Lista de Exercícios 2 - Espectroscopia (1)

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Lista de Exercícios 5 - Espectroscopia
Texto informativo
Frequencia (f, Hz) – O número de oscilações produzidas pelos campos elétrico e magnético durante o intervalo de um segundo. No Sistema Internacional de Unidades, a grandeza física que caracteriza a frequência de uma onda é dada em Hertz, cujo símbolo é Hz. 1 Hz = 1 s-1
f = c/ʎ f = 1/T
Comprimento de onda (ʎ, nm) - Em física, comprimento de onda é a distância entre valores repetidos sucessivos num padrão de onda. Já em uma onda senoidal, o comprimento de onda “é a distância (paralela à direção de propagação da onda) entre repetições da forma de onda". Pode, então, ser representada pela distância entre picos (máximos), vales (mínimos), ou duas vezes a distância entre nós. 
E = h.c/ ʎ, onde h = 6,63x10-34 J.s c = 3,00x108 m.s-1
Número de Onda (ʋ, cm-1) - O número de comprimentos de onda por unidade de distância, isto é, 1 / λ onde λ é o comprimento de onda, ou, de forma alternativa, é definido por 2π / λ, às vezes é denominado como o número de onda angular ou número de onda circular, ou ainda, mais comumente, simplesmente número de onda. 
ʋ = 1/ʎ
EEM 01. Calcule a frequencia (f) em Hertz de:
a)* um feixe de raios X com Comprimento de Onda igual a 2,97 Ǻ; 
b) uma linha de emissão de cobre a 324,7 nm; 
c) a linha a 632,8 nm produzida pelo laser de He-Ne; 
d) A saída de laser de CO2 a 10,6 μm; 
e) um pico de absorção infravermelho a 3,75 μm; 
f) um feixe de microondas de 1,86 cm; 
EEM 02. Calcule o comprimento de Onda (ʎ) em cm de:
a)* uma torre de aeroporto transmitindo em 118,6 MHz; 
b) Um ANR (auxiliar de navegação por rádio transmitindo em 114,10 kHz; 
c) Um sinal de RMN (ressonância magnética nuclear) em 135 MHz; 
d) Um pico de absorção com número de onda iguala 1375 cm-1; 
EEM 03. Um instrumental ultravioleta/visível/infravermelho próximo sofisticado apresenta uma faixa de comprimento de onda (ʎ) de 185 a 3000 nm. Quais são as faixas do instrumento em número de onda (ʋ) e em frequência (f)?
EEM 04. Calcule o número de onda (ʋ) de um feixe de radiação infravermelha de comprimento de onda 5,00 μm.
EEM 05*. Calcule a frequência em Hertz e a Energia em joules de um fóton de raio X com comprimento de onda de 2,35 Ǻ.
EEM 6. Calcule a energia (E) em Joules de um fóton da radiação de 5 μm aplicando a equação seguinte:
EEM 07. Calcule a energia (E) em Joules de um fóton da radiação de 20 nm aplicando a equação seguinte:
EEM 08. A diferença de energia entre os orbitais 3s e 3p na figura abaixo é de 2,107 eV. 
h = 6,63x10-34 J.s c = 3,00x108 m.s-1.
a)* Calcular o comprimento de onda (nm) da radiação que será absorvida ao se excitar um elétron de um orbital 3s para o estado 3p (1 eV = 1,60 x 10-19 J).
b) Calcule a diferença de energia entre os orbitais 3s e 5p (em eV). 
Lei de Beer 01. Expresse as seguintes absorbâncias em termos de porcentagem de transmitância:
a)* 0,0350
b) 0,936
c) 0,310
d) 0,232
e) 0,494
f) 0,104
Lei de Beer 02. Calcule a porcentagem de transmitância de soluções que apresentam duas vezes as absorbâncias listadas no problema Lei de Beer 01.
Lei de Beer 03. Expresse os seguintes dados de transmitância para suas respectivas absorbâncias:
a)* 22,7%
b) 0,567
c)31,5%
d) 0,103
e) 7,93%
f) 58,2%
Lei de Beer 04. Calcular as absorbâncias de soluções com a metade das transmitâncias daquelas do problema Lei de Beer 03.
Lei de Beer 05. O complexo formado entre Cu (I) e 1,10-fenantrolina apresenta uma absortividade molar de 7000 L.cm-1.mol-1 a 435 nm, o comprimento de onda de máxima absorção. Calcule:
a) a absorbância de uma solução de 6,77x10-5 mol/L do complexo medido em célula de 1,00 cm a 435 nm.
b) a porcentagem de transmitância da solução.
c) a concentração da solução em uma célula de 5,00 cm (caminho óptico) apresenta a mesma absorbância da solução em (a).
d) o caminho óptico necessário para se obter um valor de absorbância que seja igual àquela da solução do item (a) para uma solução do complexo de concentração igual a 3,40x10-5 mol.L-1.
Lei de Beer 06. 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.
a) Calcule a Absorbância dessa solução; 
b) a absortividade molar do KMnO4 
Lei de Beer 07. A 580 nm, o comprimento de onda de seu máximo de absorção, o complexo FeSCN2+ apresenta uma absortividade molar de 7,00x103 L.cm-1.mol-1. Calcule:
a) a absorbância de uma solução 3,75x10-5 mol.L-1 do complexo a 580 nm em uma célula de 1,00 cm. 
b) a absorbância de uma solução na qual a concentração do complexo é duas vezes aquela do item (a). 
c) a transmitância das soluções nos itens (a) e (b). 
d) a absorbância de uma solução que apresenta a metade da transmitância daquela descrita no item (a). 
Lei de Beer 08. Uma solução contendo 8,3 ppm de KMnO4 apresenta uma transmitância de 0,743 em uma célula de 1,0 cm a 250 nm em 525 nm. Calcular a absortividade molar do KMnO4.
Lei de Beer 09. O berílio (II) forma um complexo com acetilacetona (MMcomplexo - 166,2g.mol-1). Calcular a absortividade molar do complexo (ε), dado que uma solução de 1,34 ppm apresenta uma transmitância de 55,7% quando medida em célula de 1,00 cm a 295 nm, o comprimento de onda de máxima absorção.
Lei de Beer 10. Uma alíquota de 5,00 mL de solução contendo 5,94 ppm de ferro (III) é tratada com um excesso apropriado de KSCN e diluída para 50,00 mL (*reparem na diluição). Qual é a absorbância da solução resultante a 580 nm em uma célula de 2,5 cm? A absortividade molar é 7,00x103 L.cm-1.mol-1. MM Fe(SCN)2+ = 113,92 g.mol-1.
Lei de Beer 11. Uma solução de K2CrO4 em 0,05M de KOH tem seu máximo de absorção em 375nm. Com uma absorbância de 0,9914, numa célula de 1 cm e uma absortividade molar de 4813,2 L mol-1 cm-1. Calcule a concentração em mol L-1 e em mg L-1.
Lei de Beer 12. Uma solução contendo o complexo formado entre Bi(III) e a tiouréia apresenta uma absortividade molar de 9,32x103 L.cm-1mol-1 a 470 nm.
a) Qual é a absorbância de uma solução 6,24x10-5 mol.L-1 do complexo a 470 nm em uma célula de 1,00 cm.
b) Qual é a porcentagem de transmitância da solução descrita no item (a);
c) Qual a concentração molar do complexo em uma solução que apresenta a absorbância descrita no item (a) quando medida a 470 nm em uma célula de 5,00 cm.
Lei de Beer 13. Avalie as quantidades que faltam na tabela a seguir. Quando necessário, use o valor 200 como massa molar do analito.
onde α é a absortividade em unidades de ppm (mg.L-1)
Lei de Beer 14. 5,00 mL de uma amostra de soro sanguíneo foram tratados com ácido tricloroacético para precipitar as proteínas. Após centrifugação, a solução resultante foi levada a pH = 3 e extraiu-se o Pb com o complexante ADCP dissolvido em metil-isobutil-cetona (Resumindo....todo o Pb que estava no sangue veio parar aqui). O extrato foi aspirado para uma chama de ar/acetileno. Observou-se uma absorbância de 0,502 em 283,3 nm (ʎ Max para o Pb). Alíquotas de 5,00 mL de duas soluções padrão contendo 0,400 µg.mL-1 e 0,600 µg.mL-1 de Pb foram tratadas do mesmo modo e forneceram leituras de 0,396 e 0,599 em absorbância. Calcule a concentração de Pb no sangue, assumindo que a lei de Beer é seguida.
Dica: calcule a absortividade molar do Pb em cada uma das soluções padrão. Faça uma média dos resultados e use a média para determinar a amostra desconhecida.
Lei de Beer 15. A constante de equilíbrio para a reação abaixo é 4,2x1014.
 
As absortividades molares para as duas espécies principais na solução de K2Cr2O7 são:
	ʎ, nm
	ε1 (Cr2O72-)
	ε2 (Cr2O72-)
	345
	1,84x103
	10,7x102
	370
	4,81x103
	7,28x102
	400
	1,88x103
	1,89x102
Quatro soluções foram preparadas dissolvendo-se 4x10-4; 3x10-4; 2x10-4; 1x10-4 mols de K2Cr2O7 em 1 litro com um tampão a pH= 5,6. Calcule a absorbância teórica (célula de 1 cm) para cada solução e plotar os dados para os 3 comprimentos de onda. 
Lei de Beer 16. O Cromo em uma série de amostras de aços foi determinado por espectroscopia de emissão em ICP. O espectrômetrofoi calibrado com uma série de padrões contendo 0; 2,0; 4,0; 6,0 e 8,0 μg de K2Cr2O7 por mililitro. As leituras do instrumento para essas soluções foram 3,1; 21,5; 40,9; 57,1 e 77,3, respectivamente, em unidades arbitrárias.
a) Faça um gráfico dos dados (concentração vs. Unidade arbitrária);
b) Encontre a equação para a reta de regressão;
c) Calcule a inclinação da reta (absortividade molar)
d) Uma amostra desconhecida apresentou valor de unidade arbitrária de 33,9, qual será a concentração de K2Cr2O7 nesta amostra? 
Lei de Beer 17. Uma forma comum de determinar fósforo em urina consiste em tratar a amostra com molibidênio (VI) após se remover as proteínas, e então reduzir o complexo 12-molibidofosfato com ácido ascórbico para fornecer uma espécie de cor azul intensa. A absorbância do azul de molibdênio pode ser medida a 650 nm. Um paciente produziu 1122,00 mL de urina em 24 horas. Uma alíquota de 1,00 mL da amostra foi tratada com Mo(VI) e ácido ascórbico e foi diluída para um volume de 50,00 mL (*Atenção na diluição !!!). Uma curva analítica foi preparada tratando-se alíquotas de 1,00 mL de soluções padrão de fosfato da mesma forma que a amostra de urina. As absorbâncias dos padrões e da amostra de urina foram medidas a 650 nm, obtendo-se os seguintes resultados:
a) Encontre a inclinação (absortividade molar) e o intercepto (coeficiente linear) da curva de calibração. Construa um gráfico da curva de calibração em ppm de P na amostra de urina a partir da equação da reta obtida por mínimos quadrados. 
b) Calcule a concentração em ppm da amostra desconhecida ?
c) Qual a massa, em gramas, foi eliminada pelo paciente por dia?
d) Qual a concentração molar de fosfato na urina em mmol.L-1 ?
Lei de Beer 18. Um composto X deve ser determinado por espectrofotometria UV/vis. Uma curva de calibração é construída a partir de soluções padrão de X com os seguintes resultados. 0,50 ppm, A=0,24; 1,5 ppm, A=0,59; 4,5 ppm, A=0,70. Uma amostra desconhecida de X forneceu uma absorbância igual a 0,50 nas mesmas condições de medida dos padrões. Encontre a inclinação (absortividade molar) e a interseção da curva de calibração (coeficiente linear) e a concentração da amostra desconhecida de X ??
Lei de Beer 19. No Brasil, na região de Santo Amaro, Bahia foram encontradas elevadas taxas de cádmio no sangue, provavelmente, provocadas pelo uso de escórias de cádmio provenientes da metalúrgica de chumbo localizada na região. Desta forma, foi determinado por espectrometria de absorção atômica, cádmio em uma série de amostras de sangue. Após tratamento, uma das amostras foi aspirada diretamente em uma chama ar/acetileno resultando em uma absorbância de 0,487. O aparelho de absorção atômica foi calibrado com uma série de padrões contendo 0, 5, 10, 15, 20 e 25 µg de Cd por mL. As leituras de absorbância foram:
	Concentração µg.mL-1
	Absorbância
	0
	0,001
	5
	0,106
	10
	0,209
	15
	0,321
	20
	0,425
	25
	0,531
Represente os dados em um gráfico.
a) Obtenha a reta para esses dados usando o método dos mínimos quadrados e o valor da absortividade. 
b) Qual a concentração de cádmio na amostra em µg.mL-1?
Lei de Beer 20. Uma solução-estoque é preparada dissolvendo 1,834 g de CaCl2.2H2O em água e diluindo a 1 L (A). Esta solução é diluída 10 vezes (B). Então, ss soluções-padrão são preparadas diluindo a solução B (20 vezes - C), 10 vezes (D) e 5 vezes (E). A amostra principal é diluída 25 vezes. Em todas as diluições (também no branco) foi acrescentado SrCl2, de forma a termos uma concentração de 1% deste sal, para evitar interferências de fosfato. Os sinais de absorção são registrados a partir de uma chama de ar-acetileno, com a seguinte intensidade relativa: 0,015 (branco); 0,106; 0,201 e 0,385 (padrões) e 0,252 (amostra). Qual a concentração de Ca em µg.mL-1 na amostra?
Lei de Beer 21 (Não precisa ser feita). Na determinação de Sr+2 em duas amostras de água do mar foram obtidos os seguintes resultados, em chama ar-acetileno:
	Soluções
	Concentração
	Absorbância
	Branco
	0
	0,001 / 0,002 / 0,001
	1
	5
	0,028 / 0,026 / 0,025
	2
	10
	0,059 / 0,057 / 0,056
	3
	20
	0,115 / 0,112 / 0,113
	4
	40
	0,189 / 0,188 / 0,190
	Amostra 1
	x
	0,058 / 0,060 / 0,061
	Amostra 2
	y
	0,158 / 0,160 / 0,157
Uma curva de adição padrão foi também preparada, adicionando-se volumes variados de uma solução 1000 µg.mL-1 de Sr+2 a 50 mL de amostra 1 (x), levando-se o volume final a 100 mL. Os resultados obtidos são mostrados adiante:
	Amostra
	Padrão
	Volume final
	Absorbância
	50
	0
	100
	0,030 / 0,032 / 0,030
	50
	0,5
	100
	0,050 / 0,053 / 0,049
	50
	1
	100
	0,072 / 0,073 / 0,070
	50
	1,5
	100
	0,090 / 0,092 / 0,090
Considere que o limite superior de linearidade da Curva Analítica é 20 µg.mL-1.
a) Quais as concentrações de Sr+2 nas amostras 1 e 2 pela Curva Analítica?
b) Qual a concentração de Sr+2 na amostra 1 pela adição padrão?
c) Porque o resultado da amostra 2 não pôde ser considerado? O que deveria ter sido feito para determinar a concentração da amostra 2 com maior exatidão?