Aula 3- Espectrofotometria de UV-VIS

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE PELOTAS - UFPEL
CENTRO DE ENGENHARIAS – CENG
DISCIPLINA: Análise Instrumental aplicada à EAS
Unidade 2. Espectrofotometria de UV/visível
Prof. Beatriz Müller Vieira
Doutora em Ciências
biamvieira14@hotmail.com
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Princípios da Análise química
Para qualquer análise química clássica ou instrumental, há sempre um
princípio básico que poder ser:
uma reação específica;
a absorção da luz pela amostra; 
a condutividade da solução;
Para exemplificarmos, vamos utilizar uma análise de cloro residual. O texto
abaixo foi extraído de um artigo técnico sobre cloro, fornecido pela
PoliControl:
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Princípios da Análise química
uma reação específica;
a absorção da luz pela amostra; 
a condutividade da solução;
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Método DPD – Colorimétrico
Princípio
O DPD (N,N-dietil-p-fenileno-diamina), em solução ácida, dissolvido na
amostra pré alcalinizada com fosfato, forma um tampão de pH na faixa de 6,2
a 6,5. O DPD, na ausência de íons iodeto, reage com cloro livre, produzindo
uma coloração róseoavermelhada.
A adição de Iodeto de Potássio atua cataliticamente acelerando a reação de
cor entre o DPD e as cloraminas, tornando-se possível a determinação
do cloro total.
Nesta reação, a intensidade da cor varia proprocionalmente à
concentração do cloro presente, respeitando a Lei de Beer.
(Policontrol, 2007)
Princípios da Análise química
uma reação específica;
a absorção da luz pela amostra; 
a condutividade da solução;
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Método DPD – Colorimétrico
Qual o princípio de análise de cloro pelo método DPD? 
Observe que existe uma seqüência de passos a serem seguidos.
Cada passo tem uma função específica, mas o ponto culminante foi a
formação da cor róseo-avermelhada.
Quanto mais intensa for a coloração, maior a concentração de cloro da
solução ou água tratada.
Isto por que “...nesta reação, a intensidade da cor varia proporcionalmente
à concentração do cloro presente, respeitando a Lei de Beer” (Harris, 2005, p. 402)
Princípios da Análise química
uma reação específica;
a absorção da luz pela amostra; 
a condutividade da solução;
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Método DPD – Colorimétrico
Qual o princípio de análise de cloro pelo método DPD? 
Portanto, o princípio da análise de cloro pelo método DPD é a quantificação
do complexo colorido produzido pela reação do DPD com cloro livre.
Como se pode medir com precisão a intensidade da coloração róseo-
avermelhada na análise de cloro por DPD?
Ainda nos resta uma questão muito importante:
Existe algum aparelho utilizado para quantificar a intensidade da
coloração de uma solução?
Princípios da Análise química
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Sabemos que quanto maior a intensidade da coloração de uma solução (quanto
mais escura), menor será a quantidade de luz irá atravessá-la (Figura 1).
Independentemente da coloração, quanto maior a intensidade da cor,
maior será a absorção da luz pela amostra.
Figura. Absorção de luz por uma amostra
A menor quantidade de feixes à
direita da amostra, indica que
houve a absorção da luz.
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Princípios da Análise química
Uma solução é colorida devido a presença de algum componente químico
presente nesta.
Por exemplo, uma solução de sulfato de cobre é azul devido à presença de
íons cobre e, mais intensa será a coloração azul quanto mais íons cobre
estiverem na solução.
Maior [Cu] Menor [Cu]
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Princípios da Análise química
Pelo exposto acima, podemos prever que:
Quanto mais intensa for a coloração azul da solução de sulfato de cobre,
maior é a concentração de íons cobre;
 Quanto maior a concentração de íons cobre (maior intensidade da cor
azul), menor a quantidade de luz atravessará a solução;
Portanto:
[Cu] = Absorção da luz
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Princípios da Análise química
Note que, se medirmos a quantidade de luz absorvida por um solução,
podemos prever a sua concentração.
É isso que está enunciado na Lei de Lambert-Beer (ou apenas Lei de Beer):
A concentração é proporcial à absorbância
Espectrofotometria (Espectroscopia) de UV/visível
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Espectrofotometria (Espectroscopia) de UV/visível
 Espectroscopia óptica : Parte da ciência que estuda o fenômeno
relacionado à interação da matéria (absorção) com a luz
eletromagnética.
 Os métodos espectroscópicos podem ser classificados de acordo com a
região do espectro eletromagnético envolvida na medida.
 As regiões espectrais que têm sido empregadas incluem os raios Ɣ, os raios X,
ultravioleta(UV), visível, infravermelha (IV), microondas e radiofreqüência
(RF).
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Espectrofotometria (Espectroscopia) de UV/visível
 Espectroscopia UV-Visível: baseia-se em medidas de absorção da
radiação eletromagnética, nas regiões visível e ultravioleta do espectro.
 Mede-se a quantidade de luz absorvida pela amostra e relaciona-se
a mesma com a concentração do analito.
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Espectrofotometria (Espectroscopia) de UV/visível
Propriedades da luz
 A radiação eletromagnética ou Luz pode ser descrita como uma onda com
propriedades como comprimento de onda (λ), frequência (n),
velocidade (C) e energia (E).
Existem relações matemáticas entre elas:
C é a velocidade da luz no vácuo 
(3×108 m s-1)
h é a constante de Plank, cujo valor 
no Sistema Internacional (SI) é 
6,627×10-34 J.s
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Espectrofotometria (Espectroscopia) de UV/visível
Propriedades da luz
Energia (E): Indica a energia associada à onda
eletromagnética, sendo comum o uso das unidades Joule
(J) e caloria (cal). 1 cal = 4,18 J.
Comprimento de onda (λ): é a distância de uma crista à outra
ou um vale ao outro numa onda eletromagnética. A unidade por
ser qualquer que indique distância, tais como Km, m, cm, mm, μm,
nm, etc. No entanto, é mais comum o uso das unidades μm, nm.
Frequência (n): Indica a periodicidade da onda, ou seja, a
quantidade de ciclos ou voltas por unidade de tempo. Ex:
uma onda possui freqüência de 10 Hz, significa que esta onda
tem uma periodicidade de 10 ciclos ou voltas num tempo de 1s.
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Espectrofotometria (Espectroscopia) de UV/visível
 Existem diferentes radiações eletromagnéticas devido à diferentes
comprimentos de onda.
E se tivermos um conjunto delas?
Espectro 
eletromagnético
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Espectrofotometria (Espectroscopia) de UV/visível
n
Aumento
1024
100
Você notou que o espectro
visível é estreito (400 nm a
600 nm) se comparado às
outras radiações
eletromagnéticas?
Isto demonstra o quão
pouco “vemos” ao nosso
redor.
A região à esquerda do espectro
visível, composto pelos raios
gama, raios X e ultravioleta
(UV) são àquelas de maior
freqüência, portanto mais
energéticas. Por este motivo são
também perigosas por serem
capazes de causar alterações na
matéria.
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Espectrofotometria (Espectroscopia) de UV/visível
O que é espectrofotometria?
Espectro foto metria
Variação
Amplitude da ação; luz
medida
O que significa espectrofotometria?
É a medida ou quantificação da luz ou radiação eletromagnética.
Na análise química.. A espectrofotometria é o nome utilizado para
descrever a técnica que utiliza a luz para medir a concentração de uma
espécie química.
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Espectrofotometria (Espectroscopia) de UV/visível
Espectrofotômetro UV-Vis
Absorção de Luz pela amostra
Quando uma molécula absorve luz, a energia da molécula aumenta. Por este
motivo, quando a luz é absorvida por uma amostra, a energia radiante do
feixe de luz diminui (Figura 5).
Numa análise química por espectrofotometria ou colorimetria, quantifica-se a
intensidade da luz (P)que passa pela amostra.
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Espectrofotometria (Espectroscopia) de UV/visível
Espectrofotômetro UV-Vis
Absorção de Luz pela amostra
Observe que P1<P0, o que indica que parte
da radiação eletromagnética (luz) foi
absorvida pela amostra. Portanto, ser
fizermos a razão entre P1/P0 teremos a
fração de luz que
atravessa a amostra, sendo denominada de
transmitância (T).
A transmitância apresenta valores que variam entre zero (0) e 1 ou zero e 100%.
P0 = Luz incidida
P1 = Luz transmitida
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Espectrofotometria (Espectroscopia) de UV/visível
Espectrofotômetro UV-Vis
Absorção de Luz pela amostraOutra unidade importante na
espectrofotometria é a absorbância.
Sabemos que a quantidade de luz que
atravessa uma amostra é mensurada como
transmitância. Disto advém uma questão,
podemos fazer referência à quantidade de
luz absorvida pela amostra? Sim, e chama-
se absorbância (A).
ou
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Espectrofotometria (Espectroscopia) de UV/visível
Espectrofotômetro UV-Vis
Absorção de Luz pela amostra
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Espectrofotometria (Espectroscopia) de UV/visível
Espectrofotômetro UV-Vis
Lei de Lambert-Beer
Lembra no início da aula a solução de sulfato de cobre
(azul).. E sua relação com cor e concentração?
Então... Você conhece o permanganato de potássio KMnO4?
Ele é vendido na forma de comprimidos em qualquer farmácia para tratamento
de feridas. Ao dissolvê-lo em água, a solução resultante é rósea escura. Quanto
mais água adicionarmos, estaremos diluindo a solução,
conseqüentemente, estaremos diminuindo a
coloração rósea.
Pelo exposto acima, o que podemos prever?
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Espectrofotometria (Espectroscopia) de UV/visível
Espectrofotômetro UV-Vis
Lei de Lambert-Beer
Quanto mais intensa for a coloração Rosea da solução de permanganato
de potássio, maior é a concentração de íons permanganato;
 Quanto maior a concentração de íons permanganato (maior intensidade
da cor rosea), menor a quantidade de luz atravessará a solução;
Portanto:
[MnO4] = Absorção da luz
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Espectrofotometria (Espectroscopia) de UV/visível
Espectrofotômetro UV-Vis
Lei de Lambert-Beer
Por isso, podemos concluír que a concentração é proporcional à 
quantidade de luz absorvida pela amostra. E é exatamente isso que 
enuncia a Lei de Lambert-Beer (ou apenas Lei de Beer):
Princípio da espectrofotometria: A concentração é proporcional à 
absorbância.
Em termos matemáticos temos a expressão dessa lei:
A é medida da absorbância;
e é a absortividade molar da solução num comprimento de onda específico;
b indica o caminho óptico em centímetros (largura da cubeta utilizada);
c é a concentração molar da solução.
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Espectrofotometria (Espectroscopia) de UV/visível
Espectrofotômetro UV-Vis
Lei de Lambert-Beer
Princípio da espectrofotometria: A concentração é proporcional à 
absorbância.
Variáveis que influenciam a Absorbância: As variáveis como solvente,
temperatura ou outras substâncias presentes na amostra, devem ter seus
efeitos conhecidos e as condições para análise, escolhidas de maneira que a
absorbância não seja afetada.
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Espectrofotometria (Espectroscopia) de UV/visível
Espectrofotômetro UV-Vis
Lei de Lambert-Beer - Desvios da Lei 
 Desvios Químicos:
 Deslocamento do equilíbrio: quando uma amostra se dissocia, associa
ou reage com um solvente para formar um produto que tem espectro de
absorção diferente da amostra.
 Dissociação de complexos: excesso ou insuficiência de agente
complexante.
 Desvios Instrumentais: em soluções muito concentradas, as moléculas
do soluto influenciam umas às outras devido às suas proximidades, pois
quando ficam muito perto umas das outras, a absortividade pode mudar
um pouco.
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Espectrofotometria (Espectroscopia) de UV/visível
Espectrofotômetro UV-Vis
Este equipamento realiza a quantificação da radiação eletromagnética (luz)
que atravessa a amostra acondicionada em seu interior num recipiente
chamado cubeta (Figura).
Figura. Visão esquemática de um espectrofotômetro.
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Espectrofotometria (Espectroscopia) de UV/visível
Espectrofotômetro UV-Vis
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Espectrofotometria (Espectroscopia) de UV/visível
Espectrofotômetro UV-Vis
As fontes de radiação mais comuns baseiam-se na incandescência.
São constituídas por filamentos de materiais que são excitados por
descargas elétricas com elevada voltagem ou aquecimento
elétrico.
Para que uma fonte de radiação seja considerada de boa qualidade deve:
- gerar radiação continua, ou seja, emitir todos os comprimentos de onda,
dentro da região espectral utilizada;
- ter intensidade de potência radiante suficiente para permitir a sua detecção
pelo sistema detector da máquina;
-ser estável, isto é, a potência radiante deve ser constante.
- além disso, deve ter vida longa e preço baixo.
Fontes de radiação
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Tipos de fontes de radiação
Espectrofotometria (Espectroscopia) de UV/visível
Espectrofotômetro UV-Vis
Lâmpada de filamento de tungstênio: incandescente, produz emissão continua
na faixa e 320 a 2500nm. O invólucro de vidro absorve toda radiação abaixo
de 320nm, limitando o uso da lâmpada para o visível e infravermelho.
Lâmpada de quartzo-iodo: incandescente, o invólucro de quartzo emite
radiação de 200 a 3000nm. Sua vantagem é que pode atuar na região do
ultravioleta.
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Tipos de fontes de radiação
Espectrofotometria (Espectroscopia) de UV/visível
Espectrofotômetro UV-Vis
Lâmpada de descarga de hidrogênio ou de deutério: é a mais usada para
emissão de radiação ultravioleta. Consiste em um par de eletrodos fechados
em um tubo de quartzo ou vidro, com janela de quartzo, preenchido com gás
hidrogênio ou deutério. Emitem radiação contínua de 180 a 370nm.
Lâmpada de catodo oco: tipo especial de fonte de linha. É preenchida com um
gás nobre. O cátodo tem a forma de um cilindro oco, fechado em uma
extremidade, revestido com o metal cujas linhas espectrais se desejam obter,
emitindo os seus espectros característicos.
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Espectrofotometria (Espectroscopia) de UV/visível
Espectrofotômetro UV-Vis
Monocromadores
São um sistema óptico para seleção de comprimento de onda, de modo que a luz 
que atravessa a amostra seja monocromática. Um prisma ou rede de difração
decompõe a luz visível (policromática) em diversas radiações, que conhecemos 
como arcoíris. Um comprimento de onda pode ser selecionado por um prisma ou 
uma rede de difração.
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Espectrofotometria (Espectroscopia) de UV/visível
Espectrofotômetro UV-Vis
Monocromadores
podem ser um prisma ou uma rede de difração.
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Espectrofotometria (Espectroscopia) de UV/visível
Espectrofotômetro UV-Vis
Recipientes
São usados como recipientes cubas ou cubetas retangulares de vidro ou
quartzo.
As cubetas de vidro são usadas quando se trabalha na região do visível.
Para a região do ultravioleta, devem-se usar as cubetas de quartzo, que
são transparentes à radiação ultravioleta, pois o vidro absorve a mesma.
Uma cubeta ideal deve ser de 1 cm, para
simplificar os cálculos da expressão da Lei
de Beer. As cubetas também podem ter
dimensões diferentes, e esse dado deve ser
considerado na hora do cálculo.
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Espectrofotometria (Espectroscopia) de UV/visível
Espectrofotômetro UV-Vis
Detector
É um dispositivo que detecta a fração de luz que passou pela amostra e
transfere para o visor e para o computador acoplado ao aparelho.
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Espectrofotometria (Espectroscopia) de UV/visível
Espectrofotômetro UV-Vis
Tipos de Espectrofotômetros para a Região Visível e Ultravioleta
Espectrofotômetro mono-feixe :
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Espectrofotometria (Espectroscopia) de UV/visível
Espectrofotômetro UV-Vis
Tipos de Espectrofotômetros para a Região Visível e Ultravioleta
Espectrofotômetro mono-feixe :
Como se dá a análise?
1º) Coloca-se o solvente (branco) no caminho ótico e mede-se a intensidade da
energia radiante, que atinge o detector;
2º) Substitui-se o recipiente com o solvente (branco) pelo recipiente com a
amostra e faz- se a determinação propriamente dita da absorbância.
OBS: Não são cômodos pois a amostra e o branco tem que ser colocados
alternadamente no único feixe de radiação;
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Espectrofotometria (Espectroscopia) de UV/visível
Espectrofotômetro UV-Vis
Tipos de Espectrofotômetros para a Região Visível e Ultravioleta
Espectrofotômetro mono-feixe :
- Não são cômodos pois a amostra e o branco tem que ser
colocados alternadamente no único feixe de radiação;
- mais simples e baratos 
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Espectrofotometria (Espectroscopia) de UV/visível
Espectrofotômetro UV-Vis
Tipos de Espectrofotômetros para a Região Visível e Ultravioleta
Espectrofotômetro duplo-feixe:
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Espectrofotometria (Espectroscopia) deUV/visível
Espectrofotômetro UV-Vis
Tipos de Espectrofotômetros para a Região Visível e Ultravioleta
Como se dá a análise?
Espectrofotômetro duplo-feixe:
Dois feixes de radiação são formados no espaço, por um espelho que divide
o feixe vindo do monocromador em dois. Um feixe passa através da solução
referencia (branco) até o transdutor e outro, ao mesmo tempo, passa
através da amostra até o segundo transdutor.
As duas correntes serão determinadas e mostradas no indicador de sinal. Com
o auxílio de um dispositivo apropriado, calcula-se a diferença de
transmitância entre os dois feixes, essa diferença será mostrada no
indicador de sinal como absorvância.
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Espectrofotometria (Espectroscopia) de UV/visível
Espectrofotômetro UV-Vis
Tipos de Espectrofotômetros para a Região Visível e Ultravioleta
Espectrofotômetro duplo-feixe:
Elimina qualquer flutuação de potência do equipamento.
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Espectrofotometria (Espectroscopia) de UV/visível
Espectrofotômetro UV-Vis
Tipos de Espectrofotômetros para a Região Visível e Ultravioleta
Como se dá a análise?
Espectrofotômetro duplo-feixe:
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Espectrofotometria (Espectroscopia) de UV/visível
Espectrofotômetro UV-Vis
Procedimento para análise:
Existem algumas etapas:
1° A seleção do comprimento de onda;
(As medidas de absorbância são feitas em comprimentos de onda que
correspondem ao máximo de absorbância porque a variação da
absorbância por unidade de concentração é maior nesse ponto). Faz-se
uma varredura para determinar o ponto máximo.
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Espectrofotometria (Espectroscopia) de UV/visível
Espectrofotômetro UV-Vis
Procedimento para análise:
Existem algumas etapas:
2° Se a espécie à analisar apresenta cor (COLORIMETRIA) – pode-se
analisar pelo comprimento de anda de absorção daquela cor.
Ex: se ela reflete vermelho vai absorver no verde.
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Espectrofotometria (Espectroscopia) de UV/visível
Espectrofotômetro UV-Vis
COLORIMETRIA 
 Exemplo:
Determinação 
colorimétrica do ferro 
baseada no seu 
complexo com 
tiocianato (Fe(SCN)+2
Todas as moléculas absorvem 
radiação UV-Vis?
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Espectrofotometria (Espectroscopia) de UV/visível
Espectrofotômetro UV-Vis
Quais são as vantagens da Espectrofotometria de UV-VIS?
Boa sensibilidade
Baixo custo de análise
Fácil operação
Equipamentos robustos
Exercícios
 1- Calcule a freqüência em hertz
(a)um feixe de raios X com comprimento de onda igual a 2,97 Å.
(b) a linha a 632,8 nm produzida pelo laser de He-Ne.
 2- Expresse as seguintes absorbâncias em termos de
porcentagem de transmitância:
(a) 0,0350
(b) 0,310
(c) 0,494
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4- Uma solução contendo 8,75 ppm de KMnO4 apresenta uma
transmitância de 0,743 em uma célula de 1,00 cm a 520 nm.
Calcular a absortividade do KMnO4.
Atividade para a próxima aula
 Resumo de no máximo duas folhas, individual do artigo:
Email: instrumentalambiental19@outlook.com
Senha: ambiental19
UNIVERSIDADE FEDERAL DE PELOTAS - UFPEL
CENTRO DE ENGENHARIAS – CENG
DISCIPLINA: Análise Instrumental aplicada à EAS
Unidade 2. Espectrofotometria de UV/visível
Prof. Beatriz Müller Vieira
Doutora em Ciências
biamvieira14@hotmail.com
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OBRIGADA PELA ATENÇÃO! 
ATÉ SEMANA QUE VEM!!