relatÓrio 1 marli - espectrofotometria uv.vis
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Escola Técnica Estadual de Suzano
Experimento nº 1
ESPECTROFOTOMETRIA UV / VIS
Alunos: Nathalie Ap. Vieira, 18
Olimpio Dias, 19
Pedro Parisoto, 21
Paulo Henrique dos Santos, 20
Tamara da Silva Ferreira, 27
Disciplina: Analise Química Instrumental
Professora: Marli
Suzano, SP
2011
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Índice
1. INTRODUÇÃO.......................................................................................................................3
2. OBJETIVO GERAL................................................................................................................15
3. OBJETIVO ESPECÍFICO.........................................................................................................15
4. PARTE EXPERIMENTAL........................................................................................................15
5. RESULTADO E DISCUSSÕES.................................................................................................17
6. CONCLUSÃO.......................................................................................................................22
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS...........................................................................................23
8. PÓS LABORATÓRIO.............................................................................................................24
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1. INTRODUÇÃO
1.1 Espectrofotômetros
A variação da cor de um sistema com a mudança da concentração de um
componente é a base da analise colorimétrica. A cor é, usualmente, devida à formação
de um composto colorido pela adição de um reagente apropriado ou é inerente ao
constituinte que se deseja analisar. A intensidade da cor é comparada com a intensidade
da cor que se obtém com o mesmo procedimento pelo tratamento de uma amostra cuja
quantidade e concentração são conhecidas. A analise fluorométrica é um método de
analise no qual se usa a quantidade de radiação emitida por um analito para medir sua
concentração. Na analise espectrofotométrica usa-se uma fonte de radiação que alcança
a região ultravioleta do espectro. Para isso, escolhe-se comprimento de onda de radiação
bem-definidos e com largura de banda de menos de um nanômetro, o que exige um
espectrofotômetro.
Um espectrômetro óptico é um instrumento que possui um sistema óptico que
dispersa radiação eletromagnética incidente e permite a medida da quantidade de
radiação transmitida em determinados comprimentos de onda selecionados da faixa
espectral. Um fotômetro é um equipamento que mede a intensidade da radiação
transmitida ou uma função desta quantidade. Quando combinado em um
espectrofotômetro, espectrômetro e o fotômetro produzem um sinal que corresponde à
diferença entre a radiação transmitida por um material de referência e a radiação
transmitida por uma amostra em comprimentos de onda selecionados. A vantagem
principal dos métodos colorimétrico e espectrofotométrico é que eles são uma maneira
simples de determinar quantidades muito pequenas de substâncias. Em geral, o limite
superior dos métodos colorimétricos é a determinação de constituintes em
concentrações inferiores de 1 a 2%. A fluorimetria, além de serem duas a três ordens de
grandeza mais sensível do que os métodos colorimétricos e espectrofotométrico, tem a
vantagem de ser mais seletiva.
A luz é a radiação à qual o olho humano é sensível. Em comprimentos de onda
diferentes, a radiação dá origem às diferentes cores. A mistura destes comprimentos de
onda constitui a luz branca, que cobre o chamado espectro visível, entre 400 e 760 nm.
A tabela 1 lista as faixas aproximadas dos comprimentos de onda das cores. A
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percepção visual da cor depende da absorção seletiva de certos comprimentos de onda
da luz incidente pelo objeto colorido. Os demais comprimentos de onda são refletidos
ou transmitidos de acordo com a natureza do objeto e são percebidos pelo olho como a
cor do objeto. Se um objeto solido opaco parece branco é porque todos os
comprimentos de onda foi refletida. Se ele parece azul é porque os comprimentos de
onda que estimulam a sensação de azul foram refletidos etc.
Tabela 1 - Comprimento de onda aproximados das cores (nm)
Ultravioleta Violeta Azul VerdeAmarel
oLaranja Vermelho Infraverm.
< 400 400-450 450-500 500-570 570-590 590-630 620-760 >760
Nota-se que a faixa coberta pela radiação eletromagnética se estende
consideravelmente além da região do visível. A figura 1 mostra os limites aproximados
de comprimentos de onda e frequências dos vários tipos de radiação, inclusive a faixa
de frequências dos vários tipos de radiação, inclusive a faixa de frequências do som, a
que chamamos espectro eletromagnético. Note que os raios γ e os raios X têm
comprimentos de onda muito pequenos, enquanto a radiação ultravioleta, visível,
infravermelha e de rádio têm comprimentos de onda progressivamente maiores. Na
fluorometria, colorimetria e espectrofotometria, a região do visível é da maior
importância. As ondas eletromagnéticas são descritas habitualmente em termos do
comprimento de onda, λ, o número de onda, v, e a frequência,v. O comprimento de
onda é a distância entre dois pontos de mesma fase em ondas sucessivas e, exceto se
dito o contrário, sua unidade é o centímetro (cm). O número de ondas, como diz o
nome, é o número de ondas contidas em um centímetro. A frequência é o número de
ondas por segundo. Estas três quantidades são relacionadas como:
1Comprimento deon da
=númerode onda= frequênciavelocidadeda luz
1λ=υ= υ
cc=2,99793 x 108 m /s−1
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1.2 Teoria da espectrofotometria e da colorimetria
A espectofotometria atinge as seguintes regiões do espectro: ultravioleta, 185 a
400 nm, e infravermelho, 0,76 a 15 µm. A colorimetria trata da região do visível do
espectro.
Quando a luz monocromática ou policromática atinge um meio homogêneo,
parte da luz incidente sobre reflexão, parte é absorvida pelo meio e o resto é
transmitido. Se as intensidades da luz forem I0 para luz incidente, Ia para a luz absorvida
e Ir para luz refletida, então,
I 0=I a+ It + I r
No caso da interface ar-vidro, que ocorre quando se usa células de vidro, cerca
de 4% da luz incidente é refletida. Ir é normalmente eliminada pelo uso de um controle
como uma célula de comparação e
I 0=I a+ It Eq .1
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Figura 1- Espectro Eletromagnético
Costuma-se atribuir a Lambert o estudo da absorção da luz em meios de
diferentes espessuras, embora ele tenha apenas aplicado conceitos originalmente
desenvolvidos por Bouguer. Beer fez experimentos semelhantes com soluções de
concentrações diferentes. As duas leis são conhecidas separadamente como lei de
Lambert e lei de Beer. Na forma combinada, são conhecidas como lei de Lambert-Beer.
1.3 A Lei de Beer – Lambert
A interação entre o feixe de luz e a solução contida no recipiente transparente
pode ser exemplificada pela figura 2:
Figura 2 - Transmissão e absorção da luz por uma solução
Considerando um bloco de material absorvente (sólido, líquido ou gasoso), um
feixe paralelo de luz monocromática com intensidade I0 incide sobre este bloco
perpendicularmente à superfície. Após passar através de uma espessura b do material,
que contém n átomos, íons ou moléculas absorventes, sua intensidade diminui como
resultado da absorção de luz, proporcionalmente à concentração C do material
absorvente.
A absorção da luz é quantificada por uma grandeza denominada absorbância
(A), onde a escala varia de 0 a 2. A absorbância é muito importante porque ela é
diretamente proporcional à concentração das espécies absorventes de luz na amostra.
A transmissão da luz é quantificada pela transmitância (T) e sua escala varia de
0 a 100%.
As investigações de J. H. Lambert e A. Beer permitiram concluir que a
intensidade da luz transmitida depende:
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a) Da intensidade da luz incidente ( I0)
b) Do comprimento percorrido pela luz (espessura do recipiente = b)
c) Da concentração da espécie absorvente (C).
Estas relações podem ser expressas pela equação:
log Io/It = A = K.b.C Eq. 2
Onde:
Io = intensidade da luz incidente na amostra
It = intensidade da luz transmitida pela amostra
A = absorbância, representa a quantidade de luz absorvida pelo soluto da
amostra, naquele comprimento de onde selecionado. É adimensional.
K = constante característica do soluto (absortividade molar ou especifica)
b = espessura do recipiente que contêm a solução, e representa o comprimento
do caminho ótico através da amostra. Expressa em cm.
C = concentração do soluto, em g/L ou em moles/Litro.
A equação 2 também conhecida como a expressão matemática da Lei de Beer-
Lambert e é o coração da espectrofotometria aplicada a analise química.
Quando a concentração é expressa em g/L e o comprimento do caminho ótico
(b) em cm, a expressão acima torna-se: A= a.b.Cg/L, onde k = a = absortividade
especifica.
Quando a concentração é expressa em mol/L e o comprimento do caminho ótico
(b) em cm, a expressão acima torna-se: A = ε.b.C mol/L, onde k = ε = absortividade
molar.
Essas duas constantes se relacionam entre si por: ε=a . PM, onde PM é o peso
molecular.
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1.4 Relação entre absorbância (A) e transmitância (T)
A relação entre a luz transmitida (It) e a luz incidente (I0) chama-se transmitância
e o valor máximo que pode assumir é 100%.
T = It/I0
Se determinada solução não absorve energia, então It e I0 têm o mesmo valor
(100%) e, consequentemente ,T = 1. Como se usa a transmitância percentual para evitar
operações com números decimais, T fica entre 0 e 100%.
A lei de Beer – Lambert estabelece a relação entre Transmitância (T) e
Absorbância (A):
A = -log T/100
Por esta expressão, entende-se que um valor em porcentagem de transmitância
lido na escala do fotocolorimetro pode ser facilmente transformado em absorbância. Por
exemplo, 20% de transmitância correspondem a uma absorção de 0,699.
Termo Símbolo Equação
Absorbância A A = -logT e A=k.b.c
Transmitância T T=(10-A)x100
Comprimento da trajetória (espessura da
cela)b b = A/k.C
Absortividade molar (coeficiente de
absorção molar)ε
ε = a.PM ou ε =
A/b.Cmol/L
Absortividade específica a a = ε/PM ou a = A/b. Cg/L
Tabela 2 - Termos e símbolos usados na equação da Lei de Beer.
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1.5 Desvios da Lei de Beer
A lei de Beer é geralmente válida em uma faixa de concentrações razoavelmente
elevada, se a estrutura do íon colorido ou do não-eletrólito colorido em solução não
mudar com a concentração. Pequenas quantidades de eletrólitos que não reagem
quimicamente com os componentes coloridos normalmente não afetam a absorção da
luz. Grandes quantidades de eletrólitos podem deslocar a posição do máximo de
absorção e, também, mudar a absortividade molar. Encontram-se discrepâncias,
usualmente, quando o soluto colorido se ioniza, se dissocia ou se associa em solução,
porque, neste caso, a natureza da espécie que absorve varia com a concentração. A lei
de Beer não é válida quando o soluto forma complexos cuja composição depende da
concentração. Podem ocorrer discrepâncias quando a luz utilizada não é
monocromática. É sempre possível testar o comportamento de uma substância fazendo o
gráfico log (I 0
I t
), ou log ( 1T
), contra a concentração. Uma linha reta que passa pela
origem indica que a lei de Beer está sendo obedecida.
Se a solução-teste não obedece à lei de Beer, é melhor preparar uma curva de
calibração usando um conjunto de padrões de concentração conhecida. Coloque a leitura
do instrumento em gráfico contra as concentrações, em mg/ml ou mg/1000 ml. Para
maior precisão, as curvas de calibração devem cobrir as faixas de diluição em que a
comparação com o desconhecido vai ser feita. O instrumento também pode provocar
desvios da lei de Beer. Assim, por exemplo, se a fotomultiplicadora não esta
funcionando corretamente, obtém-se uma linha reta, mas a linha irá cortar o eixo de
concentrações fora do zero. Se as cubetas (células) estiverem sujas, a linha cortará o
eixo de absorbâncias em um valor maior do que zero.
1.6 Seleção do comprimento de onda
A cor de uma substância está relacionada a sua capacidade de absorver
seletivamente na região visível do espectro eletromagnético. Se quisermos analisar uma
solução pela medida da intensidade de absorção da luz por um componente colorido, é
óbvio que a acurácia da medida será maior se usarmos o comprimento de onda de
absorção de luz. A cor é devida à radiação refletida e não à radiação absorvida. A cor da
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radiação refletida é complementar em relação à cor da radiação absorvida. A Tabela 3
lista as cores complementares. Vários procedimentos podem ser usados para selecionar
regiões particulares do espectro visível.
Comprimento de onda (nm) Cor (transmitida) Cor complementar
400 – 435 Violeta Verde-amarelado
435-480 Azul Amarelo
480-490 Azul-esverdeado Laranja
490-500 Verde-azulado Vermelho
500-560 Verde Roxo
560-580 Verde-amarelado Violeta
580-595 Amarelo Azul
595-610 Laranja Azul-esverdeado
610-750 Vermelho Verde-azulado
Tabela 3 - Cores complementares
1.6.1 Filtros ópticos
Os filtros ópticos são usados nos colorímetros (absorciômetros) para isolar
determinadas regiões espectrais. Eles são vidros coloridos ou filmes finos de gelatina
que contêm corantes.
1.6.2 Filtros de interferência (transmissores)
Os filtros de interferência têm uma banda de transmissão mais estreita do que os
filtros coloridos. Eles são, essencialmente, dois filmes de metal muito refletores e
parcialmente transmissores (usualmente de prata, separados por um filme espaçador de
material transparente). A espessura do espassador determina o comprimento de onda da
banda transmitida e, portanto, a cor da luz transmitida. Este efeito é o resultado de um
interferência óptica que produz transmissão elevada de luz quando a separação óptica
entre os dois filmes metálicos é igual à metade ou a um múltiplo da metade do
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comprimento de onda da radiação. A luz que não é transmitida é refletida em grande
parte. A faixa de comprimentos de onda coberta pelos filtros vai de 253 a 390 nm ou de
380 a 1100 nm, com máximo de transmissão entre 25 e 50%, e largura menor do que 18
nm, no caso dos filtros de faixa estreita usados em colorimetria. Os absorciômetros
equipados com filtros são muito pouco usados, mas eles são muito baratos e muito
satisfatórios para certas aplicações.
1.6.3 Prismas
Para aumentar a resolução dos espectros no visível e no ultravioleta, é necessário
usar um sistema óptico melhor do que o que se pode conseguir com filtros. Em muitos
instrumentos manuais ou automáticos, pode-se conseguir bons resultados com prismas,
usados para dispersar a radiação proveniente de lâmpadas incandescentes de tungstênio
ou de deutério. A dispersão ocorre porque o índice de refração, n, do material do prisma
varia com o comprimento de onda, λ. O poder dispersor é dado por dn/dλ. A separação
que se consegue obter entre os diferentes comprimentos de onda depende do poder
dispersor e do ângulo do prisma.
Em instrumentos nos quais a radiação passa pelo prisma em uma única direção,
é comum o uso de um prisma de 60°. Em alguns casos, utiliza-se a dispersão dupla, em
que a radiação passa duas vezes pelo prisma, sendo refletida por um espelho colocado
logo após o prisma. É o caso da montagem de Littrow. A rotação do prisma permite a
focalização da luz monocromática de diferentes comprimentos de onda em uma fenda
de saída.
Infelizmente não existe um material apropriado para uso em toda a faixa entre
200 e 1000 nm. O quartzo fundido é um meio-termo muito aceito. Os prismas de vidro
podem ser usados entre 400 e 1000 nm para a região do visível, mas não são
transparentes à radiação ultravioleta. Para a região de comprimentos de onda menores
do que 400 nm, são usados prismas de quartzo ou de sílica fundida. Quando se usa
quartzo em um prisma de passo simples e ângulo de 60°, é necessário fazer o prisma em
duas metades, uma de quartzo dextrogiro e a outra de quartzo levogiro, para cancelar a
polarização óptica de cada uma das metades. Ao contrário das redes de difração, os
prismas têm a vantagem de produzir um espectro de ordem simples.
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1.6.4 Redes de difração
As redes de difração substituíram quase completamente, na prática, os métodos
de dispersão. A radiação incidente sofre difração em uma série de linhas muito
próximas marcadas em uma superfície. As primeiras redes de difração eram placas de
vidro marcadas com as linhas pelas quais passava um feixe de luz. Estas redes são
chamadas de redes de transmissão. Para a radiação ultravioleta, os espectrofotômetros
modernos usam redes de metal e reflexão da luz incidente sobre uma série de ranhuras
paralelas. Estas redes são conhecidas como redes echelette.
Uma desvantagem das redes de difração é a produção de espectros de segunda
ordem e de ordens superiores, que podem se superpor ao espectro de primeira ordem
desejado. A superposição é mais comum entre a região de maior comprimento de onda
do espectro de primeira ordem e a região de menor comprimento de onda do espectro de
segunda ordem. O problema é usualmente resolvido pelo uso de filtros colocados em
posições cuidadosamente escolhidas que bloqueiam a radiação indesejada. Nos
espectrofotômetros usados no ultravioleta e no visível, as redes têm entre 10000 e 30000
linhas por centímetro, o que faz com que a distância entre as ranhuras seja muito
pequeno e que a dispersão entre os comprimentos de onda seja elevada no espectro de
primeira ordem. Para cobrir a região entre 200 e 900 nm, uma rede é suficiente. Na rede
do tipo echelle a densidade de linhas é muito menor, cerca de 800 por centímetro. Esta
característica, aliada a sua geometria, faz com que estas redes sejam muito úteis na
análise por emissão de muitos elementos.
1.7 Componentes do espectrofotômetros
1.7.1 Fontes de radiação
Uma lâmpada de tungstênio é uma excelente fonte de radiação contínua na
região do visível e do infravermelho próximo. Um filamento de tungstênio opera,
normalmente, em uma temperatura próxima de 3000 K e produz radiação útil na faixa
de 320 a 2500 nm. A espectroscopia na região do ultravioleta utiliza normalmente uma
lâmpada de deutério, na qual uma descarga elétrica (um arco, uma espécie de centelha
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elétrica) provoca dissociação do D2 e a emissão de 1radiação ultravioleta de 200 a 400
nm. Em um espectrofotômetro ultravioleta-visível típico, a troca entre as lâmpadas de
deutério e tungstênio é feita em torno de 360 nm, de forma que esteja sempre sendo
usada uma fonte mais intensa. Para as regiões visível e ultravioleta também são muito
utilizadas lâmpadas de descarga elétrica cheias com vapor de mercúrio ou gás xenônio.
Os lasers emitem radiação em linhas (raias) isoladas, cada uma das linhas
correspondendo a um único comprimento de onda.
Um bombeamento de energia através da lateral do meio, onde ocorre a produção
da radiação laser, dá origem à inversão de população. Uma das extremidades da
cavidade laser é um espelho que reflete toda a radiação (0% de transmitância). A outra
extremidade é um espelho parcialmente transparente (1% de transmitância), que reflete
praticamente toda a radiação. Os fótons com energia E2 – E1, que se movimentam de um
lado para o outro entre os dois espelhos, estimulam uma avalanche de novos fótons. A
pequena fração de radiação que passa pelo espelho parcialmente transparente à direita
corresponde ao rendimento útil do laser.
1.7.2 Monocromadores
Um monocromador dispersa a radiação nos comprimentos de onda que a
compõem e seleciona uma faixa estreita de comprimento de onda para passar pela
amostra e pelo detector. O monocromador consiste em duas fendas, uma para a entrada
e outra para a saída da radiação, espelhos e uma 2rede de difração para dispersar a
radiação. Os instrumentos mais antigos usavam prismas no lugar da rede de difração.
Monocromador prismático: a radiação policromática procedente da fonte de
radiação passa pela fenda de entrada e incide sobre a face de um prisma, sofrendo
desvio. Os prismas de quartzo são indicados para trabalhar na região ultravioleta,
embora tenham mais dispersão que o vidro. Na região do visível são empregados
prismas de vidro. Os prismas de quartzo apresentam desvantagem de serem altamente
refrigerantes e oticamente ativos.
1 Radiação ultravioleta é muito prejudicial aos olhos quando eles não estão protegidos.2 Rede de difração: É um componente óptico que opera por reflexão ou transmissão de radiação e possui uma serie de ranhuras impressas em sua superfície, bem próximas uma das outras. Quando a radiação é refletida ou transmitida pela rede, cada linha se comporta como uma fonte independente de radiação.Rede: Dispositivo óptico onde existem ranhuras espaçadas de maneira próxima.Difração: Mudança de direção da radiação causada por uma rede.
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Monocromador reticular: o principal elemento de dispersão dos
monocromadores reticulares é a rede de difração, que consiste em uma placa
transparente com inúmeras ranhuras paralelas e de mesma distância. As redes de
difração dispersam a radiação policromática baseadas no fenômeno da interferência, e a
dispersão resultante desta rede é linear. As redes de difração possuem resolução melhor
que os prismas e podem ser utilizadas em todas as regiões espectrais.
1.7.3 Detectores
Um detector produz um sinal elétrico quando é atingido por fótons. Por
exemplo, uma célula fotoemissiva emite elétrons a partir de uma superfície
fotossensível negativamente carregada (o catodo), quando atingida por radiação na
região do visível ou do ultravioleta. Os elétrons se deslocam através do vácuo na
direção de um eletrodo carregado positivamente, chamado de coletor, dando origem a
uma corrente elétrica que é proporcional à intensidade de radiação incidente.
fluorescência ou por fosforescência. A intensidade de emissão é proporcional à
concentração da amostra em baixa concentração. Em concentrações suficientemente
altas, a emissão diminui devido à auto-absorção pelo analito.
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2. OBJETIVO GERAL
Desenvolver habilidades e competências referentes à espectrofotometria.
3. OBJETIVO ESPECÍFICO
Determinar a absortividade molar para o Permanganato de Potássio (KMn O4 ¿ e em
seguida determinar a concentração de uma solução de concentração desconhecida.
4. PARTE EXPERIMENTAL
4.1 Materiais
Bécker de 40 ml
Espátula
Balão volumétrico de 100 ml
Balão Volumétrico de 25 ml
Pipeta Graduada de 1 ml
Pipeta Volumétrica de 10 ml
Pipeta Volumétrica de 5 ml
Espectrofotômetro
Cubetas
Balança Analítica
4.2 Reagentes
Permanganato de Potássio PA (KMnO4 ¿
Água destilada
4.3 Procedimentos
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4.3.1 Preparação da amostra de Permanganato de Potássio
Calculou-se a massa de Permanganato de Potássio para preparar a amostra com
concentração de 0,0001 mol/l.
Pesou-se 0,0015 g de Permanganato de Potássio PA (KMnO4 ¿ em um béquer de
40 ml, a seguir transferiu-se a amostras para o balão volumétrico de 100 ml, avolumou-
se o balão com água destilada.
Os balões volumétricos de 25 ml foram marcados com numeração de 1 à 4,
sendo adicionados volumes diferentes da amostra. A tabela 4 demonstra os valores
adicionados em cada balão.
Nº Volume da amostra
1 1 ml
2 5 ml
3 10 ml
4 15 ml
Tabela 4 - Volume adicionado nos balões
Após transferência da amostra para os balões, avolumou-se cada um com água
destilada e calculou-se a concentração de cada amostra.
4.3.2 Determinação da Absortividade Molar para o Permanganato de Potássio.
Adicionou-se água destilada na cubeta para realizar a prova em branco no
espectrômetro de uv/ vis, a seguir, na segunda cubeta, adicionou-se a amostra de
número 4 por ser a mais concentrada, para identificação do valor do nanômetro a ser
utilizado.
Após determinar o valor do nanômetro a ser utilizado, nas outras cubetas,
adicionou-se as 3 amostras restantes para determinação.
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4.3.2 Determinação da concentração desconhecida de solução de Permanganato de Potássio
Com a ajuda de uma pipeta graduada de 1 ml, retirou-se 1 ml de uma solução
pronta de Permanganato de Potássio com concentração desconhecida e transferiu-se
para um balão volumétrico de 100 ml, avolumou-se o balão com água destilada.
A seguir, realizou-se a prova em branco na primeira cubeta e na segunda
adicionou-se a solução preparada.
5. RESULTADO E DISCUSSÕES
5.1 Cálculo para preparação da amostra de Permanganato de Potássio.
Utilizou-se a fórmula da molaridade para calcular a massa a ser utilizada para
preparação de amostra de Permanganato de Potássio com concentração de 0,0001
mol/L.
M= mM . V
0,0001molL
= m
158,034g
mol.0,1 L
→ m=0,0 015 g
Conforme pesquisa, a Lei de Beer é idealizada para soluções diluídas, pois em
soluções relativamente concentradas (> 0,001 mol.L-1) a distância média entre
moléculas absorventes diminui e interações entre as mesmas começam a afetar a
distribuição de carga, alterando a habilidade das espécies absorverem um dado
comprimento de onda, por este motivo, a concentração inicial da amostra estava em
0,001 mol/L o que resultava no valor 3 de absorbância e nos impossibilitou de obter
valores para construção do gráfico.
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5.2 Calculo das concentrações de amostras:
A concentração de cada volume de amostra foi calculado para construção do
gráfico.
C1V 1=C2V 2
a) 0,0001mol
L.1 ml=C2 .25 ml
C2=0,000004 mol / L
b) 0 ,0001mol
L.5 ml=C2 .25 ml
C2=0,00002mol
L
c) 0,0001mol
L.10 ml=C2.25 ml
C2=0,00004 mol / L
d) 0,0001mol
L.15 ml=C2.25 ml
C2=0,00006 mol / L
Os valores obtidos
estão relacionados na
Tabela 5.
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Nº
Volume da
amostraConcentração
1 1 ml 0,000004
2 5 ml 0,00002
3 10 ml 0,00004
4 15 ml 0,00006
Tabela 5 - Tabela com concentrações
5.3 Curva analítica
A tabela 6 demonstra os valores de absorbância obtidos através do
espectrofotômetro. Foi realizado este teste para observar a variação de absorbância
conforme altera o valor do nanômetro.
Nº Absorbância Nanômetro Nº Absorbância Nanômetro
1 0,170 400 7 0,151 520
2 0,009 420 8 0,159 540
3 0,013 440 9 0,119 560
4 0,027 460 10 0,065 580
5 0,062 480 11 0,021 600
6 0,121 500 12 0,133 525
Tabela 6 - Valores de absorbância
Após o teste, determinou-se a absorbância das amostras de concentrações
diferentes com o espectrofotômetro a 525 nm, os resultados estão relacionados na tabela
7.
Nº Volume Concentração
mol/L
Absorbância Nanômetro
1 1 ml 0,000004 0,013 525
2 5 ml 0,00002 0,044 525
3 10 ml 0,00004 0,091 525
4 15 ml 0,00006 0,133 525
Tabela 7 - Resultado das amostras
Observa-se no Gráfico 1, a relação dos valores de absorbância e concentração.
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Curva de calibração obtida com o espectrofotômetro de uv/vs.
Conforme pesquisa, quando a lei de Beer é obedecida, o gráfico forma uma linha
reta perfeita.
Valores da equação da reta:
A = 3,054 B = 2167,6 R2 = 0,9989
Calculou-se a absortividade da amostra utilizando a seguinte fórmula:
A=ε . c . b
1) 0,013 = ε.0,000004.1cm
ε=3250 L.mol-1.cm-1
2) 0,044 = ε.0,00002.1cm
ε=2200 L.mol-1.cm-1
3) 0,091 = ε.0,00004.1cm
ε=2275 L.mol-1.cm-1
4) 0,133 = ε.0,00006.1cm
ε=2216,7 L.mol-1.cm-1
5.4 Determinação da concentração de amostra com concentração desconhecida.
20
0 0.00001 0.00002 0.00003 0.00004 0.00005 0.00006 0.000070
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
0.12
0.14
f(x) = 2235.04273504274 xR² = 0.99926113660753
Concentração mol/L
Abso
rbân
cia
Gráfico 1 - Curva de calibração resultados expressos na Tabela 7.
Absorbância Nanômetro
0 525
0,472 525
Tabela 8 – Absorbância de Concentração desconhecida
Para encontrar a concentração da amostra, utilizou-se a equação da reta, onde
calcula-se o valor de x, determinando a concentração da amostra.
y=bx+a
0,472 = 2167,60.x+3,0541x10-3
x=0,0216 mol/L
Conclui-se que a concentração da amostra é de 0,0216 mol/L.
21
6. CONCLUSÃO
A espectrofotometria de absorção molecular ultravioleta/ visível foi eficiente
para fornecer valores para construção da curva analítica onde nos possibilitou a
obtenção da concentração de uma amostra com concentração desconhecida. Confirma-
se que os resultados só foram possíveis após a redução da concentração da amostra, pois
conforme visto, a Lei de Beer possui algumas limitações e uma dela é essencialmente a
diluição de soluções, caso contrário se a amostra estiver com concentração alta, não vai
ser possível obter os valores para construção do gráfico e definição da concentração de
uma amostra com concentração desconhecida.
Considera-se então, que seguindo todos os procedimentos, preparando a amostra
com concentração ideal para medição e conhecendo o aparelho, a espectrofotometria de
absorção molecular ultravioleta/ visível se torna uma ferramenta ampla para determinar
espécies moleculares em solução, por grandes partes das moléculas absorverem nesta
região do espectro eletromagnético.
22
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Harris, Daniel C. Analise química quantitativa.7 ed. Rio de Janeiro. LTC
2008.p 415 -441.
Vogel, Arthur Israel. Analise química quantitativa.6 ed.Rio de Janeiro. LTC
2011. p 451 – 459
Coringa, Elaine de Arruda Oliveira. Apostila: Analise Instrumental. CEFET –
Centro Federal de Educação Tecnológica de Mato Grosso. Cuiabá/MT 2006. p
20 – 49.
23
8. PÓS LABORATÓRIO
8.1 Cite e explique quais são as limitações da técnica.8.2 Quais são os tipos de desvios que podem ocorrer na lei de Lambert-Beer? Explicar
cada um deles.
R. Os desvios podem ser classificados como positivos ou negativos, e ocorrem quando
algumas das seguintes condições ideais para as determinações não são respeitadas:
Comprimento de onda determinado para a espécie absorvente em questão;
Meio homogêneo (sem turbidez);
Ausência de reações indesejáveis entre moléculas do soluto e solvente.
Alguns desvios podem ocorrer como consequência da maneira como as medidas
de absorbância foram feitas ou como o resultado de mudanças química associadas com
variações de concentração.
Os desvios podem ser divididos em dois grupos: desvios químicos e desvio
devido ao instrumento.
Desvios químicos: interação química do soluto com reagentes de analise ou
imprurezas; alta concentração da solução (maior que 0,01 mol/L); variações com pH;
pureza e estabilidade dos reagentes; tempo de leitura (estabilidade química);
temperatura na qual desenvolve-se a cor.
Desvios devido ao instrumento: Desgaste de fotodetectores; troca de lâmpadas
por outra não correspondente; pó sobre a ampola da lâmpada; uso de filtros de outros
aparelhos; cada vez que se troca um filtro, o instrumento deverá ser recalibrado; uso de
tubos de vidro comum ao invés de cubetas especialmente fabricadas para o aparelho;
perda de calibração do comprimento de onda.
8.3 A absortividade molar de uma certa substância é 14000 M -1cm-1 no comprimento de
onda do seu máximo de absorção. Calcular a molaridade dessa substância que pode
ser medida no espectrofotômetro com célula de 1 cm, para uma absorbância de
0,850.
A=ε . c . b
0,0850=14000. c .1
C=6,07 x10−5 mol/ L
24
8.4 Determinou-se a absorbância de uma série de padrões de permanganato de potássio
em espectrofotômetro a 525 nm fornecendo os seguintes resultados da tabela:
C (ppm de Mn) Absorbância1,0 0,0142,0 0,0325,0 0,10810,0 0,21620,0 0,44425,0 0,54435,0 0,754
Uma amostra de 2,53 g de aço foi dissolvida em 20 ml de ácido nítrico 1:3,
tratada com agente oxidante para que o manganês fosse à permanganato e diluída a 50
ml com água destilada. 2,00 ml dessa solução foram avolumados a 50 ml com água
destilada. A transmitância, lida nas mesmas condições dos padrões foi de 55,2%. Faça o
gráfico da curva de calibração do manganês e determine a absortividade do
permanganato e o teor de manganês no aço.
0 5 10 15 20 25 30 35 400
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
Curva de calibração
Series2
Concentração ppm/L
Abso
rbân
cia
A=−log T
A=0,26
y=bx+a
25
0,26=0,022 x+0,005
x=1 1 ,59 ppm /L
A concentração obtida foi convertida de ppm para mol.
1 g -----1000 mg
x ------- 11,6 mg
x = 0,0116 g/L
1 mol ---- 158,034 g
x --------- 0,0116 g/L
x = 7,34 x 10-5 mol/L
Calculo da absortividade do permanganato de potássio:
A=ε . c . b
0,26=ε .7,34 x 10−5 .1
ε=3542,14 mol−1 cm−1
Calculo do teor de mangânes no aço:
2,53 g ---- 100 %
0,0116 g --- x
x = 0,45 %
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