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Anlise Instrumental I Princpios Bsicos da Espectrofotometria na Regio do Visvel - Professor Marcelo Sartoratto

Cor

Comprimento de onda (nm)

Frequncia (1012 Hz)

vermelho laranja amarelo verde azul violeta

780 - 622 622 - 597 597 - 577 577 - 492 492 - 455 455 - 390

384 - 482 482 - 503 503 - 520 520 - 610 610 - 659 659 - 769

O espectro de absoro obtido variando-se o comprimento de onda da radiao que incide sobre a amostra e medindo-se a quantidade de radiao absorvida. A cor aparente da soluo sempre o complemento da cor absorvida. Assim, uma soluo que absorve na regio do azul ( 465-480 nm ) parecer amarela, a que absorve na do verde, cor de prpura, etc ( Tabela 3.1 Ewing pgina 41 ).

Cores Complementares As cores complementares so as que mais diferem umas das outras, exatamente pelo fato da secundria no possuir em sua mistura sua cor primria complementar. Por exemplo: o amarelo formado pelo vermelho e pelo verde e no possui o azul, que sua cor complementar. Ou seja, uma soluo que apresente colorao amarela originalmente, absorver no comprimento de onda relativo ao azul, que esua cor complemntar. No diagrama abaixo voc consegue visualizar a relao de complementaridade das cores:

Fotometria de ChamaIntroduo Terica Quando uma amostra submetida a uma fonte de energia ( uma chama um exemplo disso ), observa-se a quebra das ligaes da substncia que constituem essa amostra. No caso de amostras que contenham ons metlicos, essa insero de energia e consequente quebra de ligaes pode promover os eltrons do tomo metlico a um nvel energtico mais elevado. Uma vez ativado, esse eltron tem a tendncia natural de retornar ao estado fundamental, emitindo o excesso de energia na forma de luz. Essa luz nada mais que energia radiante e pode ser caracterizada pela expresso: M* M + hv seguinte

Dispondo-se de um Fotmetro de Chama adequado e observando-se o princpio de que elementos metlicos apresentam raias de emisso caractersticas, podemos quantificar essa energia radiante liberada. Uma vez que existe uma relao direta entre energia radiante emitida e quantidade do on metlico existente na amostra, possvel estabelecer uma Curva Anlitica, que permite a anlise quantitativa de inmeros ons metlicos em amostras solveis. Os metais mais comumente analisados por Fotometria de Chama so Na, K, Ca, Mg e Li. Curva Analtica ou de Calibrao A determinao da concentrao de um elemento pode ser efetuada atravs de curvas que representam a relao entre a propriedade fsico-qumica medida e a concentrao do analito. Na fotometria de chama, a curva analtica obtida lanando-se na ordenada as intensidades de emisso de solues-padro e no eixo das abcissas, as concentraes respectivas, normalmente, em g/mL, mg/L ou ppm.

Curva Analtica0,060

R = 0,99520,045 ( Abs )

2

0,030

0,015

0,000 0,000 0,100 0,200 0,300 ( m g /L ) 0 ,400 0,500

Para determinar a concentrao do analito, deve-se traar do ponto na ordenada, correspondente intensidade de emisso medida, uma linha paralela abcissa at a interseo desta com a curva previamente elaborada. Determinando-se a perpendicular ao eixo da abcissa, a interseo indicar a concentrao do analito na amostra.

Quando a concentrao do analito na amostra situar-se alm dos valores da faixa de linearidade, necessrio dilu-la, efetuar nova leitura e incluir nos clculos o fator de diluio.Este procedimento de medida, avaliao e construo do grfico usado em outros mtodos analticos com ou sem variaes. Hoje, dispem-se de softwares que, alm do traado das curvas, efetuam o tratamento estatstico dos dados, facilitando a obteno de resultados em menor tempo. Exemplos desses so o Excel e o Origin. Alm disso, as curvas analticas devem ser elaboradas levando-se em conta os diferentes tipos de interferncias capazes de aumentar ou de diminuir a intensidade de emisso espectral. As eventuais interferncias devem ser contornadas pelo emprego de soluespadro semelhantes amostra, incluindo solventes e concentrao de todos os sais dissolvidos ou, ainda pelos mtodos de adio de padro e do padro interno.

Principais Componentes de um Fotmetro de Chama

Reguladores de Presso e Medidores de Vazo dos Gases: Deve-se assegurar a entrada dos gases combustvel e comburente em velocidades constantes, usando-se reguladores de presso e medidores de vazo adequados, que devem ser ajustados sempre que o equipamento for usado. Muitos instrumentos so comercializados com pequena bomba para fornecimento de ar. Algumas amostras podem ser aspiradas diretamente, sem preparao preliminar. Outras necessitam ser filtradas antes da anlise. Cmara de Mistura: Embora estruturalmente muito simples, o atomizador ou nebulizador de fundamental importncia para o funcionamento adequado de um fotmetro. Sua funo permitir que a amostra em soluo chegue chama, sob forma de nvoa, em condies estveis e reprodutveis. Na cmara de mistura ou de nebulizao, gotas maiores da soluo aspirada chocam-se em anteparos, sendo drenadas para descarte. Somente um pequeno percentual da soluo aspirada, contendo os componentes da amostras, chega chama. Queimador: Quanto a esta parte do equipamento, a exigncia principal que, uma vez alimentado pelos gases combustvel e comburente com presso constante, produza chama estvel para assegurar resultados reprodutveis.

Circundando a chama, h uma chamin com pequeno orifcio que, alm de permitir visualiz-la, impede a interferncia de correntes de ar, protege o operador e evita que as demais partes do instrumento se aqueam em demasia. A chama a principal responsvel pelo processo de excitao da amostra . A temperatura da chama deve ser capaz de converter os constituintes da amostra para o estado de vapor; decompor os constituintes em tomos ou molculas simples e ainda excitar eletronicamente uma frao dos tomos ou molculas que chegam ao queimador. As chamas base de gs manufaturado ou natural, misturado previamente com ar ( butano-ar e GLP-ar ), so frequentemente usadas para metais de baixa energia de excitao, como os alcalinos e alcalinos terrosos. Seletor de Radiao: A funo do sistema ptico isolar determinados comprimentos de onda da radiao emitida pela chama. O feixe de luz emitido focalizado sobre um seletor, geralmente um filtro que isola as linhas espectrais. Instrumentos com filtros so limitados e, normalmente s permitem a determinao de ltio, sdio, potssio e clcio. O requisito bsico para a realizao da anlise que as linhas espectrais sejam razoavelmente bem separadas umas das outras. Os filtros so adequados para a determinao de elementos que tm espectros de linhas simples como os alcalinos. Para espectros mais complexos, alguns instrumentos dispe de monocromador que possibilita trabalhos em diferentes comprimentos de onda. Evidentemente, o custo do instrumento varia conforme o sistema ptico instalado. Sistema de Deteco e Registro: Consiste nos meios de deteco ( clulas fotoeltricas, fototubos, tubos

fotomultiplicadores ), nos conjuntos eletrnicos de amplificao e nos aparelhos eltricos de medio e registro direto disponveis para leituras experimentais. Num fotodetector, a radiao selecionada convertida em sinal eltrico. O sinal correspondente ao analito , ento, amplificado e exibido no display numrico digital do equipamento. Como a intensidade da radiao emitida funo do nmero de tomos na chama e o sinal diretamente proporcional concentrao do elemento emissor, pode-se utilizar a medida para determinar quantitativamente a concentrao do analito.

Comparao: Fotmetro de Chama e Espectrofotmetro UV-VIS

Fotmetro de Chama Convencional

Fotmetro de Chama

Espectrofotmetro UV-VIS