2,5 mL de H2SO4 e diluído a 1000 mL. Uma série de padrões de ferro (II) foi preparada a 
partir da transferência de 1,00; 2,00; 5,00 e 10,00 mL da solução estoque para balões 
volumétricos de 100,0 mL e posterior adição de hidroxilamônio e 1,00 mL da solução de 
1,10-fenantrolina. O volume dos balões foi completado com água. Uma solução de referência, 
usada para zerar o espectrofotômetro, foi preparada a partir da mistura do redutor, do ligante e 
água. Três cápsulas (de mesmo peso) de um medicamento contendo ferro foram submetidas 
ao mesmo tratamento e diluídas também para 100,0 mL. As absorbâncias medidas para a série 
de padrões e amostras foram: P1- 0,081; P2- 0,171; P3- 0,432; P4- 0,857; A1- 0,463, A2-
0,472 e A3-0,455. 
 
 Volume 
solução 
padrão, mL 
Diluição da 
solução 
padrão 
Concentração 
solução padrão, 
mg.L-1 
Absorbância 
P1 
P2 
P3 
P4 
A1 
A2 
A3 
 Calcule a massa de ferro presente nas amostras analisadas. 
 
26) Um composto com a massa molar de 292,16 g.mol-1 foi dissolvido em um balão 
volumétrico de 5 mL. Foi retirada uma alíquota de 1,00 mL, colocada num balão volumétrico 
de 10 mL e diluída até a marca do balão. A absorbância em 340 nm foi de 0,427 numa cubeta 
de 1,000 cm de caminho óptico. A absortividade molar para esse composto em 340 nm é 6130 
L.cm-1.mol-1. 
a) Calcule a concentração do composto nacubeta. 
b) Qual era a concentração do composto no balão de 5 mL? 
c) Quantos miligramas de composto foram usados para se fazer 5 mL de solução? 
 
27) Você foi enviado para a Índia para investigar uma ocorrência de bócio, atribuída à 
deficiência de iodo. Como parte de sua investigação, você deve fazer medidas de campo de 
traços de iodeto na água do subsolo. O procedimento é oxidar o I- presente na água a I2 e 
converter o I2 num complexo intensamente colorido com pigmento verde brilhante no 
solvente orgânico tolueno. 
a) Uma solução 3,15 x 10-6 mol.L-1 do complexo colorido apresentou uma absorbância de 
0,267 em 635 nm numa cubeta de 1,000 cm. Uma solução em branco, feita com água 
destilada no lugar da amostra de água, teve absorbância de 0,019. Calcule a absortividade do 
complexo colorido. 
b) A absorbância de uma solução desconhecida preparada a partir de uma água do 
subsolo foi de 0,175. Determine a concentração da solução desconhecida. 
 
28) Por que são comercializados e utilizados espectrofotômetros com dois tipos de 
lâmpadas, por exemplo, uma lâmpada de H2 e D2 e outra de tungstênio/halogênio? 
 
29) Na Lei de Lambert-Beer: 
a) A absorbância é proporcional à concentração da espécie química absorvente, sendo 
constantes o comprimento de onda, a espessura atravessada pelo feixe luminoso. 
b) Verifica-se uma relação linear entre absorbância ou densidade ótica e concentração, e de 
uma relação logarítmica entre transmitância e concentração. 
c) A absorbância é proporcional ao comprimento de onda. 
d) a e b estão corretas. 
e) Nenhuma das alternativas está correta 
 
30) Em espectrofotometria na região do visível deve-se operar com filtros cuja cor seja: 
a) Igual a da solução colorida a ser analisada. 
b) Complementar da solução colorida a ser analisada. 
c) A que gere o menor valor para a absortividade do cromóforo. 
d) Proporcional à intensidade luminosa da fonte. 
e) Proporcional à concentração do cromóforo e ao caminho ótico. 
 
31) A sensibilidade na espectrofotometria é diretamente relacionada com a escolha do 
comprimento de onda, portanto, a sensibilidade é maior quando: 
a) As determinações da absorbância dos padrões e da amostra forem feitas no max. 
b) A curva analítica for feita no max. com a transmitância contra a concentração. 
c) O analista visualizar algum indício de coloração na solução no max. 
d) Valores da absorbância dos padrões forem maiores que 0,2 no max. 
e) A determinação da absorbância dos padrões e da amostra é feita no de transmitância 
máxima. 
 
32) O monocromador, parte fundamental do espectrofotômetro, tem a função de: 
a) Transformar a energia radiante em sinal elétrico. 
b) Converter o sinal elétrico em um sinal gráfico. 
c) Dividir a energia radiante proveniente da fonte em dois feixes luminosos, sendo que um 
deles irá de encontro à amostra e o outro de encontro à referencia. 
d) Separar a radiação policromática que vem da fonte luminosa no comprimento de onda 
desejado. 
e) Calibrar 100% de transmitância na escala do registrador. 
 
33) Pode-se afirmar, em relação à espectroscopia ultra-violeta e visível, que: 
I. É uma técnica de análise que se fundamenta na absorção da radiação 
eletromagnética que incide sobre uma molécula que será levada a um estado excitado de 
maior energia que difere do seu estado inicial em ∆E = hν, onde h é constante de Planck 
e ν é frequência da radiação. 
II. É uma técnica que se baseia na absorção da energia vibracional da radiação 
eletromagnética de comprimento de onda superior a 1000 nm. 
III. É a técnica espectrofotométrica que utiliza radiação eletromagnética de 
comprimento de onda que vai de 200 nm a 800nm. 
IV. É a técnica que está fundamentada na medida da frequência que os núcleos magnéticos 
das moléculas ao entrar em ressonância com um campo eletromagnético, quando a molécula é 
exposta a um campo magnético forte. 
V. É a técnica utilizada para determinação do ponto de fusão de hidrocarbonetos. 
VI. É uma tecnologia utilizada para determinar quantidades isotópicas, composição de 
ossos e outros tecidos do corpo, baseada na massa de moléculas, fragmentos e íons. 
Estão corretas as alternativas: 
a) I, III. 
b) II, IV. 
c) I, II, IV. 
d) II, III, V. 
e) II, IV, VI. 
 
34) O espectrofotômetro utiliza o princípio da absorção de luz, sendo muito utilizado para 
a identificação de componentes por reações colorimétricas. Analise as afirmações a seguir: 
I. Se a amostra for incolor e transparente, adicionam-se reagentes que, através de reações 
químicas, produzem a cor. 
II. Em reações colorimétricas o produto formado é corado com leitura na faixa do 
espectro infravermelho. 
III. O comprimento de onda ideal para se identificar a presença de metais em uma amostra 
por meio das reações colorimétricas está na faixa da luz ultravioleta. 
IV. A análise colorimétrica ou espectrofotométrica são técnicas de determinação 
qualitativa que comparam a densidade de cor da amostra com a do padrão. 
 
As alternativas corretas estão em: 
a) IV b) I, II c) III, IV d) II, III. e) I. 
 
35) Espectrofotometria é a técnica que utiliza luz para medir concentrações de espécies 
químicas. Considerando esse assunto, numere a coluna da direita com base nas informações 
da coluna da esquerda. 
1. Estado fundamental 
2. Frequência 
3. Luz monocromática 
4. Lei de Lambert-Beer 
5. Absortividade molar 
( ) número de oscilações completas que uma onda faz a 
cada segundo. 
( ) quantidade de luz absorvida em um determinado 
comprimento de onda. 
( ) a absorbância é proporcional à concentração da espécie 
absorvente. 
( ) molécula em seu menor estado energético. 
( ) comprimento de onda único. 
 Assinale a alternativa que representa a sequência correta da coluna da direita, de cima para 
baixo. 
a) 5, 2, 3, 4, 1. b) 3, 1, 4, 5, 2. c) 2, 5, 4, 1, 3. d) 2, 4, 5, 3, 1. 
e) 1, 4, 5, 2, 3. 
 
36) Um Cientista Forense utilizou-se de uma metodologia de determinação de fosfato em 
uma amostra de água que foi diluída 1:30. Para esta análise, preparou alguns padrões 
utilizando-se de uma solução padrão de 200 mg/L (miligrama por litro) de solução de fosfato 
(KH2PO4). Utilizando-se de um espectrofotômetro, obteve os seguintes resultados na Tabela 1 
e Figura 2. Tabela 1: Valores de absorvância em relação aos padrões de fosfato 
 
Tabela 1: Valores de absorvância em relação aos padrões de fosfato 
 
 
Figura 1: Valores de absorvância em relação a concentração (ppm) de fosfato 
 
Indique a alternativa que representa o valor em parte por milhão (ppm) da concentração de 
fosfato na amostra de água. 
a) 5,0. b) 12,0. c) 13,0. d) 390,0. e) 450,0 
 
37) A espectroscopia molecular baseada na radiação ultravioleta, visível e infravermelha é 
amplamente empregada para a identificação e determinação de muitas espécies inorgânicas, 
orgânicas e bioquímicas. A Tabela 2 apresenta alguns cromóforos comuns e comprimento de 
onda aproximado nos quais eles atuam 
 
Tabela 2: Característica de alguns cromóforos orgânicos comuns 
 
 
Indique a alternativa que apresenta a correta definição para cromóforo. 
a) Cromóforos são solventes utilizados nas análises espectroscópicas moleculares para 
identificar analitos em uma amostra. 
b) Cromóforos são detectores acoplados nas análises espectroscópicas moleculares para 
absorção de radiação na região do infravermelho. 
c) Cromóforos são grupos funcionais orgânicos e inorgânicos insaturados que absorvem 
na região do infravermelho, ultravioleta ou visível. 
d) Cromóforos são grupos funcionais orgânicos insaturados que absorvem na região do 
ultravioleta ou visível. 
e) Cromóforos são grupos funcionais orgânicos saturados que absorvem na região do visível. 
 
 
 
 
 
38) Considere o espectro de infravermelho mostrado a seguir. 
 
Sabendo que esse espectro corresponde a um composto orgânico anidro constituído somente 
de carbono, hidrogênio e oxigênio,é CORRETO afirmar que 
A) o composto orgânico é um aldeído, caracterizado pela deformação axial da ligação C=O, 
por volta de 3350 cm-1. 
B) o composto orgânico é um álcool, caracterizado pela deformação axial da ligação O-
H, por volta de 3350 cm-1. 
C) o composto orgânico é um éter, caracterizado pela deformação axial assimétrica das 
ligações C-O-C, por volta de 3350 cm -1 . 
D) o composto orgânico é uma cetona, caracterizado pela deformação axial da ligação C=O, 
por volta de 3350 cm-1 . 
 
39) A espectrofotometria no infravermelho (IV) constitui uma poderosa ferramenta para 
identificação de compostos. Analise as seguintes afirmativas com relação à espectrofotometria 
de absorção no infravermelho. 
I. A energia de radiação infravermelha pode excitar transições vibracionais e 
rotacionais, porém é insuficiente para excitar transições eletrônicas. 
II. A absorção no infravermelho ocorre com moléculas orgânicas, mas não ocorre 
com complexos metálicos ligados covalentemente. 
III. Os componentes dos instrumentos infravermelhos diferem consideravelmente em 
detalhe daqueles dos instrumentos ultravioleta e visível. 
A partir dessa análise, pode–se concluir que estão CORRETAS. 
a) I e II apenas. B) I e III apenas. c) II e III apenas. d) I, II e III. 
 
40) Discorra sobre a radiação no Infravermelho, as vibrações moleculares e quais as 
formas vibracionais. 
 
41) Por que há equipamentos com dois tipos de lâmpadas, por exemplo, uma lâmpada de 
H2 e D2 e outra de tungstênio/halogênio? Qual a função das mesmas? 
 
REFERENCIAS: 
 
HARRIS, D. C. Análise química quantitativa. 6ª ed. Rio de Janeiro: LTC, 2005. 
 
SKOOG, D. A., et al. Fundamentos de química analitica. São Paulo: Cengage Learning, 
2014. 
 
BARBOSA. Exercícios de espectrometria de absorção molecular e emissão molecular. 
Química Analítica Instrumental Disponível em: 
http://profjbarbosa.blogspot.com.br/2012/07/blog-post_18.html Acesso em 26 fev. 2016. 
http://profjbarbosa.blogspot.com.br/2012/07/blog-post_18.html
GABARITO 1ª LISTA DE EXERCÍCIOS 
 
3) 2000 cm-1 
 
4) A) 3,98 x 10-20 J 
 B) λ = 136 cm; E = 1,46 x 10-25 J 
 
5) a) 1,13 x 1018 Hz 
 b) 1,3 x 1015 Hz 
 c) 4,3 x 1014 Hz 
 d) 2,83 x 1013 Hz 
 e) 1,61 x 1010 Hz 
 
6) a) 667 cm-1; 3333 cm-1 
 b) 1,0 x 1014Hz; 2,0 x 1013Hz 
 
11) O pH provoca uma alteração dos grupos cromóforos, com consequente alteração da região 
da absorção de energia. 
Em pH 5,3 o comprimento de onda de absorção é entre 465 – 482 nm, a cor absorvida é o azul 
e a cor transmitida e observada é a sua complementar (amarelo). 
Em pH 6,0, o comprimento de onda está entre 559 – 576 nm, a cor transmitida é violeta e a 
cor absorvida é verde amarelado. 
 
12) a) 92,1% 
 b) 41,8% 
 c) 32,7% 
 
13) a) 0,565 
 b) 0,514 
 c) 1,03 
 
14) a) 0,356 
 b) 2342 L.mol-1.cm-1 
 
15) 901,8 g.mol-1 
 
16) A = 0,238 
 
17) a) A = 0,528 
 b) %T = 29,6% 
 c) M = 2,27 x 10-5 mol.L-1 
 
18) A = 1,5 
 T = 0,0316 ou 3,16% 
22) a) ᶓ benzeno= 201,5 L.cm-1 mol-1 
 b) M = 6,95 x 10-5 mol.L-1 e 5,42 mg.L-1 de benzeno 
 
 
 
 
23) 
 
λ 
(nm) 
ε 
 (L.mol-1.cm-1) 
a 
(L.g-1.cm-1) 
 
Massa 
molar 
(g/mol) 
C 
 (g/L) 
C 
(mol/L) 
b 
(cm) 
A %T 
640 4000 40 100 1,5x10-3 1,5 x 10-5 5 0,3 50 
500 2000 X X X 2,5 x 10-5 2,0 0,1 79,4 
X 3360 20 168 0,02 1,19X10-4 1,5 0,6 25 
 
24) Equação da curva analítica (use o Excel para obter): 
 
 152, 5 mg.L-1 4,92 mmol.L-1 
 
25) Volume solução 
padrão, mL 
Diluição da 
solução padrão 
Concentração solução 
padrão, mg.L-1 
Absorbância 
P1 1 100 x 0,1 0,081 
P2 2 50 x 0,2 0,171 
P3 5 20 x 0,5 0,432 
P4 10 10 x 1,0 0,857 
A1 0,5404 0,463 
A2 0,5311 0,472 
A3 0,5408 0,455 
 
 mFe = 0,054 mg 
 
26) a) c = 6,97 x 10-5 mol.L-1 
 b) c = 6,97 x 10-4 mol.L-1 
 c) m = 1,02 mg 
 
y = 0,205x - 4E-16
R² = 1
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
0 1 2 3 4 5
A
b
so
rb
ân
ci
a
Concentração, mg/L
y = 0,8609x - 0,0022
R² = 0,9999
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2
A
b
so
rb
ân
ci
a
Concentração,mg/L
27) a) ᶓ= 78.730 L.cm-1.mol-1 
 b) c = 1,98 x 10-6 mol.L-1 
 
36) d) 390 ppm 
 
40) A radiação no infravermelho não é energética o suficiente para causar transições 
eletrônicas como em outros tipos de radiação e utiliza como padrão as frequências de 
vibrações moleculares. Estas vibrações possuem frequências únicas e nunca param. Quando a 
frequência da radiação coincide com a frequência vibracional da molécula ocorrerá uma 
transferência de energia fazendo com que a molécula absorva a radiação. Os tipos de 
vibrações são: Estiramento simétrico e assimétrico, tesoura, twist, rotação e wag (balanço). 
 
41) As lâmpadas de H2 ou D2 são emissoras de radiação na região do ultravioleta, 
enquanto as lâmpadas de tungstênio/halogênio são responsáveis para emissão de radiação na 
região do visível e no infravermelho. 
 
SLIDE 38: A= 0,25, Ɛ = 3,125 x10 -4 L. cm-¹ mol-¹