Centro de Cincias ExatasDepartamento de Qumica

PRTICA 1 COLORIMETRIA E ESPECTROFOTOMETRIA

Londrina, Abril de 20151 INTRODUO

A espectroscopia se baseia na absoro da radiao nos comprimentos de onda entre o ultravioleta e o infravermelho. O aparelho espectrofotmetro faz passar um feixe de luz monocromtica atravs de uma soluo e mede a quantidade de luz que foi absorvida por essa soluo. Um prisma contido no aparelho separa a luz em feixes com diferentes comprimentos de onda. O equipamento permite saber que quantidade de luz absorvida a cada comprimento de onda.1 medida que a luz atravessa o meio contendo um analito que absorve, um decrscimo de intensidade ocorre na proporo que o analito excitado. Para uma soluo do analito de determinada concentrao, quanto mais longo for o comprimento do caminho do meio atravs do qual a luz passa, mais centros absorventes estaro no caminho, e maior ser a atenuao. Quanto maior for a concentrao de absorventes, mais forte ser a atenuao. A lei de absoro, tambm conhecida como lei de Lambert-Beer, nos diz quantitativamente como a grandeza da atenuao depende da concentrao das molculas absorventes e da extenso do caminhosobre o qual ocorre a absoro.2A espectroscopia de radiao ultravioleta-visvel (UV-VIS) uma ferramenta muito til para a realizao de anlises quantitativas que dependem da medio de propriedades eltricas ou na medida da intensidade de radiao emitida e absorvida, sendo as radiaes ultravioletas utilizadas para a deteco de grupos cromforos, como o verde de bromocresol, empregado em solues diludas.3O indicador verde de bromocresol, um cido orgnico fraco, com denominao qumica de tetrabromometacresolsulfonoftalena e frmula molecular C21H14Br4O5S, sua constante de ionizao (pKa) corresponde a 4,66 (fora inica 0,1)e, massa molecular de 698,01386 g mol-1. Constitui-se de dois tomos de hidrognio doadores e cinco tomos de hidrognio aceptores.3,4

Figura 1.Estrutura do verde de bromocresol. Fonte UTFPR, 2011A mudana de colorao deste corante ocorre devido a concentrao de on hidrognio na soluo, do amarelo para soluo predominante cida para o azul em soluo predominante alcalina, variando entre os pH 3,8 e 5,4. Este intervalo de pH influenciado pela temperatura, pela fora inica e pela presena de solventes orgnicos e partculas coloidais.4

2 OBJETIVO

O objetivo deste trabalho foi a abordagem da espectrofotometria como mtodo analtico, atravs da absoro de luz, na determinao de diferentes concentraes do corante verde de bromocresol, quando este foi submetido a uma diluio alm de observar atravs da colorimetria as pequenas diferenas de cor entre as amostras. Objetivou-se tambm uma curva de calibrao para essas amostras.

3 MATERIAIS UTILIZADOS

Espectrofotmetro de absoro no UV-vis Cubetas de acrlico Pipeta Volumtrica de 5mL Pipeta Volumtrica de 2mL Pipeta Graduada de 4mL Pipeta Graduada de 1mL Tubos de ensaio Estante para tubos de ensaio Bales Volumtricos de 100mL gua destilada Verde de bromocresol 4,426 x 10-5 mol L-1

4 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

A soluo de corante utilizada foi o verde de bromocresol na concentrao 4, 426 x 10-5 mol.L-1, sendo etanol o solvente utilizado.Foi observada a colorao da soluo de corante de cada equipe para a realizao do experimento. A primeira equipe utilizou o alaranjado de metila, o qual encontrava-se na cor laranja. A terceira equipe utilizou o azul de bromofenol, o qual encontrava-se na cor azul, e a nossa equipe utilizou o verde de bromocresol, sendo este de cor verde. Em seguida, discutiu-se se naquela colorao a qual se encontravam as solues seria possvel que a luz atravessassem-nas. Porm, as solues de cada equipe j encontravam-se diludas e no concentradas. Assim, no foi necessrio dilu-las para a realizao da prtica, pois naquelas condies a luz atravessaria.Foi, ento, medido o pH da soluo de verde de bromocresol, sendo este entre 6 e 7 (Figura 1). Por conseguinte foi feita a leitura de quanto cada soluo est transmitindo (transmitncia) e absorvendo (absorvncia) de luz no espectrofotmetro. Primeiramente desde 400 nmat 540 nm de 10 em 10 nm, e, em seguida de 540 nmat 700 nm de 20 em 20 nm, usando gua destilada como referncia.Por fim, foi preparado 6 tubos de ensaio, sendo que o tubo de nmero 6 continha uma soluo de corante de concentrao desconhecida, a qual ser determinada atravs da Lei de Lambert-Beer.

Figura 2. Colorao da soluo do corante verde de bromocresol e seu respectivo pH.

5 RESULTADOS E DISCUSSO

Usando gua destilada como referncia, foram efetuadas leituras de absorvncia e transmitncia da soluo de corante verde de bromocresol em uma faixa de comprimento de onda de 400 a 700 nm. Os resultados obtidos podem ser encontrados na Tabela 1.Tabela 1. Leitura de absorvncia e transmitncia da soluo de verde bromocresol em comprimento de onda de 400 nm at 700 nm.

Comprimento de onda (nm)Transmitncia (%)Absorvncia

40038,90,410

41036,00,445

42033,60,474

43032,20,493

44032,90,483

45034,50,463

46036,20,441

47041,60,381

48046,70,331

49052,10,283

50056,80,246

51061,70,210

52063,60,197

53064,10,193

54061,20,213

56051,10,292

58041,10,386

60033,20,479

62043,50,362

64069,70,157

66091,90,041

68097,90,009

700100,6-0,003

A partir dos resultados obtidos na tabela 1, construiu-se um espectro de absoro do corante utilizado, como observado na Figura 3. Os dados coletados ainda possibilitaram a determinao da absoro mxima do composto utilizado, sendo este obtido em 430 nm.

Figura 3.Grfico da absorvncia em funo do comprimento de onda.

Na demonstrao da lei de Lambert-Beer preparou-se 6 tubos de ensaio enumerados de 0 a 5 conforme a tabela 2. O tubo nmero 6 continha uma soluo do corante com concentrao desconhecida.

Tabela 2. Leitura de absorvncia e transmitncia da soluo de verde bromocresol em comprimento de onda de 430 nm.

Tubo (n)gua (mL)Soluo de corante (mL)Calculo de concentrao (g/mL)Transmitncia (T%)**Absorvncia (ou D.O.)**

050099,80,001

1416,17993,10,031

23212,35572,50,140

32318,5457,60,240

41424,71842,40,373

50530,89634,10,467

65 mLDesconhecida67,20,172

** Leituras efetuadas no comprimento de onda que corresponde ao pico mximo de absoro do corante em soluo.

A partir da tabela 2 foi possvel construir os grficos da absorvncia em funo da concentrao (Figura 4) e da variao da transmitncia em funo da concentrao (Figura 5).

Figura 4. Grfico da absorvncia em funo da concentrao.

Figura 5. Grfico da transmitncia em funo da concentrao.

Quando uma luz policromtica (luz branca), que contm todos os comprimentos de onda do espectro na regio do visvel, passada por um objeto, este objeto ir absorver alguns comprimentos de onda, deixando passar outros que no so absorvidos e sero transmitidos.Estes comprimentos de onda transmitidos sero observados na forma de cor. Esta cor chamada de cor complementar da cor absorvida.5Na Figura 6, pode-se observar que as solues nos tubos, as quais foram diludas conforme a tabela 2,apresentaram a cor azul-esverdeado, sendo esta a cor complementar. Assim, o esperado seria que obtivssemos o pico mximo de absoro entre 595 e 650 nm, de acordo com a literatura. Porm, obtivemos o maior pico de absoro em 430 nm, sendo que neste comprimento de onda a cor complementar esperada amarela.

Figura 6.Coloraes das solues diludas.

O erro decorrente de impreciso do comprimento de onda pode ter ocorrido devido a falhas instrumentais, uma vez que o pH medido foi entre 6 e 7 para todas as diluies (Figura 7), e, para a soluo ser amarela ( = 430 nm), de acordo com a literatura, o pH deve ser abaixo de 3,8. Sendo que, para o pH acima 5,4 a cor observada azul. Conforme a Figura 3 pode-se observar a presena de um segundo pico, em 600 nm, que de acordo com a literatura seria o correto, j que a cor observada no intervalo de 595 a 650 nm corresponde ao azul esverdeado.5

Figura 7.pH correspondente das diluies do corante verde de bromocresol.

De acordo com a Lei de Lambert-Beer para encontrar a concentrao de uma determinada soluo deve-se ter um conjunto de soluo j conhecida. Sendo assim, de acordo com as diluies realizadas,as concentraes das solues dos tubos de 1 a 5 da Tabela 2 foram obtidas da seguinte forma:C1.V1 = C2.V2

Sendo que, C1 a concentrao a ser encontrada, V1 o volume total, C2 a concentrao do corante (4,426 x 10-5 mol L-1) e V2 o volume pipetado da soluo de corante. No caso do tubo1 a concentrao obtida foi de 6,179 g/mL e a concentrao nos demais tubos foram obtidos da mesma forma.Para determinar a concentrao da amostra desconhecida (tubo 6) foi utilizada a Lei de Lambert-Beer. Assim, a partir do grfico de absorvncia em funo da concentrao (Figura 4) foram obtidos os parmetros de regresso linear, sendo estes: a = 0,01598, b = -0,0381 e r = 0,97487. Ento, com a equao da reta:y = ax + bOnde, y a absorvncia e x a concentrao. Assim:y = ax + bx = x = 13,15 g/mL

A demonstrao do equilbrio cido-base do corante verde de bromocresol (VB),utilizado na aula prtica, apresenta duas formas estruturais predominantes, sendo a de cor amarela no pH abaixo de 3,8 e a azul em pH acima de 5,4 cuja distribuio relativa obedece ao equilbrio cido-base mostrado naFigura 8.6

Figura 8. Equilbrio cido-base do corante verde de bromocresol.

6 CONCLUSO

Concluiu-se que a capacidade de absoro de luz do cromforo dependedas condies de favorecimento do meio. Nesta prtica pode-se observar a influncia do pH no ndice de absorvncia, pois com a variao do pH o corante absorve luz visvel em um comprimento de onda diferente, mudando assim a cor absorvida e a cor transmitida. A curva de calibrao obteve resultados satisfatrios, visto que, o coeficiente de correlao ficou prximo de 1. E atravs da Lei de Lambert-Beer, pode-se determinar a concentrao da amostra desconhecida. No entanto, de acordo com os resultados obtidos, observou-se a falha no experimento, j que a maior absorvncia encontrada refere-se a um comprimento de onda diferente ao evidenciado pela literatura.

7 BIBLIOGRAFIA

1. Disponvel em: . Acesso em 06 de abril de 2015.2. SKOOG, A. D. Qumica Analtica, 8a edio. So Paulo: Cengage Learning, 2012. Pagina 678 e 746.3. VOGEL, A. I. Anlise Qumica Quantitativa, 5a edio. Rio de Janeiro: LTC, 1992. Pagina 7 e 219.4. Anais do III ENDICT Encontro de Divulgao Cientfica e Tecnolgica. Universidade Tecnolgica Federal do Paran, UTFPR. Disponvel em: . Acesso em 06 de abril de 2015.5. Apostila absoro molecular UV-visvel. Pgina 8.6. PREVIDELLO, B. A. F. et al.O pKa de indicadores cido-base e os efeitos coloidais.Qum. Novav. 29, 600-606, 2006.