Métodos Espectroscópicos deAnálise

Espectrometria de AbsorçãoAtômica

Espectrometria de Absorção Atômica (AAS- AtomicAbsorption Spectrometry)

O método baseia-se na absorção de energia por átomos neutros,não-excitados e no estado gasoso”. Na absorção atômica oelemento é levado a condição gasosa e por esta se faz passarum feixe de radiação com λ que pode ser absorvido.

1. Instrumentação

Fonte Atomizador Seletor de λ DetectorProcessador edispositivo de

leitura

Sistema deintrodução da

amostra

Amostra com oanalito X

Espectrometria de Absorção Atômica (AAS- AtomicAbsorption Spectrometry)

Fontes Sistema que permite proporcionar a radiação necessária, na forma de

linhas.Ex.: Lâmpada de cátodo oco (LCO)

Bulbo de vidro contendo gás inerte (argônio) e cátodo elaborado com oelemento de interesse Emite somente linhas de interesse Obs.: existem lâmpadas

multielementares

Fontes

Lâmpada de descarga sem eletrodos (EDL)

Bulbo de vidro contendo sal doelemento de interesseExcitação por radiofrequência(bobina)

Mais intensa que LCO, menosestável

Fontes

A amostra éatomizadana chama

A amostra éaspirada pelonebulizador

Sistemas de AtomizaçãoAtomização por chamaa) O sistema nebulizador/queimador

Sistemas de AtomizaçãoAtomização por chama Composição para várias chamas em AAS

Atomização eletrotérmicaA amostra é colocada em um condutor de eletricidade (carbono-grafite

ou um filamento tântalo) e, pela passagem de uma corrente elétrica,é rapidamente evaporada em um fluxo de argônio. Em contraste aosnebulizadores, a introdução não é contínua.

Exemplo usual → Forno de grafite

Sistemas de Atomização

Sistemas de Atomização Atomização EletrotérmicaPrograma de temperatura do forno (Etapas) Secagem (50-200 oC)Eliminação do solvente Calcinação (200-800 oC)Eliminação da matriz Atomização (2000-3000 oC)Produção de vapor atômico LimpezaRemoção de gases produzidos na secagem e calcinaçãoReduzir a oxidação do tuboEvita a produção de gases tóxicos durante a atomização

Sistemas de AtomizaçãoAtomização eletrotérmicaCaracterísticas (em relação a atomização por chama)

Maior tempo de residência do vapor atômico

Maior sensibilidade

Pequenos volumes de amostra

Mais lento

Amostras sólidas

Onde: Sensibilidade (Outro Parâmetro de Desempenho)

A sensibilidade de um método ou instrumento é uma medida de suahabilidade em discriminar pequenas diferenças na concentração doanalito.

MonocromadoresSistemas constituídos por espelhos, fendas e grades dedifração (prismas ou redes), utilizadas para selecionarcomprimentos de onda desejados.

Seletores de Comprimento de Onda

Grade

FendaSaída

FendaEntrada

Espelhoesférico

Espelhoesférico

Largurada Fenda Ângulo da grade determina

o comprimento de onda dafenda de saída

DetectoresSistema eletrônico que permite detectar a luz transmitida e transformá-la em um sinal capaz de ser medido (elétrico)

FototuboFluxo de fótons provoca emissãode elétronsGeração de corrente proporcionalao número de fótons

FotomultiplicadoraSimilar ao anteriorSinal multiplicado pelapresença de “dinodos”

Espectrometria de Absorção Atômica Principais vantagens Instrumentação relativamente simples e de custo moderado Limite de detecção baixos, especialmente com atomização

eletrotérmica Análises rápidas (10 s a 2 min) Principais desvantagens Técnica uni-elementar Susceptível a interferências Amostras sólidas geralmente devem ser dissolvidas AplicaçõesDeterminação quantitativa de mais de sessenta elementos metálicos

Exercícios01. (Químico/CEB/Funiversa/DF/2010) Na espectroscopia atômica, as

amostras são vaporizadas e aquecidas, decompondo-se em átomos. Naabsorção atômica, os átomos absorvem parte da luz proveniente dafonte, e a luz não absorvida alcança o detector. Assinale a alternativacom a sequência correta do experimento de absorção atômica.(A) Lâmpada de catodo oco → chama → monocromador → detector →amplificador → dispositivo de leitura.(B) Lâmpada de catodo oco → monocromador → chama → detector →amplificador → dispositivo de leitura.(C) Lâmpada de catodo oco → chama → monocromador → amplificador→ detector → dispositivo de leitura.(D) Lâmpada de catodo oco → monocromador → chama → amplificador→ detector → dispositivo de leitura.(E) Lâmpada de catodo oco → chama → detector → monocromador →amplificador → dispositivo de leitura.

02. (Perito Criminal/Químico/Cespe/CE/2012)1. Entre as técnicas de absorção atômica, a que utiliza atomizaçãoeletrotérmica apresenta maior sensibilidade, devido à maioreficiência na atomização da amostra. No entanto, essa técnica requermais tempo de análise se comparada às demais.2. Em um espectrômetro de absorção atômica de chama édesnecessária a utilização de fonte de radiação, pois a chama jápossui a função de atomizar e excitar os átomos de interesse.

03. (Químico MAPA/Cespe/2001) O teor de cinzas é um parâmetrofísico-químico de identidade e qualidade estabelecido para váriosprodutos de origem vegetal ou animal. Com relação ao teor de cinzas,julgue os itens abaixo.1. Contaminantes inorgânicos, como metais tóxicos, podem seranalisados nas cinzas obtidas de uma amostra utilizando-se técnicas deespectrofotometria de absorção atômica.

04. (Perito Federal 6/Regional/Cespe/2004)

Um perito criminal recebeu em seu laboratório, como principal evidência em um casocriminal, pequenos fragmentos de vidro encontrados incrustados no casaco de umsuspeito de assassinato. Esses fragmentos são idênticos em composição a uma raravidraça belga de vidro manchado quebrada durante o crime. O perito decidiu entãodeterminar os elementos As, Co, La, Sb e Th no vidro incrustado no casaco do suspeitopara verificar se este era do mesmo material da vidraça belga. A técnica escolhida paraessas determinações foi a espectroscopia de absorção atômica. As médias e osdesvios-padrão das análises em triplicata desses cinco elementos nas amostras devidro retiradas do casaco, bem como os valores conhecidos para a vidraça belga sãomostrados na tabela acima. Julgue os itens a seguir, que se referem às técnicasespectroscópicas de análise.

Concentração emg/g

Desvio-padrão

Elemento casaco vidraça s

As 132 122 9,7

Co 0,54 0,61 0,026

La 4,01 3,60 0,20

Sb 2,81 2,77 0,26

Th 0,62 0,75 0,044

1) Na espectroscopia de absorção atômica, o metal a ser analisado deve-se encontrar na forma metálica na solução a ser analisada, pois somenteno estado fundamental os átomos são capazes de absorver energiaradiante em determinado comprimento de onda, o que é o fenômenocentral da espectroscopia de absorção atômica.2) Na espectroscopia de absorção atômica, a concentração c doelemento a ser determinado, na solução aspirada, pode ser calculadapor meio da equação c= , em que A é a absorvância medida, a é aabsortividade molar do elemento em questão e b é a distância entre afenda de entrada e a fenda de saída.3) Uma das vantagens da espectroscopia de absorção atômica é que elaé uma técnica analítica que prescinde de utilização de curva decalibração.4) Entre as misturas comumente usadas para a composição da chama,em espectroscopia de absorção atômica, incluem-se ar/acetileno,ar/propano, óxido nitroso/acetileno e ar/hidrogênio.

abA

5) Para fazer o experimento descrito, o perito deve usar pelo menoscinco lâmpadas diferentes no espectrômetro.6) O sistema nebulizador/queimador é parte imprescindível de qualquerespectrômetro de absorção atômica.7) Os espectros de absorção no ultravioleta/visível de partículasmonoatômicas exibem picos bem mais estreitos que os seuscorrespondentes de moléculas poliatômicas.8) As lâmpadas de cátodo oco emitem radiação em comprimentos deonda bem específicos o que torna dispensável o uso demonocromadores.

05. (Perito Federal 14/Nacional/Cespe/2004) Uma mulher de 40 anosde idade, trabalhadora de uma indústria química de produção deacetaldeído, chegou ao hospital queixando-se de náuseas, doresabdominais e febre. A paciente reportou que havia sofrido dor decabeça e gengivite duas semanas antes da consulta. Os níveis demercúrio encontrados na urina estavam altos e o tratamento comquelante — ácido dimercaptossuccínico (DMSA) — foi iniciado. Umainvestigação na empresa identificou que o ar continha altos níveis demercúrio e que a máscara utilizada pela paciente no ambiente detrabalho não era adequada. Um ano e meio depois, os níveis demercúrio na urina da paciente voltaram ao normal e os efeitos adversostinham desaparecido.1. Uma metodologia adequada para análise de mercúrio em urina é aespectrofotometria de absorção atômica com forno de grafite.

Alguns Parâmetros Analíticos eCalibração dos Métodos

Instrumentais

Parâmetros AnalíticosSão critérios que podem ser empregados na decisão de um

método ou técnica analítica para se abordar um problemaanalítico.Ex.: exatidão, precisão, limite de detecção, sensibilidade,limite de quantificação, robustez e recuperação.Detectabilidade

Limite de detecção (LOD) → corresponde à menorquantidade de um analito que pode ser detectada, porém,não necessariamente quantificada como um valor exato.

Calibração dos Métodos Instrumentais

A calibração determina a relação entre a resposta analítica deum instrumento e a concentração ou massa do analito.

A calibração é realizada pela obtenção do sinal de resposta(absorbância, altura do pico, área do pico) como uma funçãoda concentração conhecida do analito e, dessa forma,prepara-se uma curva de calibração ou curva analítica.

As calibrações podem ser feitas utilizando-se padronizaçãoexterna, padronização interna e adição de padrão. Padronização ExternaUm padrão externo é preparado separadamente da amostra.A padronização externa é utilizada para amostras que não

precisam de extenso pré-tratamento; os padrões decalibração são obtidos pela adição de concentraçõesconhecidas do analito na matriz. Ao ser aplicado para análisesde amostras desconhecidas, esse método compara o sinal doanalito a ser quantificado com os sinais obtidos a partir dospadrões de calibração (através do gráfico deconcentração versus resposta ou pela equação da curvaresultante).

Ondey = ax+bsendo:y = resposta medida (absorbância, altura ou área do pico, etc.);x = concentração;a = inclinação da curva analítica (coeficiente angular);b = interseção com o eixo y, quando x = 0 (coeficiente linear).

Exemplo de Curva deCalibração com Padrão

Externo

Mais alguns Parâmetros de Desempenho SensibilidadeMedida da habilidade de um instrumento ou método em

discriminar pequenas diferenças na concentração do analito.Onde:Dois fatores limitam a sensibilidade: a inclinação da curva de

calibração e a precisão.

Exercício01. (Químico/FPH/SE/Cespe/2009) A figura abaixo apresentaduas curvas de calibração para o estrôncio analisado porespectroscopia de absorção atômica. A curva A corresponde asoluções preparadas com água pura e a curva B, a soluçõespreparadas com uma solução 1,0 g/mL em K+.

Tendo como referência as curvas de calibração apresentadas,julgue os itens subsequentes.1. O método de análise utilizado é mais sensível àconcentração do estrôncio na ausência de íons K+ que napresença destes.

Faixa Linear/ LinearidadeÉ a faixa útil de um método analítico, ou seja, é a faixa que se

estende da menor concentração em que as medidasquantitativas são realizadas com exatidão e precisão (limitede quantificação, LOQ – limit of quantitation), até aconcentração em que ocorre um desvio da linearidade (limitede linearidade, LOL - limit of linearity).

Exercício02. (Perito Federal 6 e 14/Cespe/2002) A exposição a pesticidas temlevado a um incremento no número de casos de intoxicação que, muitasvezes, não são bem diagnosticados ou mesmo bem documentados.Além disso, a dose letal aguda em humanos para muitos pesticidasainda é desconhecida. Em muitos casos de suicídio, vários pesticidas exenobióticos estão associados, o que torna o diagnóstico um grandedesafio. A grande maioria dos pesticidas é derivada de compostos dotipo organofosfatos ou organoclorados. Na maioria dos métodos para adeterminação desses compostos e de seus metabólitos em amostras desoro e urina de humanos, emprega-se HPLC-UV, cromatografia em fasegasosa acoplada à espectrometria de massas (GC-MS) e cromatografialíquida acoplada à espectrometria de massas (LC-MS), entre outros.A tabela seguinte apresenta dados relativos a alguns pesticidas, obtidospor espectrometria de massas.

A partir dos dados acima, julgue os itens que se seguem.1. Para se realizar a análise de uma mistura de pesticidas presentes emamostras de soro humano por CG-MS, pode-se injetar diretamente aamostra no cromatógrafo, sem necessidade de uma separação prévia.2. A coluna referente ao termo LOD apresenta os valores de limite dedetecção, que pode ser definido como o menor valor de concentraçãodetectável.

Pesticida Íon selecionadopara

quantificação(m/z)

LOD(µg/L)

LOQ(µg/L)

Linearidade(µg/L)

Azinphos-etil 132 5 10 10 - 1.000Bromophos-etil 331 5 10 10 - 1.000

Cloropiriphos-etil

197 5 10 10 - 1.000

Dimetoato 125 5 10 10 - 1.000Etion 231 5 10 10 - 1.000

fention 278 5 10 10 - 1.000

3. A coluna referente ao termo LOQ apresenta os valores delimite de quantificação, que pode ser definido como a menorconcentração para a qual uma medida quantitativa pode serfeita e define o limite inferior da faixa de linearidade.4. O termo HPLC-UV diz respeito à técnica de cromatografialíquida de alta eficiência com detecção por espectroscopia deabsorção no ultravioleta.5. Na espectrometria de massas, as espécies são separadaspela diferença de massa que apresentam.

Padronização internaA padronização interna consiste na adição de uma mesma

quantidade do padrão interno (PI) na amostra, no branco enos padrões de calibração contendo diferentes concentraçõesdo analito.Onde:

Um padrão interno é uma espécie química que possuipropriedades semelhantes ao analito e sinal analíticodiferente.

Exemplo de Curva deCalibração com Padrão

Interno

A curva analítica é elaborada pela relação entre a razão dasáreas (área do analito/área do padrão interno) com asconcentrações do analito.

Obs.: corrige variações no sinal analítico devido a mudanças nascondições de análise.

Exercício03. (Perito Químico/RO/Funcab/2009) A análise porCromatografia de Alta Resolução (CGAR) permite quantificarcomponentes individuais presentes em misturas complexas. Arespeito dos métodos de quantificação por CGAR, é corretoafirmar que:A) ao se utilizar o método de padronização interna, elimina-sea necessidade de injetar mais de uma vez as soluções a seremanalisadas, isto é, não há necessidade de duplicatas,triplicatas etc, pois o desvio padrão se torna muito pequeno.B) o mesmo padrão interno pode ser utilizado em análisesque utilizem detetor por ionização em chama e detetor porcaptura de elétrons, pois o fator de resposta é umapropriedade intrínseca da substância.

C) uma maneira usual de se calcular a concentração da substância-problema na amostra consiste em determinar a razão entre as áreasdos picos correspondentes à substância-problema e ao padrãointerno para cada uma das injeções; calcular a média desses valores efazer a leitura da concentração na curva de calibração, traçada apartir da injeção dos padrões, contendo o mesmo padrão interno eem condições idênticas de análise.D) ao serem utilizadas as técnicas de injeção por split (com divisão defluxo) ou por splitless (sem divisão de fluxo), a escolha do padrãointerno deve levar em conta que sua volatilidade deve ser bemdiferente da volatilidade do componente que se deseja quantificar.E) no método de padronização interna, ao serem preparadas assoluções padrão para traçar a curva de resposta cromatográficaversus concentração para uma determinada espécie que se desejaanalisar, deve-se adicionar uma massa do padrão interno igual àmassa do padrão para cada uma das soluções.

Adição de Padrão

Um método de adição de padrão pode tomar diversas formas. Uma dasmais comuns envolve a adição de um ou mais incrementos de umasolução padrão às alíquotas de iguais volumes da amostra. Esseprocesso é denominado fortificação.

A padronização por adição de padrão é o método utilizadonas seguintes situações:a) quando não é possível obter a matriz isenta do analito;b) em matrizes muito complexas;c) quando há fortes interações entre o analito e a matrizd) quando é difícil encontrar um padrão interno adequado.A concentração do analito na matriz biológica é determinada

pela extrapolação da reta, definida pelas demaisconcentrações analisadas, ou pela equação da reta fazendo y=zero.

7. C

Exemplo de Curva deCalibração com Adição

de Padrão

Exercício04. (Químico/FUB-DF/Cespe/2009)

A determinação de cromo em uma amostra aquosa foirealizada por espectrometria de absorção atômica. Noprocedimento, 10,0 mL da solução-problema forammisturados com volumes diferentes de uma solução-padrãode cromo a 12 mg/L (ppm) e, a seguir, o volume foicompletado até 50 mL com água. A figura acima apresenta ográfico de variação da absorvância versus volume da solução-padrão adicionado. Acerca da situação descrita acima, julgueo item a seguir.1. Em espectrometria de absorção, o método da adição depadrão é utilizado com o objetivo de eliminar eventuais errosdevidos a diferenças entre os volumes de amostra da solução-problema e das soluções-padrão.

Finalizando os Parâmetros Analíticos RobustezA robustez de um método de ensaio mede a sensibilidade

que este apresenta face a pequenas variações.Um método diz-se robusto quando se revelar praticamenteinsensível a pequenas variações que possam ocorrer quandoo mesmo está sendo executado.As agências reguladoras empregam diferentes termos para

expressar a robustez do método: ruggedness e robustness. Recuperação (eficiência de extração)A recuperação é definida como a proporção da quantidade dasubstância de interesse, presente ou adicionada na porçãoanalítica do material teste, que é extraída e passível de serquantificada.

Este parâmetro é calculado comparando-se a resposta obtidapara o analito presente ou adicionado na matriz biológica eextraído com a resposta obtida para o analito em amostraspreparadas em solvente e, consequentemente, não extraídas,as quais representam 100%.A recuperação avalia a eficiência do método de tratamento

das amostras biológicas.Para a avaliação da recuperação, devem-se utilizar

concentrações em três níveis: baixo, médio e alto, de acordocom a curva de calibração.

Exercícios05. (Perito Criminal/Ciências Biológicas, Química, Farmácia eBioquímica/Funiversa/DF/2012) Na determinação de resíduos decompostos orgânicos tóxicos em amostras ambientais, é primordial avalidação do método analítico para se obterem resultados confiáveis. Aesse respeito, assinale a alternativa correta.(A) Em cromatografia gasosa, o efeito matriz é minimizado pela

preparação da curva analítica na própria matriz.(B) O limite de detecção (LD) é a concentração mínima do analito que se

quantifica.(C) No preparo da amostra, adiciona-se sulfato de sódio para a remoção

dos compostos orgânicos interferentes na matriz.(D) Uma curva de calibração é usada para a escolha do comprimento da

coluna cromatográfica.(E) O estudo de recuperação é feito para avaliar a qualidade na

separação dos analitos.

06. (Perito Criminal/Química/Funcab/RO/2014)

Espectrometria de EmissãoAtômica

Espectrometria de Emissão AtômicaBaseia-se na propriedade dos átomos ou íons (no estadogasoso) de emitir (quando excitados) radiações comcomprimento do onda (λ) característicos nas regiões do UV-Vis (180 – 800 nm).

Espectrometria de Emissão Atômica

1. Instrumentação

2. Espectrometria de Emissão Atômica em PlasmaIndutivamente Acoplado (ICP-AES ou ICP OES)Onde → Plasma: gás parcialmente ionizado à alta

temperatura

Espectrometria de Emissão Atômica

2.1 Configuração Axial ou Radial → orientação do plasma emrelação ao sistema óptico

Espectrometria de Emissão Atômica

2.2 Algumas Características da Técnica de ICP-AES Técnica multielementar. Permite a determinação da maioria dos elementos

metálicos da tabela periódica e também de não-metaiscomo cloreto, brometo, iodeto e enxofre. Ampla faixa linear de trabalho. Boas exatidão e precisão (desvios de ~1%). Boa detectabilidade (µg.L-1 – mg.L-1). Baixa susceptibilidade a interferências químicas, que é o

resultado direto de suas altas temperaturas.

Espectrometria de Emissão Atômica

Exercícios01. (Perito Criminal DF Área 6/Funiversa/2012) As técnicasespectroscópicas de absorção no infravermelho (IV), absorção noultravioleta (UV), absorção atômica (AA) e emissão atômica (EA) sãoferramentas versáteis utilizadas na determinação qualitativa equantitativa de espécies moleculares e atômicas. A respeito desseassunto, assinale a alternativa correta.(A) A absorção atômica é um método de determinação de metais poucoespecífico porque as linhas de absorção são muito estreitas.(B) O plasma de argônio indutivamente acoplado (ICP = inductivelycoupled argon) converte os analitos em átomos ou íons elementares.(C) A espectrometria de emissão atômica com fonte de plasma não éindicada para análise de halogênios pela baixa energia do plasma.(D) A determinação de magnésio em amostra de solo pode ser feita pelaqueima direta, na chama, de uma pequena porção de solo.(E) A lâmpada de catodo oco é a fonte mais comum para medidas deemissão atômica.

02. (Perito Federal 14/Nacional/Cespe/2004) O problema daintoxicação humana por chumbo, conhecida como plumbismo ousaturnismo, data da Antiguidade. Algumas atividades ocupacionais comrisco de exposição a chumbo incluem extração de minério, fabricação detintas e vidros, impressão de papel e procedimentos de soldagem. Apopulação em geral pode expor-se a chumbo por meio da água, do ar ede alimentos contaminados. Com relação a esse assunto, julgue os itenssubsequentes.1. Espectrofotometria de absorção atômica com forno de grafite é umametodologia adequada para analisar esse metal em material biológico eoutras matrizes.2. As espectrofotometrias de absorção e de emissão atômicas sãotécnicas adequadas para a análise de metais, porém a primeira é maisutilizada devido à facilidade, ao custo e à rapidez — em uma únicaanálise vários metais podem ser analisados simultaneamente.

03. (Perito Químico/RS/FDRH/2008) Para determinação de traços de Pbem um pêlo humano, é recomendável empregar uma técnica dea) emissão atômica com chama, desde que disponha de uma lâmpadade cátodo oco de Pb.b) absorção atômica com atomizador eletrotérmico, desde que sedisponha de uma chama de acetileno-óxido nitroso.c) emissão atômica com plasma acoplado indutivamente, uma vez queas temperaturas mais baixas intrínsecas a essa técnica garantem quenão haja perdas do analito por volatilidade.d) emissão atômica, desde que se disponha de uma chama de ar-gásnatural para reduzir a interferência por formação de óxidos e hidróxidos.e) absorção atômica, com forno de grafite, desde que se disponha deuma lâmpada de cátodo oco de Pb.

04. (Químico/FPH/SE/Cespe/2009) Os esquemas abaixo apresentam asconfigurações básicas de três tipos de instrumentos de espectroscopiaóptica. A diferença básica entre as configurações está na presença ounão de uma fonte de radiação e no ângulo formado entre a fonte deradiação, a amostra e o transdutor.

Com respeito aos esquemas apresentados e aos métodosespectroscópicos de análise, julgue os itens seguintes.1. O esquema A pode representar a configuração de um equipamentoutilizado para realizar medidas de absorção e o esquema C, umequipamento usado para realizar medidas de emissão.2. Em um espectrofotômetro de absorção atômica, a fonte de radiaçãodeve emitir, preferencialmente, radiação contínua.3. Nos equipamentos ópticos utilizados para medidas de absorção, éobrigatório que o seletor de comprimento de onda esteja colocadoentre a amostra e o transdutor.4. Um monocromador ou um filtro podem ser utilizados como seletoresde comprimento de onda em espectroscopia óptica, sendo que omonocromador permite a realização de uma varredura espectral.5. O transdutor é o componente de um espectrômetro responsável pelaconversão da energia radiante em um sinal elétrico que possa seramplificado pelo processador.

GabaritosEspectrometria de Absorção Atômica

1. A 2. CE 3. C 4. EEECEECE 5. C

Parâmetros Analíticos e Calibração1. E 2. EECCE 3. C 4. E 5. A 6. B

Emissão Atômica01. B 02. C E 03. E 04. C E E C C E

6. Em análises por espectrometria de absorção atômica, o uso de umequipamento de feixe duplo evita a necessidade de construção de umacurva de calibração.

Espectroscopia deAbsorção na Região do

Ultravioleta e Visível

Espectrometria de Absorção Molecular (UV/Visível)

A Absorção de radiação ultravioleta ou visível geralmente resulta daexcitação de elétrons de ligação; como consequência, oscomprimentos de onda dos picos de absorção podem sercorrelacionados com os tipos de ligações nas espécies em estudo.

1. Absorção de Radiação por Espécies Coloridas

Espectrometria de Absorção Molecular (UV/Visível)

2. Absorção por Compostos OrgânicosA maioria das aplicações da espectroscopia de absorção paracompostos orgânicos baseia-se nas transições de elétrons nou π para o estado excitado π* uma vez que as energiasnecessárias para esses processos levam as bandas deabsorção para a região ultravioleta-visível (200 a 700nm).

Espécies absorventes (em espécies orgânicas) Cromóforos → grupos insaturados (fornecem orbitais π)

que são capazes de absorver radiação ultravioleta-visível

Alguns termos usuais Efeito, deslocamento hipsocrômico ou azulQuando uma banda de absorção é deslocada paracomprimentos de onda mais baixos com o aumento dapolaridade do solventeAuxocromoGrupo que não absorve, por si próprio na região doultravioleta, mas que tem o efeito de deslocar picoscromóforos para comprimentos de onda mais altos e tambémaumentar suas intensidades. Este deslocamento paracomprimentos de onda mais altos é chamado dedeslocamento batocrômico ou vermelho

Espectrometria de Absorção Molecular (UV/Visível)

3. Instrumentação

Obs.: Para obter maior sensibilidade, as medidas de absorvânciageralmente são feitas em um comprimento de onda correspondente aum máximo de absorção, porque a mudança em absorbância porunidade de concentração é maior nesse ponto.

Fontes Lâmpada de Deutério

(UV) Lâmpada de Tungstênio

(Visível)

Dispositivo para Amostra Quartzo (UV) Vidro de silicato (Visível) Plástico (Visível)

Espectrometria de Absorção Molecular (UV/Visível)Instrumentação

Esquema óptico de um espectrofotômetro com detector de arranjo de diodos

Vê-se neste esquema duas fontes de radiação, as lâmpadas de deutério e de tungstênio, cujasemissões são focalizadas através de uma lente sobre a amostra. Portanto, todo o espectro deemissão da lâmpada incide sobre a amostra, sendo que a radiação incidente será, em parte,absorvida. Esta radiação que atravessou a amostra (transmitida ou emergente) irá incidir sobreuma lente que focaliza o feixe sobre uma fenda, e desta sobre uma grade de difração. Esta gradeirá difratar a radiação, separando os seus diferentes comprimentos de onda, sendo que cada umdeles irá incidir sobre um diodo do arranjo. Este diodo, ao ser irradiado, produz uma correnteelétrica cuja magnitude depende da intensidade da emissão. Através de um circuito decalibração adequado, esta corrente será transformada em absorbância nos diferentescomprimentos de onda, resultando no que se convenciona chamar de espectro de absorção.

Detectores

Exemplo Forense de Aplicação Qualitativa

Figura 01 - Espectro UV-Vis da amostra questionada (Pramil).

Figura 02 - Espectro UV da substância sildenafil (Clarke’s).

Exercícios01. (Papiloscopista/Fundação Universa/PC DF/2015) A espectroscopiade absorção UV-vis permite determinar a concentração de espéciesque sofrem transições eletrônicas quando absorvem nessa faixa deenergia. Com relação a esse assunto, assinale a alternativa correta.(A) Uma amostra que seja azul absorve na região azul do espectro.(B) Uma amostra que seja azul é transparente na região dovermelho.(C) O decréscimo relativo de intensidade do feixe de luz é proporcionalao número de espécies absorventes na amostra.(D) A cor de uma amostra dependerá do caminho óptico durante amedição.(E) O acréscimo relativo de intensidade do feixe de luz éproporcional ao número de espécies absorventes na amostra.

02. (Químico/Covest/PE/2015) A espectroscopia baseada na radiação UV/Visível,também denominada espectrofotometria, é muito utilizada para análisesquantitativas, apresentando vantagens como robustez dos equipamentos, baixocusto e rapidez das medidas. Considerando os aspectos teóricos relacionados àespectroscopia na região do UV/Visível, indique a alternativa correta.A) A espectrofotometria é um procedimento analítico através do qual se determina aconcentração de uma espécie química mediante a absorção de energia térmica,com variação na temperatura.B) De acordo com a Lei de Lambert-Beer, a transmitância é diretamenteproporcional à concentração da espécie absorvente quando o caminho óptico e ocomprimento de onda da radiação são constantes.C) Na espectrofotometria, a sensibilidade será maior quando as medidas deabsorbância forem feitas no comprimento de onda em que a absorbância do analito émáxima.D) O monocromador é uma parte importante do espectrofotômetro e tem afunção de converter a energia radiante transmitida através da amostra num sinalelétrico.E) Os espectros de absorção de um analito específico possuem o mesmoaspecto, independentemente da presença de espécies interferentes ou de variaçõesna temperatura.

03. (Químico/Cetro/SP/2015) A absorção e a transmitância seletiva da luzvisível e da radiação ultravioleta é a base para a Espectrofotometria.Compostos, como o caroteno, responsável pela cor das cenouras, mangas ecaquis, possuem grupos de átomos nomeados cromóforos, do grego “quetrazem cor”. A excitação eletrônica de um par de elétrons isolados (um elétron“não ligante”, n) a um orbital vazio antiligante π* de ligação dupla é chamadode transição n-π* (n-pi estrela). Com base nestas informações, marque V paraverdadeiro ou F para falso e, em seguida, assinale a alternativa que apresentaa sequência correta.( ) No ácido fórmico, HCOOH, ocorre transição n-π*.( ) No metanol, CH3OH, ocorre transição n-π*.( ) No cianeto de hidrogênio, HCN, não ocorre transição n-π*.( ) No etino, C2H2, não ocorre transição n-π*.(A) V/ V/ F/ V(B) V/ F/ F/ V(C) F/ F/ V/ V(D) V/ V/ V/ F(E) F/ V/ F/ V

(Químico/FCC/Sabesp/2012) Considere os seguintes espectros deabsorção para responder às questões de números 04 e 05:

(D. A. Skoog. et al. Fundamentos de Química Analítica. São Paulo: Editora Thomson,2006. p. 745 e 747)

04. Os compostos que apresentam maior sensibilidade naespectroscopia de absorção na região do UV e visível são,respectivamente,(A) cafeína e β-caroteno.(B) FeSCN2+ e ácido acetilsalicílico.(C) ácido acetilsalicílico e acetona.(D) acetona e FeSCN2+.(E) β-caroteno e FeSCN2+.05. O FeSCN2+ pode ser analisado por espectrofotometria na região dovisível em mistura comI. β-caroteno e acetona.II. β-caroteno e ácido acetilsalicílico.III. ácido acetilsalicílico e acetona.IV. acetona e cafeína.

Está correto o que consta em(A) I e II, somente.(B) III e IV, somente.(C) I, II e III, somente.(D) II, III e IV, somente.(E) I, II, III e IV.06. (Perito Químico/RJ/FGV/2008) Na seleção do comprimento de ondapara a determinação de um complexo, na região entre 400 e 700 nm doespectro eletromagnético, o procedimento usual consiste em:(A) utilizar célula retangular de quartzo para medir a absorvância.(B) selecionar pelo espectro de absorção o valor mínimo da absorvância.(C) selecionar pelo espectro de absorção o valor máximo datransmitância.(D) escolher pelo espectro de absorção o valor máximo da absorvância.(E) utilizar célula cilíndrica de vidro para medir a transmitância.

07. (Especialista em Saúde – Químico/FGV/MT/2015) A concentraçãode um determinado corante industrial em uma solução aquosapode ser determinada utilizando a técnica de espectroscopia deultravioleta/visível. Em condições experimentais apropriadas, foramdeterminadas as absorbâncias de soluções aquosas do corante emconcentrações conhecidas, em comprimento de onda de 500 nmnuma cubeta de caminho óptico de 1 cm. Os resultados obtidosestão apresentados na tabela a seguir:

Nas mesmas condições experimentais, no comprimento de ondacorrespondente a 500 nm, uma solução aquosa do mesmo corantecom concentração desconhecida apresentou absorbância igual a 0,72.Considere que, nas condições nas quais os espectros foram obtidos,as amostras obedecem à lei de Lambert-Beer.A concentração da solução (em mol.L-1), nas condições da análisecorresponde a(A) 1,7x10-4

(B) 2,3x10-4

(C) 2,9x10-4

(D) 3,5x10-4

(E) 4,0x10-4

08. (Iades/CRQ XXI/ES/2014) Com relação à espectrofotometriaultravioleta/visível e às leis que regem a teoria envolvida, assinale aalternativa correta.(A) A intensidade da luz monocromática transmitida aumentaexponencialmente com a espessura do corpo homogêneo.(B) A absorbância é a capacidade de uma molécula de absorver energia.(C) O deslocamento da absorção para um comprimento de onda menordevido a efeitos de substituição no solvente é denominadohipsocrômico.(D) Quando se deseja realizar análises espectrofotométricas na faixa de180-370 nm, utilizam-se lâmpadas de tungstênio-halogênio.(E) O grupamento insaturado covalente responsável pela absorçãoeletrônica é denominado auxocromo.

GABARITOSEspectrometria de Absorção na Região do Ultravioleta e Visível

01. C 02. C 03. B 04. A 05. B 06. D 07. B 08. C