Aula_2_Espectrofotometria_2019

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Espectrofotometria 
NATUREZA DA ENERGIA 
ELETROMAGNÉTICA
 Forma de energia que se propaga no
espaço a enormes velocidades,
normalmente em linha reta
 Características ondulatórias e
corpusculares
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PARÂMETROS ONDULATÓRIOS
COMPRIMENTO DE ONDA ()  Distância linear entre dois
máximos ou mínimos sucessivos de uma onda  cm, m, nm
PERÍODO (p)  tempo requerido, em segundos, para a
passagem de máximos ou mínimos sucessivos por um ponto
fixo no espaço.
 FREQÜÊNCIA (f)  número de oscilações do campo que
ocorrem por segundo  1/p  depende da fonte  Hz ou
ciclos/s ou s-1
VELOCIDADE (vi)  velocidade com que a onda se move no
meio  depende da frequência e do meio  vi = f 
 no vácuo e no ar  c=2,998x108 m/s
 FEIXE MONOCROMÁTICO
 feixe de radiação cujos raios têm comprimentos
de onda idênticos (muito próximos)
 FEIXE POLICROMÁTICO
 feixe de radiação constituído de raios de
comprimentos de onda diferentes
PARÂMETROS 
ONDULATÓRIOS
PARÂMETROS CORPUSCULARES
A radiação eletromagnética é um conjunto de
partículas (fótons) de determinada frequência
 Potência radiante P (W) – Energia de um feixe que
atinge uma determinada área por unidade de
tempo
 A energia deste fóton é dada pela equação
E = h.f E (feixe) = n.h.f
E = energia (unidade = J) n=número de fótons
h = 6,626x10-34 J.s
f = frequência
ESPECTRO 
ELETROMAGNÉTICO
Energia
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ESPECTRO VISÍVEL
 As radiações de 300 nm até 800 nm são
detectadas pelo olho humano
 Essas radiações também são chamadas de LUZ
BRANCA
300 nm 800 nm
Interação da Radiação
Eletromagnética com a Matéria
Não Quantizada
 Reflexão
 Refração
 Espalhamento
 Quantizada
ABSORÇÃO DE RADIAÇÃO
 processo no qual energia eletromagnética é
transferida para átomos, íons ou moléculas que
compõem a amostra
Interação da Radiação
Eletromagnética com a Matéria
 ABSORÇÃO ATÔMICA
Absorção da energia eletromagnética por átomos
 espectros de linhas  transições eletrônicas
(salto de camadas) de um ou mais elétrons – ou até
Ionização
 ABSORÇÃO MOLECULAR
Absorção da energia eletromagnética por
moléculas  espectros de bandas
Et = Evibracional (ligação) + Erotacional (centro de 
gravidade) + Eeletrônica
Interação da Radiação
Eletromagnética com a Matéria
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Eeletrônica
Evibracional (ligação) 
Erotacional (centro de gravidade) 
0
2
4
6
8
10
12
14
450 500 550 600 650 700
nm
Epectro de bandas
0
2
4
6
8
10
12
450 500 550 600 650 700
Espectro de linhas
 Método baseado na medida da energia
eletromagnética absorvida por soluções iônicas
ou moleculares
 Incidência da radiação monocromática sobre
meio homogêneo
Po
b
P
Po = Feixe incidente
P = Feixe transmitido
ESPECTROFOTOMETRIA DE ABSORÇÃO 
MOLECULAR NO 
ULTRAVIOLETA-VISÍVEL
Po P
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 A LEI DE LAMBERT
“Quando a luz monocromática passa através de um meio
transparente homogêneo, a taxa de decréscimo da
intensidade com a espessura do meio é proporcional à
intensidade da luz.
 A LEI DE BEER
“A intensidade do feixe de luz monocromática decresce
exponencialmente à medida que a concentração da
substância absorvente aumenta aritmeticamente.”
ESPECTROFOTOMETRIA DE ABSORÇÃO 
MOLECULAR NO UV-VISÍVEL
T= transmitância  fração de radiação incidente e 
transmitida pela solução
T = P/Po
A= absorvância  logaritmo decimal da razão entre 
o poder radiante incidente e o transmitido
 Relação entre transmitância e absorvância.
A= - Log T ou A= log Po/P
ESPECTROFOTOMETRIA DE ABSORÇÃO 
MOLECULAR NO UV-VISÍVEL
Transmitância Absorvância
ESPECTROFOTOMETRIA DE ABSORÇÃO 
MOLECULAR NO UV-VISÍVEL
 Relação entre absorvância e concentração
A = abc = bc 
a= absortividade específica (dependente de b e c) (L.g-1.cm-1)
b= comprimento do caminho ótico (cm)
c= concentração das espécies absorventes (moles/litro ou g/L)
 = absortividade molar. ( L.mol-1.cm-1)
ESPECTROFOTOMETRIA DE ABSORÇÃO 
MOLECULAR NO UV-VISÍVEL
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1) Para uma concentração C de um cromóforo, trabalhando-se com uma cubeta de 1,00 
cm de diâmetro interno, leu-se um valor A de absorbância. Considerando experimentos 
isolados, responda, matematicamente, o que aconteceria com:
a) A absorbância, se reduzíssemos a concentração à metade?
b) A absorbância, se triplicarmos o caminho ótico?
c) A transmitância, se a concentração triplicar? 
2) A 252 nm, uma solução com 0,002500 g/L de uma substância A em etanol,
apresentou transmitância igual a 46,70%. Calcule a absortividade específica (L.g-1.cm-1)
da substância nessas condições, considerando b= 1,000 cm.
3) A mesma solução da questão anterior apresenta concentração em 0,0002500 mol/L. 
Calcule a massa molar da substância A. 
4) Sabe-se que uma amostra absorve 2/3 do poder radiante incidente num determinado 
comprimento de onda. Calcule a sua absorbância.
Atividade
A radiação incidente é monocromática
As espécies absorventes comportam-se
independentemente em relação ao processo de absorção
A absorção ocorre em um volume uniforme de secção
transversal
O índice de refração da solução independe da
concentração
 Concentração menor que 10-2 M ( < 10-2 M )
LEI DE BEER
Curva analítica
y = 0,0476x + 0,0016
R2 = 0,9999
0,000
0,100
0,200
0,300
0 2 4 6
Concentração ( c )
Ab
so
rb
ân
ci
a 
( A
 )
REPRESENTAÇÃO GRÁFICA DA LEI DE 
BEER
 REAIS
Manifestam-se principalmente para valores
elevados de concentração (C > 10-2 M )
Interação entre os centros absorvente
Indice de refração
 Desvios Químicos (reações incompletas)
 Instrumentais (radiações poli; Luz 
espalhada; cubetas uniformes e sujas)
DESVIOS DA LEI DE BEER
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Filtro ou Monocromador
Espectrofotômetro de feixe simples
Espectrofotômetro de feixe duplo
Radiação na faixa espectral desejada (emissão)
Emissão estável
Potência suficiente (maior potência < amplificação 
do sinal)
- Filamento de tungstênio (375 a 2000 nm)
- Deutério (200 a 400 nm)
- Arco de xenônio (200 a 1000 nm)
Fonte de radiação
Filtros de absorção (Isolam uma banda espectral),
largura espectral de 30 a 50 nm e transmitância
máxima de 5 a 20 %.
- Vidros coloridos ou peliculas de gelatina contendo
corantes.
Filtros e monocromadores
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Componentes: fenda de entrada, fenda de saída e 
sistema de dispersão (Prisma) 
Monocromadores 
Componentes: fenda de entrada, fenda de saída e 
sistema de dispersão (Prisma) 
Monocromadores 
Componentes: fenda de entrada, fenda de saída e 
sistema de dispersão (Rede) 
Monocromadores 
Cubetas- recipiente que contem a amostra
- Quartzo, silica fundida- Região UV-Vis
- Vidro a base de borosilicatos e plástico- Região Vis
Forma e tamanho
- Retangulares (1,2 ,5 cm )
- Cilíndricas (usadas em instrumentos simples, 
devem ser colocadas sempre na mesma posição)
- Câmeras de amostras – aumento do caminho ótico
Porta amostra- cubetas 
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Características- Corrente gerada é diretamente 
proporcional ao poder radiante. Amplificação do 
sinal de resposta é fácil 
Detectores - Célula fototubo
Características- poder de amplificação alto implica
que o poder radiante pode ser pequeno (potência
radiante pode ser 200 vezes menor do que o do foto
tubo)
Detectores - Célula 
fotomultiplicadora
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1 - Aplicação extensiva a muitos elementos químicos
2 - Amostras podem ser de natureza inorgânica ou 
orgânica
3 - Disponibilidade de métodos simultâneos e contínuos
4 - Intervalo de aplicação: 10-3 a 10 -6 M
5 - Tempo gasto por análise: moderado
6 - Custo: relativamente baixo
7 - Tipo de amostras: sólidas, liquidas e gasosas
VANTAGENS
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Referências bibliográficas
•SKOOG.D.A,HOLLER,F.J.,NIEMAN,T. A .-Princípios de Análise 
Instrumental, 5a ed. Bookman,2002
•SKOOG.D., WEST,D.M.&HOLLER,F.J. Fundamentals of 
Analytical Chemistry, Saunders College Publ.t th Ed.NY,1996
•Harris,D.C. Análise Quimicas Quantitativa, 5a ed. LTC 
editora,RJ,Brasil, 2001
•Cienfuegos,F.Vaitsman,D.Análise Instrumental, Editora 
Interciência, RJ,2000.