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1. INTRODUÇÃO
A espectrometria atômica de chama é um método simples pra detectar o
reagente presente em um analise. Por outro lado, a técnica por forno de Grafite é
uma técnica muito sensível que atinge excelentes limites de detecção na
determinação de concentrações de metais em amostras aquosas e sólidas.
Cromatografia gasosa é um método químico-físico de separação dos
componentes de uma mistura por interação entre uma fase estacionada e uma fase
móvel. Ambos os métodos são totalmente confiável, mas é necessário verificar o
que realmente se quer analisar e assim determinar o melhor método.
2. OBJETIVO
Aplicar o conhecimento obtido na sala aula, através da observação dos
métodos espectrometria atômico de chama, grafite e cromatografia gasosa.
3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
3.1 Espectroscopia de Absorção Atômica
3.1.1 Emissão e absorção atômica
Cada elemento possui um número específico de elétrons na estrutura
orbital, que está associada ao núcleo. A configuração orbital normal e mais estável
de um átomo é chamada de estado fundamental (CIENFUEGOS e VAITSMAN,
2000, p.146).
Quando se aplica certa quantidade de energia ao átomo, ela será
absorvida e ocorrerá promoção de um elétron mais externo para a configuração
menos estável conhecida como estado excitado (CIENFUEGOS e VAITSMAN,
2000, p.146).
Como esse estado é instável, o átomo retorna espontaneamente ao
estado fundamental liberando energia luminosa com comprimento de onda
diretamente relacionado com a transição eletrônica que ocorre (CIENFUEGOS e
VAITSMAN, 2000, p.146).
Na Figura 1 estão indicados os processos de excitação e decaimento
que ocorrem na emissão atômica (CIENFUEGOS e VAITSMAN, 2000, p.146).
Para se dispor de átomos no estado excitado a amostra deve ser
submetida a um ambiente de alta energia térmica, como a chama ou plasma. O
espectro de emissão de um elemento consiste em um conjunto de comprimentos de
onda chamados linhas de emissão devido a natureza discreta dos comprimentos de
onda emitidos. A intensidade de uma linha de emissão aumenta com o aumento do
número de átomos excitados do elemento (CIENFUEGOS e VAITSMAN, 2000,
p.147).
Figura 1- Excitação e decaimento.
Fonte: (CIENFUEGOS e VAITSMAN, 2000, p.147)
No processo da absorção atômica o átomo no estado fundamental
absorve energia luminosa de um dado comprimento de onda para passar ao estado
excitado, como apresentado na Figura 2 (CIENFUEGOS e VAITSMAN, 2000,
p.147).
Figura 2 – Processo de absorção atômica.
Fonte: (CIENFUEGOS e VAITSMAN, 2000, p.147)
Aumentando-se o número de átomos no percurso luminoso, a absorção
da luz também aumenta e por sua medida pode-se determinar a quantidade de
espécie de interesse. Portanto, o uso de fontes de emissão de radiação luminosa e a
seleção cuidadosa de comprimento de onda permitem a determinação de diversos
elementos (CIENFUEGOS e VAITSMAN, 2000, p.147).
Existem pequenas diferenças básicas entre os processos de emissão e de
absorção atômica. Na emissão, a chama tem como função converter a amostra sob
forma de aerosol em vapor atômico e, termicamente,promover átomos a um estado
excitado.Os átomos excitados ao retornarem ao estado fundamental emitem
radiação luminosa, que é detectada pelo instrumento. Na absorção atômica a única
função da chama consiste em converter o aerosol em vapor atômico capaz de
absorver luz de uma fonte primária de energia como, por exemplo, as lâmpadas de
catodo oco (LCO) ou lâmpadas com descarga sem eletrodo (EDL) (CIENFUEGOS e
VAITSMAN, 2000, p.147).
3.1.2 Equipamento
Um aparelho para absorção atômica tem as mesmas componentes
básicas que um espectrofotômetro para medir a absorção molecular de soluções,
sendo as principais diferenças a fonte e a célula de absorção (GONÇALVES, 2001,
p.115).
Do mesmo modo se podem usar aparelhos de feixe simples e duplo com
as mesmas vantagens e desvantagens dos espectrofotômetros do visível e do
ultravioleta (GONÇALVES, 2001, p.115).
Em qualquer aparelho de absorção atômica podemos distinguir os
seguintes sistemas instrumentais (GONÇALVES, 2001, p.115):
A) Sistema de Emissão – Consiste basicamente numa fonte de radiação que emite o
espectro do elemento a analisar; a radiação emitida é dirigida para o meio
absorvente formado pelos átomos da amostra.
B) Sistema de absorção- O principal componente deste sistema é o vapor atômico
que vai absorver parte da energia emitida pela fonte. O sistema de absorção
compreende ainda todos os sistemas e acessórios que estão envolvidos na
produção do vapor atômico, começando pelos meios de introdução da amostra. Na
fotometria de chama de absorção atômica o sistema de absorção consiste na
chama, no queimador, no pulverizador (com ou sem câmara de atomização),
capilares, tubos ou sistema de injecção, reguladores e manômetros para controlar a
pressão dos gases, chaminé, etc.
C) Sistema de selecção – Refere-se somente ao equipamento para selecção
espectral. O sistema inclui a parte óptica para selecção espectral (filtros,
monocromadores com prisma ou rede) e acessórios mecânicos (fendas, etc.).
D) Sistema de detecção ou registo- Consiste em sistemas para fotodetecção
(fotodetectores não multiplicadores e fotomultiplicadores) e de medida. O sistema de
detecção inclui todo o equipamento necessário para alimentar o fotomultiplicador,
amplificação, etc.
A figura seguinte mostra esquematicamente um espectrofotômetro de
chama de absorção atômica com chama (GONÇALVES, 2001, p.116).
Figura 3 – Esquema de um espectrofotômetro de absorção atômica
. Fonte: (GONÇALVES, 2001, p.116)
3.1.3 Limite de detecção
Em concentrações mínimas não é possível predizer o limite de
absorvância apenas através da concentração característica. Para de terminar essa
quantidade mais informações serão necessárias (CIENFUEGOS e VAITSMAN,
2000, p.181).
Uma instabilidade ou ruído no sinal faz com que se torne mais difícil
distinguir pequenas alterações na absorvância que são importantes para diferenciar
pequenas concentrações (CIENFUEGOS e VAITSMAN, 2000, p.181).
Na Figura 4, ilustra-se o efeito do ruído da linha de base na qualificação
de pequenos sinais de absorvância. O sinal A e o sinal B tem a mesma grandeza
(CIENFUEGOS e VAITSMAN, 2000, p.181).
Figura 4- Medida de absorção atômica próximo do limite de detecção.
Fonte: CIENFUEGOS e VAITSMAN, 2000, p.181.
Entretanto, é pequena a variação do sinal B. A sensibilidade dos dois
sinais é a mesma, porém há uma diferença real no limite de detecção
(CIENFUEGOS e VAITSMAN, 2000, p.181).
O termo-limite de detecção incorpora duas considerações: a grandeza do
sinal e o ruído da linha-base para indicar a menor concentração que pode ser
medida para cada elemento (CIENFUEGOS e VAITSMAN, 2000, p.181)
O limite de detecção é definido pela IUPAC como a concentração que
equivale a um sinal de absorvância três vezes maior que o ruído da linha-base. Este
ruído pode ser estatisticamente quantificado, determinando-se desta forma um
desvio-padrão da medida (CIENFUEGOS e VAITSMAN, 2000, p.181).
Sendo assim, o limite de detecção pode ser considerado como a
concentração que pode produzir um sinal de absorvância três vezes maior que o
desvio-padrão do branco (CIENFUEGOS e VAITSMAN, 2000, p.181).
Tabela 1- Limites de detecção em µg/L obtidos com câmara de grafite e com o
método de chama.
Elementos Câmara de grafite Chama
Ag 0,005 1
Al 0,01 30
As 0,2 20
Ba 0,04 1000
Bi 0,1 20
Ca 0,05 1
Cd 0,003 0,5
Co 0,02 6
Cr 0,01 2
Cu 0,02 1
Fe 0,02 5
Hg 2 200
K 0,002 1
Li 0,2 0,5
Mg 0,004 0,1
Mn 0,01 1
Mo 0,02 30
Na 0,01 0,2
Ni 0,2 4
P 30 50000
Pb 0,05 10
Sb 0,1 30
Sr 0,5 100
Si 0,1 50
Sn 0,1 20
V 0,2 40
Zn 0,001 1
Fonte: GONÇALVES, 2001, p.165.
3.2Cromatografia Gasosa
3.2.1 Sistema Cromatográfico
Um sistema cromatográfico básico como indicado na Figura 5 é
constituído de cilindro com gás de arraste, controladores de pressão e vazão, injetor,
forno com colunas, detector e registrador (CIENFUEGOS e VAITSMAN, 2000,
p.222).
Figura 5 – Sistema cromatográfico básico.
Fonte: (CIENFUEGOS e VAITSMAN, 2000, p.223)
3.2.2 Resolução
No desenvolvimento de um método em cromatografia gasosa a
determinação da resolução necessária para a separação é fator crítico. A
capacidade do sistema cromatográfico em separar dois componentes (par crítico),
por exemplo, não depende apenas dos tempos de retenção absolutos, mas também
da largura dos respectivos picos na linha de base que representa a eficiência de
separação da coluna (CIENFUEGOS e VAITSMAN, 2000, p. 223).
A resolução cromatográfica R é determinada pela equação,
Onde TR é o tempo de retenção dos componentes i e j, e Wb a largura do
pico na linha de base. O TR representa o tempo transcorrido desde o momento de
injeção da amostra até a altura máxima do pico correspondente a um dado
componente (CIENFUEGOS e VAITSMAN, 2000, p.224).
A resolução é um combinação complexa de parâmetros como
eficiência,seletividade e retenção; de acordo com a equação (CIENFUEGOS e
VAITSMAN, 2000, p.224).
Onde n é a eficiência da coluna expressa pelo número de pratos teóricos;
a,o fator de seletividade e k, a razão de partição do soluto. Esta razão representa a
medida do tempo de permanência do soluto na fase estacionária em relação ao
mesmo tempo na fase móvel (CIENFUEGOS e VAITSMAN, 2000, p.224).
A separação numa coluna empacotada possui menor eficiência do que
nas capilares, conforme pode ser observado na Figura 6 (a) e (b), onde a
seletividade é o fator que mais contribui para a resolução. Assim sendo, necessita-
se de uma ampla variedade de fases estacionárias. Utilizando colunas capilares ou
open tubular, altamente eficiente, a resolução de misturas complexas pode ser
obtida usando-se poucas fases estacionárias (CIENFUEGOS e VAITSMAN, 2000,
p.224).
Figura 6- Comparação de resolução: (a) coluna empacotadora e (b) capilar.
Fonte: (CIENFUEGOS e VAITSMAN, 2000, p.224)
3.2.3 Limite de detecção
É a menor concentração que pode ser distinguida com um certo nível de
confiança. Toda técnica analítica tem um limite de detecção. Para os métodos que
empregam uma curva de calibração, o limite de detecção é definido como a
concentração analítica que gera uma resposta com um fator de confiança k superior
ao desvio padrão do branco, sb, de acordo com a equação:
LD = Ksb
m
Em que m é sensibilidade da calibração. Normalmente, o fator k é
escolhido como 2 ou 3. Um valor de k de 2 corresponde a um nível de confiança de
92,1%, enquanto um valor de 3 corresponde a um nível de confiança de 98%.
Os limites de detecção relatados por pesquisadores ou por fabricantes de
instrumentos podem não ser aplicáveis a amostras reais. Os valores descritos são
geralmente obtidos a partir do uso de padrões ideais em instrumentos otimizados.
Esses limites são úteis, entretanto, na comparação de métodos ou instrumentos.
4. METODOLOGIA
REFERENTE A TECNICA
5. RESULTADOS E DISCUSSÃO
DO EMAIL Q O MARVEM MANDOU E DADOS Q A PROF PASSOU
CONAMA E POTAVEL TAXAS FERRO E MANGANES
CURVA CALIBRACAO
6. CONCLUSÃO
FERNANDES, Luiz. Disponível em <
http://www.dq.fct.unl.pt/servicos-externos/cromatografia-gasosa-com-detector-de-ionizacao-de-
chama-gc-fid> Acessado em 04 de junho de 2013.
RODRIGUES, Carla. Disponível em < http://www.dq.fct.unl.pt/servicos-externos/laboratorio-de-
analises> Acessado em 04 de junho de 2013.
CIENFUEGOS, Freddy; VAITSMAN. Análise instrumental. 1. ed. Rio de Janeiro:
Interciência, 2000.
GONÇALVES, Maria de Lurdes Sadler Simões. Métodos instrumentais para
análise de soluções: Análise quantitativa. 4. ed. Lisboa: Fundação Calouste
Gulbenkian, 2001.
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS