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Eng. Materiais
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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE
ENGENHARIA DE MATERIAIS
Prof. Mauricio Bomio
Disciplina
Tcnicas de caracterizao
dos materiais
MTR0354 2012.2
ESPECTROFOTOMETRIA
UV-VISVEL
Fundamentos da Espectrofotometria
Uma maneira boa de cutucar molculas, com radiao eletromagntica (luz)
A espectrofotometria faz parte da classe dos mtodos analticos que baseiam-se na interao da matria com a
energia radiante
Luz incidente
Luz
emergente
Luz absorvida
Perdas:
- reflexes
- disperso
-absoro
Boa sensibilidade
Baixo custo de anlise
Fcil operao Equipamentos
robustos
Fundamentos da Espectrofotometria Propriedades da luz
Absoro de Luz
Espectro Eletromagntico
Fundamentos da Espectrofotometria
Absoro de radiao eletromagntica
Fundamentos da Espectrofotometria
Porque ocorre o fenmeno da absoro? Molculas que apresentam eltrons que podem ser
promovidos a nveis de energia mais elevados mediante a absoro de energia TRANSIES ELETRNICAS
Nveis discretos de energia so absorvidos devido vibraes e rotaes das molculas ROTACIONAL E VIBRACIONAL
Por este motivo no se observa uma linha de absoro ntida, mas sim uma banda de absoro ESPECTRO UV-VISVEL
Transies Eletrnicas
Energia Rotacional e Vibracional
Espectro UV-Visvel
Fundamentos da Espectrofotometria
Dois requisitos devem ser observados para que uma determinada radiao possa ser absorvida por uma molcula:
1 - A radiao incidente deve ser de frequncia equivalente aquela rotacional ou vibracional, eletrnica ou nuclear da molcula,
2 - A molcula deve ter um dipolo permanente ou um dipolo induzido, ou seja, deve haver algum trabalho que a energia absorvida possa fazer.
Cores de Radiao Regio do Visvel
Espectros de absoro de diferentes substncias
Espectros de absoro diferentes substncias
(1: bacterioclorofila; 2: clorofila a; 3: clorofila b; 4: ficoeritrobilina; 5: beta-caroteno)
Teoria da Espectrofotometria Lei de Lambert
Lei de Beer
1 cm
Io IT1
Io IT3
3 cm
soluo 10 g/l
Io IT1
soluo 20 g/l
IT2
Io
It = Io 10-Kl It = Io 10
-Kc
Lei de Beer-Lambert A espectroscopia de absoro molecular est
baseada na medida de absorbncia (A) ou
transmitncia (T), que esto relacionadas
atravs das equaes:
Lei de Beer-Lambert
A absorbncia muito importante porque ela diretamente proporcional
concentrao, c, de espcies absorventes de luz na amostra
Desvios da Lei de Beer-Lambert LIMITAO REAL
A Lei vlida somente para baixas concentraes
Altas concentraes = Interao entre as molculas afeta a distribuio de carga, alterando o coeficiente de absortividade molar
DESVIO QUMICO Surgem quando um analito se dissocia, se associa ou reage com um
solvente para dar um produto que tem um espectro de absoro diferente
Desvios da Lei de Beer
DESVIO INSTRUMENTAL
A lei s vlida para radiao monocromtica, ou seja, para um nico comprimento de onda ()
Como minimizar o desvio?
Escolher a regio onde o constante na regio selecionada
Partes Essenciais de um Espectrofotmetro
Fontes de radiao;
Monocromador;
Compartimento de amostra;
Detector.
Espectrofotmetros
Feixe Simples
Feixe Duplo
Celas de Medida
Aplicaes
Aplicaes Espectroscopia ultravioleta visvel
Dixido de Titnio (TiO2)
TiO2 Anatase
Aplicaes Clculo de energia de Gap
2/1)( gapEhh
O band gap (Eg) foi calculado pelo mtodo de Wood e Tauc[87]. Nesse mtodo Eg est relacionado com a
absorbncia e a energia dos ftons segundo a equao:
Em que a absorbncia, h a constante de Planck, a freqncia, Egap a energia de band gap.
[87] Wood, D. L.; Tauc, Phys. Rev. B. 1972, 5, 3144.
2.10 2.25 2.40 2.55 2.70 2.85 3.00 3.15 3.30 3.45 3.60 3.75
PMO - Coprecipitao
Ajuste Linear PMO - Coprecipitao
Extrapolao do ajuste linear
Ab
so
rb
nc
ia (
u.a
)
Energia do Fton (eV)
Egap = 3.28 eV
Referncias.
Captulo 13
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