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CO-FINANCIAMENTO: Fundo Social Europeu e Estado Português
NOME DO CURSO
2009/ 2010
Módulo: MÉTODOS INSTRUMENTAIS DE ANÁLISE
Sub -Tema: Métodos Espectrofotométricos
Formador(es): Cristina Couto
Análise quantitativa
• Métodos Químicos (Clássicos):
 (Volumetria)
 (Gravimetria)
• Métodos Instrumentais
Métodos Instrumentais
Espectrais Electroanalíticos Separativos
Relação entre o sinal analítico
e a concentração do analito
Métodos Instrumentais
Espectrais Electroanalíticos Separativos
Mede-se a radiação
electromagnética
Envolve
um sinal eléctrico
Envolve
uma separação
Absorvida
Emitida
Difractada
Potencial
Condutância
Em fase gasosa
Em fase líquida
Podem ser
detectados pelos
métodos anteriores
Métodos Instrumentais
Espectrais Electroanalíticos Separativos
EAM (UV/Vis)
Turbidimetria
EAA
EEA (FEC)
Potenciometria
Condutimetria
GC
HPLC
 Espectrofotometria de Absorção Molecular –
EAM (UV/Vis)
Turbidimetria
 Espectrofotometria de Absorção Atómica – EAA
 Atomização com chama
 Atomização com câmara de
grafite
 Espectrofotometria de Emissão Atómica – EEA
 Emissão com chama (FEC)
 Emissão com plasma (ICP)
Métodos Espectrofotométricos
Espectrofotometria de
Absorção Molecular
UV/Vis
• Detecção por EAM
EAM UV/Vis – Absorção da
radiação electromagnética por
espécies moleculares presentes na
amostra Interacção da
matéria com a
radiação
electromagnética
• Propriedades electromagnéticas daPropriedades electromagnéticas da
radiaçãoradiação
Natureza ondulatória Natureza corpuscular
Reflexão
Refracção
Equação de Planck: E = h.ν
E - energia (J); h - constante de Planck = 6,624E-34
(J.s); ν - frequência (s-1
)
Absorção
Emissão
Radiação
electromagnética
Parâmetros
ondulatórios
tempo
período (Τ)
Amplitude (A)
espaço
comprimento de onda (λ)
Comprimento de onda (λ) : distância entre dois pontos
consecutivos na mesma fase de vibração; expresso em metros (m)
E = h.ν = h.c/λ
Espectro electromagnético
Zona do visível
Espectro
electromagnético
Zona do visível
Sub-zona do
espectro
Comprimento de onda
(valores limite) (nm) Côr complementar
Violeta 400-435 Verde-amarelo
Azul 435-500 Amarelo
Verde 500-580 Vermelho
Amarelo 580-595 Azul
Laranja 595-610 Azul-esverdeado
Vermelho 610-700 Azul-verde
Espectros de absorção
Riscas Abs. Atómica
(nº limitado de frequências
absorvidas)
Bandas Abs. Molecular
(maior nº de estados de
energia)
Átomo
Molécula
Energia E1
E0
∆E = h.ν
Absorvância
λ(nm)
Absorvância
λ(nm)
Absorvância
λ(nm)
Aspectos quantitativos
e terminologia
I0 I
I0 – Radiação incidente
I – Radiação emergente
A radiação emergente é sempre igual ou
menor que a radiação incidente
Lei de Lambert – Bouguer –
Beer
LEI DE BEERLEI DE BEER
A = a.b.C
I0 I
A – Absorvância
a – Absortividade (cm-1
g-1
l)
b – Percurso óptico (cm)
C – Concentração (g/l)
quando C vem em mol/l
então a = ε - Absortividade molar
(cm-1
mol-1
l)
Transmitância
Transmitância T = I/I0
% de Transmitância %T = (I/I0)*100
Absorvância A = log (I0/I)
A = - log T; T = 10-A
I0 – Radiação incidente
I – Radiação emergente
A = log (100/%T) = 2 – log (%T)
• Exercício 1
• Exercício 2
Desvios à Lei de Beer
A lei de Beer refere o comportamento
ideal de uma solução quando
atravessada por um feixe de energia
radiante, o que na prática é
impossível fixar
– Desvios Reais, Químicos ou Físicos
Desvios à Lei de Beer
Desvios Reais – desvios à linearidade resultantes do
uso de:
 soluções concentradas do analito;
 soluções diluídas do analito e concentradas em
electrólitos.
Desvios Químicos – a causa encontra-se no próprio
sistema a analisar (a espécie absorvente sofre
associação, dissociação ou reacção com outras
espécies presentes em solução gerando produtos que
absorvem de uma forma diferente do analito)
 A ocorrência dos desvios químicos é controlada
fixando o pH, a força iónica, a concentração de outras
espécies presentes.
Desvios à Lei de Beer
Desvios Físicos ou Instrumentais – a causa é
inerente aos instrumentos com os quais se opera:
 Uso de radiação não monocromática;
 Reflexão da radiação incidente;
 Deficiente estado de conservação das faces de
incidência das células que suportam a amostra;
 Não paralelismo da radiação incidente.
Desvios à Lei de Beer
1 - Verifica-se a lei de Beer
2 - Desvio negativo
3 - Desvio positivo
1
3
2Absorvância
Concentração
• Análise Quantitativa
A metodologia deve obedecer à lei de
Beer na mais ampla possível gama de
concentrações
Quando a espécie a determinar é
pouco ou nada absorvente deve ser
transformada
 Reacção de desenvolvimento de cor
(derivatização)
Ex. crómio, ferro, etc
• Análise Quantitativa
Método da curva de calibração
(padrão externo)
Método da adição de padrão
Método absoluto
Método da curva de
calibração (padrão externo)
preparação de padrões de concentrações C1, C2,
C3, ... Cn, a que correspondem valores de
absorvância medidos A1, A2, A3, ... An
C1
A1
C2
A2
A3
An
C3 Cn
Ax
Cx
ab
A =
a.b.C
referente à
amostra
• Exercício 4
• Exercício 5
• Exercício 6
• Exercício 7
Método da Adição de padrão
Amostra de composição
desconhecida e/ou complexa
Espécie absorvente presente
em concentrações muito baixas
Não é fiável utilizar o método da curva de
calibração
Método da Adição de padrão
Amostra
problema Cx
Cx+C1 Cx+C2 Cx+C3 Cx+Cn
Amostra problema acrescida de
uma concentração C1, C2,...Cn
A2
A1
An
A3
C1
+
Cx
C2
+
Cx
C3
+
Cx
Cn
+
Cx
Cx
Pode-se medir o valor de Ax correspondente a Cx
Método absoluto
Aplicação directa da lei de Beer
A = abC
O valor a (absortividade) está
tabelado
 b (percurso óptico) é conhecido
 A (absorvância) é medida
Obtenção do valor de C
(concentração)
• Exercício 11
• Exercício 12
• Exercício 13
Titulações espectrofotométricas
Tem que obedecer à Lei de Beer
 Facilita a detecção do ponto final
 A variação da absorvância é provocada pela
adição de titulante e pela variação de volume
de titulado
Titulações espectrofotométricas
A
B
A + B AB
A
V
εA> 0
εB = 0
εAB = 0
A curva de titulação depende da absortividade das
espécies envolvidas na titulação e da
absortividade dos produtos de reacção
Instrumentos usados em
espectroscopia de UV/VIS
 Fotómetros
 O λ usado nas análises é
seleccionado de modo
discreto ou descontínuo;
 A selecção do λ usado é
efectuada por filtros que
limitam a radiação
incidente a uma
determinada banda de
comprimentos de onda.
 Espectrofotómetros
 O λ usado nas análises é
seleccionado em gamas
limitadas, de forma
contínua e variável em toda
a zona do espectro;
 A selecção do λ usado é
efectuado por um
monocromador.
Espectrofotómetros de UV/VIS
Espectrofotómetros: incluem monocromadores que
permitem fazer incidir radiação com uma banda de
comprimentos de onda muito estreita
Componentes de um
espectrofotómetro
I0 I AMPDET
b
0.841
Monocromador Compartimento de
células
Detector
Registador
Fonte de
radiação
Fontes de radiação
electromagnética
• Deve produzir um feixe de radiação com
intensidade suficiente para proporcionar a
medida
• Pode ter mais que uma fonte emissora
• O feixe deve ser estável
Fontes de radiação
electromagnética
Zona do visível: lâmpada de tungsténio de
filamento incandescente
Zona ultra-violeta: lâmpada de descarga
eléctrica de hidrogénio ou de deutério
Selectores de comprimento de
onda
São constituídos por:
Fendas de entrada e saída da
REM ajustáveis ( reduzem e fixam
as dimensões do feixe de radiação)
Lentes ou espelhos colimadores
(focam o feixe de radiação)
Unidades de dispersão da REM
• Unidade de dispersão
 Componente mais importante do
monocromador que separa a radiação
policromática nos diversos comprimentos
de onda
Prismas
Redes de difracção
Fenda de
entrada
Fenda de
saída
Rede de
difracção
Espelhos
colimadores
λ1 λ2
Prisma
Rede de difracção
• Compartimento de células
Deve garantir um elevado grau
de estanquicidade à luz
ambiente
Pode ter mais que um tipo de
suporte de células
• Compartimento de células
Zona do visível: células de vidro ou de
plástico transparente
Zona ultra-violeta: células de quartzo, de
sílica fundida ou de plástico transparente
às radiações UV
• Sistema de detecção
Detector
Amplificador
Medidor do sinal eléctrico
amplificado
O sinal eléctrico deve ser uma função
linear da intensidade da radiação
Tipos de espectrofotómetros
 Feixe simples - sempre que se varia o
comprimento de onda, é necessário
ajustar o zero de absorvância, porque a
sensibilidade do detector depende do
comprimento de onda: análise
quantitativa (a um só λ)
 Feixe duplo - o feixe de radiação é
dividido em dois feixes: um atravessa
uma célula de referência e o outro
atravessa a célula contendo a amostra
• Feixe Simples
Modo de utilizaçãoModo de utilização::
1 - Depois de ligar o equipamento, esperar cerca de ½ hora, para
garantir a estabilização térmica dos componentes eléctricos.
2 - Procede-se ao acerto do 0 de absorvância ou 100%T colocando no
trajecto óptico uma célula com o “branco” (solução com composição
semelhante à da amostra em que está ausente a espécie a determinar)
3 - Procede-se à leitura de soluções de calibração e amostras
utilizando a mesma célula do “branco”
As células devem ser colocadas na
mesma posição ou com a mesma
face para a REM incidente.
 Feixe Simples
• Duplo Feixe
Apresentam duas vantagensvantagens importantes:
 O sinal do branco e da amostra são comparados em simultâneo,
não sendo necessária a estabilização térmica do equipamento
 Possibilitam o traçado dos espectros de modo automático:
1 - as duas células são preenchidas com o “branco”. O equipamento
corrige todos os valores de absorvância para 0.
2 - substitui-se a solução do branco pela amostra e procede-se ao
traçado do espectro.
Turbidimetria
Turbidimetria
• Baseia-se na dispersão da radiação pelas partículas
de matéria
• Quando a luz passa através de um meio
transparente em que existe uma suspensão de
partículas sólidas, parte da radiação é dispersada
em todas as direcções o que confere um aspecto
turvo à amostra.
• A diminuição da intensidade de um feixe, como
consequência da dispersão de radiação pelas
partículas constitui a base dos métodosbase dos métodos
turbidimétricos.turbidimétricos.
A intensidade de radiação que aparece
em qualquer ângulo depende:
• número de partículas
• tamanho e forma das partículas
• índices de refracção relativos das
partículas e do meio
• comprimento de onda da radiação
Turbidimetria
Turbidimetria
• Na turbidimetriaturbidimetria é medida a radiação que
atinge um detector colocado na direcção
do feixe de radiação
• Na nefelometrianefelometria é medida a radiação que
atinge um detector colocado com um
ângulo de 45 ou 90º em relação ao feixe
de radiação
Turbidimetria
• Os métodos turbidimétricos são
aplicáveis a suspensões sem cor e
opacas que não apresentam
absorção selectiva da radiação
• A turbidimetria tem uma sensibilidade
de 0,05 a 0,5 mg por 100 ml
Turbidimetria
Características das suspensões:
• Baixa solubilidade
• Elevada velocidade de formação
• Boa estabilidade
• Grande opacidade
Turbidimetria
Aplicação:
• Amostras gasosas, líquidas ou sólidas
• Estudos de poluição do ar e da água
HCl
(1:200)
H2SO4BaSO4Ba
HNO3 dil.NaClAgClAg
Comp.sol.ReagenteSuspensãoElemento
HCl
(1:200)
H2SO4BaSO4Ba
HNO3 dil.NaClAgClAg
Comp.sol.ReagenteSuspensãoElemento
Turbidimetria
Método analítico:
• As curvas de calibração são geralmente
empíricas pois dependem não só da
concentração como também do
tamanho das partículas
• A lei de Beer pode ser aplicada num
curto intervalo de concentrações e
normalmente é necessário o uso de
estabilizantes
Turbidimetria
Método da curva de calibração:Método da curva de calibração:
• A turvação de uma amostra é expressa em NTU
(nephlometric turbidity units)
• Por convenção, uma suspensão de 5 g de sulfato de
hidrazina e 50 g de hexametilenotetramina num 1l de
água destilada apresenta 4000 NTU
Turbidimetria
• Calibração prévia do
turbidímetro nefelométrico
com soluções padrão de
formazina.
• Leitura directa dos NTU das
suspensões em estudo.
Regra geral os turbidímetros nefelométricos
permitem leituras máximas de 1000 NTU, assim
caso as suspensões se apresentem demasiado
turvas é necessário proceder a diluições.
Espectrofotometria de Absorção
Atómica - EAA
Espectrofotometria de Absorção
Atómica - EAA
• Aspectos Gerais
 A EAA é uma técnica analítica muito utilizada quando as
concentrações do analito são muito baixas: ppm; ppb
 Conceito base: absorção da radiação electromagnética por
átomos de um determinado elemento num conjunto limitado
de comprimentos de onda
 Nesta técnica a solução em análise é vaporizada e
posteriormente atomizada: chama ou forno de grafite
Espectrofotometria de Absorção
Atómica - EAA
Abs
λ
λ1λ2λ3
0
Espectros
descontínuos
(riscas)
Abs
λ
λ1λ2λ3
0
Excitação
λ1
λ2
λ3
Espectrofotometria de Absorção
Atómica - EAA
λ1
λ1
λ2
λ3
E3
E2
E1
E0
E0 = Estado
fundamental
E1 = Estado
excitado
Abs
λ
λ1λ2λ3
0
 Absorção
 O sinal medido é absorvância
 Lei de Lambert-Beer
Quando um feixe de luz monocromático paralelo incide num meio
absorvente, o decréscimo de energia radiante é proporcional à
trajectória através do meio (b) e da quantidade da espécie
absorvente (C)
A = abC
Nota: No caso concreto da absorção atómica por chama, b corresponde à largura da
chama
Espectrofotometria de Absorção
Atómica - EAA
Espectrofotometria de Absorção
Atómica por chama
• Funcionamento
● A amostra em solução é aspirada como uma neblina fina
(aerossol) para uma chama onde é convertida em vapor atómico
(átomos livres)
● Os gases da chama servem para atomizar a amostra
● A maioria dos átomos mantém-se no estado fundamental
podendo absorver radiação de comprimento de onda conveniente
● As transições ocorrem passando o átomo do estado fundamental
para um estado energético mais elevado (excitado), caso a
energia da fonte externa o permita
Modulador
DET AMP
Nebulizador
Queimador
T = I/I0
Abs = log I0/I
Lâmpada de
cátodo ôco Monocromador
I0 I
Espectrofotometria de Absorção
Atómica por chama
• Atomização
Energia
● Atomização por chama
Espectrofotometria de Absorção
Atómica por chama
• Etapas do processo de atomização por
chama
aspiração da amostra
formação do aerossol
formação do vapor atómico
absorção da radiação electromagnética
transições energéticas
Espectrofotometria de Absorção
Atómica por chama
Etapas do processo de atomização por chama
Evaporação do
solvente
1
Nebulizador
Queimador
Evaporação dos
solutos
2
Absorção de
radiação (excitação)
4
Quebra de
ligações
3
• Atomização por chama
 A amostra é atomizada, numa chama, depois de aspirada através de
um nebulizador (aerossol) para a câmara de mistura, onde é
misturada com o combustível e o oxidante
 Parte dos átomos formados pode combinar-se com átomos ou
radicais provenientes da chama ou da solução que continha os
elementos a determinar
 Os átomos neutros (a maior parte, no estado fundamental) podem
absorver radiação incidente específica
Espectrofotometria de Absorção
Atómica por chama
• Atomização por chama
 Principais tipos de chamas
Combustível Comburente Temperatura, ºC
Propano Ar 1925
Propano Oxigénio 2800
Hidrogénio Ar 2000-2050
Acetileno Ar 2100-2400
Acetileno Oxigénio 3050-3150
Acetileno Oxido nitroso 2600-2800
Espectrofotometria de Absorção
Atómica por chama
• Atomização por chama
 Características da chama
 Temperatura
 Carácter oxidante/redutor
 Velocidade de propagação
 Estabilidade
 Espectro não interfira com
os valores de absorção
A
B
A - zona de temperatura máxima
B - cone exterior
Espectrofotometria de Absorção
Atómica por chama
• Atomização por chama
 Transformações durante a vaporização
 Eliminação do solvente e formação de sais do elemento com a
possibilidade de formação de compostos intermédios
 Recombinação de átomos com outros átomos ou radicais
 Ionização de alguns átomos
 A maior parte dos átomos livres está no estado fundamental
 Regresso ao estado fundamental de átomos excitados
Espectrofotometria de Absorção
Atómica por chama
• Equipamento
 Os equipamentos usados são vulgarmente designados por:
Espectrofotómetros de Absorção Atómica e são muito
semelhantes aos Espectrofotómetros de UV/Vis.
• Componentes de um EAA
 Fonte emissora de radiação
 Dispositivo de vaporização
 Monocromador
 Detector de radiação
 Sistema de amplificação e medição do sinal
Espectrofotometria de Absorção
Atómica por chama
• Componentes básicos de um EAA
Fonte emissora de radiação
- Emissores de riscas, isto é bandas de emissão
muito estreitas 0,001 nm
- Emissores de banda contínua, bandas com pelo
menos 0,008 nm
Espectrofotometria de Absorção
Atómica por chama
• Componentes básicos de um EAA
Fonte emissora de radiação
 Emissores de riscas
lâmpada de cátodo ôco
lâmpada de descarga de vapor
lâmpada de descarga sem eléctrodo
lâmpada de cátodo de intensidade elevada
Espectrofotometria de Absorção
Atómica por chama
• Componentes básicos de um EAA
 Fonte emissora de radiação
Lâmpadas de cátodo oco
(Fonte de emissão mais usada)
-Constituída por um ânodo e um cátodo que contém o elemento ao
qual a lâmpada se destina:
-Hermeticamente fechados numa atmosfera de um gás monoatómico
ultra puro , néon ou árgon
-Só é possível analisar um elemento de cada vez
-É necessário substituir a lâmpada sempre que se analisam
elementos diferentes
-Requerem uma fonte de tensão muito estável
Espectrofotometria de Absorção
Atómica por chama
• Componentes básicos de um EAA
 Fonte emissora de radiação
Lâmpadas multielemento
- Têm mais do que um elemento
- Mais caras que as monoelemento, mas mais económicas que o
somatório das várias lâmpadas
- O cátodo é constituído por amálgamas dos elementos ou compostos
dos elementos
- Apresentam intensidades de riscas mais baixas
- Requerem mais do monocromador
- Vantagens económicas ilusórias, por vezes
Espectrofotometria de Absorção
Atómica por chama
• Componentes básicos de um EAA
 Atomizador de chama – nebulizador/queimador
- Converte a solução em vapor atómico em consequência da
acção conjunta do nebulizador e do queimador
- A amostra, na forma líquida, é transformada em gotículas no
nebulizador, sendo estas posteriormente encaminhadas para a
chama
- Para um aquecimento mais rápido
da amostra esta é dividida em
partículas muito pequenas - aerossol
o que aumenta a superfície de
transferência
Espectrofotometria de Absorção
Atómica por chama
• Componentes básicos de um EAA
 Atomizador de chama – eficiência do nebulizador
 Caudal de aspiração
 Tensão superficial da solução
 Densidade
 Viscosidade
 Tamanho e geometria
Espectrofotometria de Absorção
Atómica por chama
• Componentes básicos de um EAA
 Queimador – fluxo laminar ou pré-mistura
A cabeça do queimador é constituída por uma série de
orifícios ou por uma fenda onde se dá a queima
 Chamas de pequena velocidade de combustão
 Ar-propano
 Ar-acetileno
 Óxido nitroso-acetileno
Espectrofotometria de Absorção
Atómica por chama
• Componentes básicos de um EAA
 Monocromador
 Isola os comprimentos de onda usados na análise
 Deve fazer a distinção entre a risca seleccionada e outras
eventualmente próximas
 Devem ter transmitâncias elevadas para não interferir no LD
 Devem cobrir uma gama de trabalho entre os 200 nm e 850 nm
Espectrofotometria de Absorção
Atómica por chama
• Componentes básicos de um EAA
 Detector
 A energia radiante é detectada por fotomultiplicadores
 A radiação incidente no detector pode decompor-se em:
 radiação da fonte emissora não absorvida
 radiação proveniente de átomos do elemento no regresso ao
estado fundamental
 radiação proveniente da chama
 difusão da radiação incidente em partículas existentes
A modulação do sinal emitido pela fonte emissora permite
ultrapassar este problema
Espectrofotometria de Absorção
Atómica por chama
• Atomização por chama
 Interferências
 Partículas presentes na chama - difracção da radiação
gotículas não evaporadas
partículas salinas não vaporizadas
 Ligações entre os átomos metálicos na chama
a outros átomos idênticos
ao oxigénio
a constituintes da chama
 Ionização dos átomos
 Reacção com componentes presentes e formação de compostos de difícil
vaporização
Espectrofotometria de Absorção
Atómica por chama
• Preparação das Amostras
Solubilização da amostra
uso de reagentes muito puros, incluindo a H2O
Material muito bem lavado
Material adequado para guardar amostras e padrões
Manuseamento muito cuidadoso
Boa conservação dos padrões
Espectrofotometria de Absorção
Atómica por chama
• Aplicações da EAA
• Determinação da concentração total de elementos
químicos em amostras (especialmente metais)
• Método sensível, com boa reprodutibilidade e com limites
de detecção relativamente baixos (mg/L)
• Análise quantitativa e selectiva sem necessidade de
separação dos componentes da amostra
• Amostras líquidas ou sólidas (solubilizadas)
Espectrofotometria de Absorção
Atómica por chama
• Exemplos
 Determinação de cobre em vinhos pelo método da
adição de padrão
 Determinação de cobre em águas pelo método da
adição de padrão
 Determinação de magnésio em cervejas pelo método
da curva de calibração
Espectrofotometria de Absorção
Atómica por chama
• A absorção atómica também pode ser sem
chama, utilizando uma câmara de grafite
• Uma câmara de grafite é um pequeno tubo
cilíndrico que é aberto em ambos os lados e que
possui uma zona central que permite a
introdução da amostra
• Um pequeno volume de amostra é injectado
– Amostra líquida, utilizando uma micropipeta
• O tubo tem 5 cm de comprimento e um diâmetro
interno inferior a 1cm
• Dá-se a sua atomização à custa de uma corrente
eléctrica entre dois eléctrodos ligados aos
extremos da câmara
– Atomizador electrotérmico
Espectrofotometria de Absorção
Atómica com atomização
electrotérmica (câmara de grafite)
Espectrofotometria de Absorção
Atómica com atomização
electrotérmica (câmara de grafite)
• Com chama
• Desvantagem de só se
poderem aplicar a soluções
• É necessário um volume
apreciável
• Boa precisão
• Sem chama (câmara de
grafite)
• Pequenos volumes de amostras
• Mais sensibilidade
– 2 a 3 ordens de grandeza
– Maior tempo de estadia dos
átomos
• Aparelhagem mais dispendiosa
• Menor precisão
Espectrofotometria de Absorção
Atómica - EAA
Espectrofotometria de Emissão
Atómica - EEA
Fotometria de Emissão de Chama –
FEC
Fotometria de Emissão Atómica -
FEC
• Aspectos gerais
 É uma técnica analítica utilizada especialmente para determinações
de lítio, sódio e potássio (ppm)
 Conceito base: átomos ou moléculas que se formam numa chama
quando nela é introduzida uma amostra, são levados a um estado
excitado pela colisão térmica com os constituintes dos gases da
chama, havendo emissão de radiação característica do elemento
ou molécula, quando estes retornam ao estado fundamental
Fotometria de Emissão Atómica -
FEC
DET AMP
Nebulizador
Queimador
0.841
Sinal = I (intensidade da radiação
emitida)
Filtro
Fotometria de Emissão Atómica -
FEC
λ1
E0 = Estado
fundamental
E1 = Estado
excitado
λ1
λ2
λ3
E3
E2
E1
E0
λ4
λ5
Abs
λ
λ1λ2λ3
0
λ5λ4
FEC Determinação de Li+, Na+ e K+ ∆E reduzido
Fotometria de Emissão Atómica -
FEC
• Funções da chama
 evaporar o solvente
 produzir o vapor atómico
 excitar os átomos livres
 A temperatura depende da composição da chama, e a
radiação também é condicionada pela composição e
proporção dos gases usados
Fotometria de Emissão Atómica -
FEC
Evaporação do
solvente
1
Evaporação dos
solutos
2
Quebra de
ligações
3
Nebulizador
Queimador
Excitação e Emissão
de radiação
4
Fotometria de Emissão Atómica -
FEC
• Equipamento
• Semelhante ao utilizado em EAA, sendo de assinalar a
ausência no fotómetro de chama, da fonte emissora de
radiação que interactua com a amostra e o
correspondente sincronizador com o sistema de
detecção
Fotometria de Emissão Atómica -
FEC
• Equipamento
 atomizador: - reguladores de pressão
- mecanismo de introdução de amostra na chama
- queimador
 selector de comprimentos de onda: - monocromador
- filtro (FEC)
 sistema de detecção: - detector
- amplificador
- registador
Fotometria de Emissão Atómica -
FEC
Resumindo…
 A fonte de radiação são os átomos do elemento químico
a analisar
 Na chama, a maior parte dos átomos encontra-se no
estado fundamental; apenas os átomos excitados
emitem radiação (população minoritária)
 A chama é a fonte de excitação dos átomos
Fotometria de Emissão Atómica -
FEC
 A radiação emitida pela passagem dos átomos do
estado excitado ao fundamental é seleccionada no
filtro/monocromador
 O sinal medido é a Intensidade de Emissão
(proporcional à concentração de átomos na chama)
Fotometria de Emissão Atómica -
FEC
Resumindo…
Amplificador
e leitura
Filtro /
Monocromador
Detector-
Átomos
Fotometria de Emissão Atómica -
FEC
• Aplicações
 Determinação da concentração total de elementos químicos: K+
, Na+
e Li+
em amostras.
 Método sensível, com boa reprodutibilidade e com LD relativamente
baixos – ppm
 Análise quantitativa e selectiva sem necessidade de separação dos
componentes da amostra.
 É mais sensível na determinação dos metais alcalinos.
Fotometria de Emissão Atómica -
FEC
• Aplicações
Determinação de potássio em vinho do
Porto pelo método da curva de calibração.
Determinação do potássio em vinho do
Porto pelo método da adição de padrão.
Determinação de sódio solúvel e sódio
disponível numa amostra de solo.
Comparação entre EAA e
FEC
 Vantagens da EAA vs FEC
 A variação da temperatura da chama afecta pouco a
população de átomos no estado fundamental;
 A razão sinal/ruído é menor;
 As interferências espectrais são menores;
 Sensibilidade do método é geralmente maior.

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  • 1. CO-FINANCIAMENTO: Fundo Social Europeu e Estado Português NOME DO CURSO 2009/ 2010 Módulo: MÉTODOS INSTRUMENTAIS DE ANÁLISE Sub -Tema: Métodos Espectrofotométricos Formador(es): Cristina Couto
  • 2. Análise quantitativa • Métodos Químicos (Clássicos):  (Volumetria)  (Gravimetria) • Métodos Instrumentais
  • 3. Métodos Instrumentais Espectrais Electroanalíticos Separativos Relação entre o sinal analítico e a concentração do analito
  • 4. Métodos Instrumentais Espectrais Electroanalíticos Separativos Mede-se a radiação electromagnética Envolve um sinal eléctrico Envolve uma separação Absorvida Emitida Difractada Potencial Condutância Em fase gasosa Em fase líquida Podem ser detectados pelos métodos anteriores
  • 5. Métodos Instrumentais Espectrais Electroanalíticos Separativos EAM (UV/Vis) Turbidimetria EAA EEA (FEC) Potenciometria Condutimetria GC HPLC
  • 6.  Espectrofotometria de Absorção Molecular – EAM (UV/Vis) Turbidimetria  Espectrofotometria de Absorção Atómica – EAA  Atomização com chama  Atomização com câmara de grafite  Espectrofotometria de Emissão Atómica – EEA  Emissão com chama (FEC)  Emissão com plasma (ICP) Métodos Espectrofotométricos
  • 8. • Detecção por EAM EAM UV/Vis – Absorção da radiação electromagnética por espécies moleculares presentes na amostra Interacção da matéria com a radiação electromagnética
  • 9. • Propriedades electromagnéticas daPropriedades electromagnéticas da radiaçãoradiação
  • 10. Natureza ondulatória Natureza corpuscular Reflexão Refracção Equação de Planck: E = h.ν E - energia (J); h - constante de Planck = 6,624E-34 (J.s); ν - frequência (s-1 ) Absorção Emissão Radiação electromagnética
  • 11. Parâmetros ondulatórios tempo período (Τ) Amplitude (A) espaço comprimento de onda (λ) Comprimento de onda (λ) : distância entre dois pontos consecutivos na mesma fase de vibração; expresso em metros (m) E = h.ν = h.c/λ
  • 13. Espectro electromagnético Zona do visível Sub-zona do espectro Comprimento de onda (valores limite) (nm) Côr complementar Violeta 400-435 Verde-amarelo Azul 435-500 Amarelo Verde 500-580 Vermelho Amarelo 580-595 Azul Laranja 595-610 Azul-esverdeado Vermelho 610-700 Azul-verde
  • 14. Espectros de absorção Riscas Abs. Atómica (nº limitado de frequências absorvidas) Bandas Abs. Molecular (maior nº de estados de energia) Átomo Molécula Energia E1 E0 ∆E = h.ν Absorvância λ(nm) Absorvância λ(nm) Absorvância λ(nm)
  • 15. Aspectos quantitativos e terminologia I0 I I0 – Radiação incidente I – Radiação emergente A radiação emergente é sempre igual ou menor que a radiação incidente
  • 16. Lei de Lambert – Bouguer – Beer LEI DE BEERLEI DE BEER A = a.b.C I0 I A – Absorvância a – Absortividade (cm-1 g-1 l) b – Percurso óptico (cm) C – Concentração (g/l) quando C vem em mol/l então a = ε - Absortividade molar (cm-1 mol-1 l)
  • 17. Transmitância Transmitância T = I/I0 % de Transmitância %T = (I/I0)*100 Absorvância A = log (I0/I) A = - log T; T = 10-A I0 – Radiação incidente I – Radiação emergente A = log (100/%T) = 2 – log (%T)
  • 18. • Exercício 1 • Exercício 2
  • 19. Desvios à Lei de Beer A lei de Beer refere o comportamento ideal de uma solução quando atravessada por um feixe de energia radiante, o que na prática é impossível fixar – Desvios Reais, Químicos ou Físicos
  • 20. Desvios à Lei de Beer Desvios Reais – desvios à linearidade resultantes do uso de:  soluções concentradas do analito;  soluções diluídas do analito e concentradas em electrólitos. Desvios Químicos – a causa encontra-se no próprio sistema a analisar (a espécie absorvente sofre associação, dissociação ou reacção com outras espécies presentes em solução gerando produtos que absorvem de uma forma diferente do analito)  A ocorrência dos desvios químicos é controlada fixando o pH, a força iónica, a concentração de outras espécies presentes.
  • 21. Desvios à Lei de Beer Desvios Físicos ou Instrumentais – a causa é inerente aos instrumentos com os quais se opera:  Uso de radiação não monocromática;  Reflexão da radiação incidente;  Deficiente estado de conservação das faces de incidência das células que suportam a amostra;  Não paralelismo da radiação incidente.
  • 22. Desvios à Lei de Beer 1 - Verifica-se a lei de Beer 2 - Desvio negativo 3 - Desvio positivo 1 3 2Absorvância Concentração
  • 23. • Análise Quantitativa A metodologia deve obedecer à lei de Beer na mais ampla possível gama de concentrações Quando a espécie a determinar é pouco ou nada absorvente deve ser transformada  Reacção de desenvolvimento de cor (derivatização) Ex. crómio, ferro, etc
  • 24. • Análise Quantitativa Método da curva de calibração (padrão externo) Método da adição de padrão Método absoluto
  • 25. Método da curva de calibração (padrão externo) preparação de padrões de concentrações C1, C2, C3, ... Cn, a que correspondem valores de absorvância medidos A1, A2, A3, ... An C1 A1 C2 A2 A3 An C3 Cn Ax Cx ab A = a.b.C referente à amostra
  • 26. • Exercício 4 • Exercício 5 • Exercício 6 • Exercício 7
  • 27. Método da Adição de padrão Amostra de composição desconhecida e/ou complexa Espécie absorvente presente em concentrações muito baixas Não é fiável utilizar o método da curva de calibração
  • 28. Método da Adição de padrão Amostra problema Cx Cx+C1 Cx+C2 Cx+C3 Cx+Cn Amostra problema acrescida de uma concentração C1, C2,...Cn A2 A1 An A3 C1 + Cx C2 + Cx C3 + Cx Cn + Cx Cx Pode-se medir o valor de Ax correspondente a Cx
  • 29. Método absoluto Aplicação directa da lei de Beer A = abC O valor a (absortividade) está tabelado  b (percurso óptico) é conhecido  A (absorvância) é medida Obtenção do valor de C (concentração)
  • 30. • Exercício 11 • Exercício 12 • Exercício 13
  • 31. Titulações espectrofotométricas Tem que obedecer à Lei de Beer  Facilita a detecção do ponto final  A variação da absorvância é provocada pela adição de titulante e pela variação de volume de titulado
  • 32. Titulações espectrofotométricas A B A + B AB A V εA> 0 εB = 0 εAB = 0 A curva de titulação depende da absortividade das espécies envolvidas na titulação e da absortividade dos produtos de reacção
  • 33. Instrumentos usados em espectroscopia de UV/VIS  Fotómetros  O λ usado nas análises é seleccionado de modo discreto ou descontínuo;  A selecção do λ usado é efectuada por filtros que limitam a radiação incidente a uma determinada banda de comprimentos de onda.  Espectrofotómetros  O λ usado nas análises é seleccionado em gamas limitadas, de forma contínua e variável em toda a zona do espectro;  A selecção do λ usado é efectuado por um monocromador.
  • 34. Espectrofotómetros de UV/VIS Espectrofotómetros: incluem monocromadores que permitem fazer incidir radiação com uma banda de comprimentos de onda muito estreita
  • 35. Componentes de um espectrofotómetro I0 I AMPDET b 0.841 Monocromador Compartimento de células Detector Registador Fonte de radiação
  • 36. Fontes de radiação electromagnética • Deve produzir um feixe de radiação com intensidade suficiente para proporcionar a medida • Pode ter mais que uma fonte emissora • O feixe deve ser estável
  • 37. Fontes de radiação electromagnética Zona do visível: lâmpada de tungsténio de filamento incandescente Zona ultra-violeta: lâmpada de descarga eléctrica de hidrogénio ou de deutério
  • 38. Selectores de comprimento de onda São constituídos por: Fendas de entrada e saída da REM ajustáveis ( reduzem e fixam as dimensões do feixe de radiação) Lentes ou espelhos colimadores (focam o feixe de radiação) Unidades de dispersão da REM
  • 39. • Unidade de dispersão  Componente mais importante do monocromador que separa a radiação policromática nos diversos comprimentos de onda Prismas Redes de difracção Fenda de entrada Fenda de saída Rede de difracção Espelhos colimadores λ1 λ2 Prisma Rede de difracção
  • 40. • Compartimento de células Deve garantir um elevado grau de estanquicidade à luz ambiente Pode ter mais que um tipo de suporte de células
  • 41. • Compartimento de células Zona do visível: células de vidro ou de plástico transparente Zona ultra-violeta: células de quartzo, de sílica fundida ou de plástico transparente às radiações UV
  • 42. • Sistema de detecção Detector Amplificador Medidor do sinal eléctrico amplificado O sinal eléctrico deve ser uma função linear da intensidade da radiação
  • 43. Tipos de espectrofotómetros  Feixe simples - sempre que se varia o comprimento de onda, é necessário ajustar o zero de absorvância, porque a sensibilidade do detector depende do comprimento de onda: análise quantitativa (a um só λ)  Feixe duplo - o feixe de radiação é dividido em dois feixes: um atravessa uma célula de referência e o outro atravessa a célula contendo a amostra
  • 45. Modo de utilizaçãoModo de utilização:: 1 - Depois de ligar o equipamento, esperar cerca de ½ hora, para garantir a estabilização térmica dos componentes eléctricos. 2 - Procede-se ao acerto do 0 de absorvância ou 100%T colocando no trajecto óptico uma célula com o “branco” (solução com composição semelhante à da amostra em que está ausente a espécie a determinar) 3 - Procede-se à leitura de soluções de calibração e amostras utilizando a mesma célula do “branco” As células devem ser colocadas na mesma posição ou com a mesma face para a REM incidente.  Feixe Simples
  • 46. • Duplo Feixe Apresentam duas vantagensvantagens importantes:  O sinal do branco e da amostra são comparados em simultâneo, não sendo necessária a estabilização térmica do equipamento  Possibilitam o traçado dos espectros de modo automático: 1 - as duas células são preenchidas com o “branco”. O equipamento corrige todos os valores de absorvância para 0. 2 - substitui-se a solução do branco pela amostra e procede-se ao traçado do espectro.
  • 48. Turbidimetria • Baseia-se na dispersão da radiação pelas partículas de matéria • Quando a luz passa através de um meio transparente em que existe uma suspensão de partículas sólidas, parte da radiação é dispersada em todas as direcções o que confere um aspecto turvo à amostra. • A diminuição da intensidade de um feixe, como consequência da dispersão de radiação pelas partículas constitui a base dos métodosbase dos métodos turbidimétricos.turbidimétricos.
  • 49. A intensidade de radiação que aparece em qualquer ângulo depende: • número de partículas • tamanho e forma das partículas • índices de refracção relativos das partículas e do meio • comprimento de onda da radiação Turbidimetria
  • 50. Turbidimetria • Na turbidimetriaturbidimetria é medida a radiação que atinge um detector colocado na direcção do feixe de radiação • Na nefelometrianefelometria é medida a radiação que atinge um detector colocado com um ângulo de 45 ou 90º em relação ao feixe de radiação
  • 51. Turbidimetria • Os métodos turbidimétricos são aplicáveis a suspensões sem cor e opacas que não apresentam absorção selectiva da radiação • A turbidimetria tem uma sensibilidade de 0,05 a 0,5 mg por 100 ml
  • 52. Turbidimetria Características das suspensões: • Baixa solubilidade • Elevada velocidade de formação • Boa estabilidade • Grande opacidade
  • 53. Turbidimetria Aplicação: • Amostras gasosas, líquidas ou sólidas • Estudos de poluição do ar e da água HCl (1:200) H2SO4BaSO4Ba HNO3 dil.NaClAgClAg Comp.sol.ReagenteSuspensãoElemento HCl (1:200) H2SO4BaSO4Ba HNO3 dil.NaClAgClAg Comp.sol.ReagenteSuspensãoElemento
  • 54. Turbidimetria Método analítico: • As curvas de calibração são geralmente empíricas pois dependem não só da concentração como também do tamanho das partículas • A lei de Beer pode ser aplicada num curto intervalo de concentrações e normalmente é necessário o uso de estabilizantes
  • 55. Turbidimetria Método da curva de calibração:Método da curva de calibração: • A turvação de uma amostra é expressa em NTU (nephlometric turbidity units) • Por convenção, uma suspensão de 5 g de sulfato de hidrazina e 50 g de hexametilenotetramina num 1l de água destilada apresenta 4000 NTU
  • 56. Turbidimetria • Calibração prévia do turbidímetro nefelométrico com soluções padrão de formazina. • Leitura directa dos NTU das suspensões em estudo. Regra geral os turbidímetros nefelométricos permitem leituras máximas de 1000 NTU, assim caso as suspensões se apresentem demasiado turvas é necessário proceder a diluições.
  • 58. Espectrofotometria de Absorção Atómica - EAA • Aspectos Gerais  A EAA é uma técnica analítica muito utilizada quando as concentrações do analito são muito baixas: ppm; ppb  Conceito base: absorção da radiação electromagnética por átomos de um determinado elemento num conjunto limitado de comprimentos de onda  Nesta técnica a solução em análise é vaporizada e posteriormente atomizada: chama ou forno de grafite
  • 59. Espectrofotometria de Absorção Atómica - EAA Abs λ λ1λ2λ3 0 Espectros descontínuos (riscas) Abs λ λ1λ2λ3 0 Excitação λ1 λ2 λ3
  • 60. Espectrofotometria de Absorção Atómica - EAA λ1 λ1 λ2 λ3 E3 E2 E1 E0 E0 = Estado fundamental E1 = Estado excitado Abs λ λ1λ2λ3 0
  • 61.  Absorção  O sinal medido é absorvância  Lei de Lambert-Beer Quando um feixe de luz monocromático paralelo incide num meio absorvente, o decréscimo de energia radiante é proporcional à trajectória através do meio (b) e da quantidade da espécie absorvente (C) A = abC Nota: No caso concreto da absorção atómica por chama, b corresponde à largura da chama Espectrofotometria de Absorção Atómica - EAA
  • 62. Espectrofotometria de Absorção Atómica por chama • Funcionamento ● A amostra em solução é aspirada como uma neblina fina (aerossol) para uma chama onde é convertida em vapor atómico (átomos livres) ● Os gases da chama servem para atomizar a amostra ● A maioria dos átomos mantém-se no estado fundamental podendo absorver radiação de comprimento de onda conveniente ● As transições ocorrem passando o átomo do estado fundamental para um estado energético mais elevado (excitado), caso a energia da fonte externa o permita
  • 63. Modulador DET AMP Nebulizador Queimador T = I/I0 Abs = log I0/I Lâmpada de cátodo ôco Monocromador I0 I Espectrofotometria de Absorção Atómica por chama
  • 64. • Atomização Energia ● Atomização por chama Espectrofotometria de Absorção Atómica por chama
  • 65. • Etapas do processo de atomização por chama aspiração da amostra formação do aerossol formação do vapor atómico absorção da radiação electromagnética transições energéticas Espectrofotometria de Absorção Atómica por chama
  • 66. Etapas do processo de atomização por chama Evaporação do solvente 1 Nebulizador Queimador Evaporação dos solutos 2 Absorção de radiação (excitação) 4 Quebra de ligações 3
  • 67. • Atomização por chama  A amostra é atomizada, numa chama, depois de aspirada através de um nebulizador (aerossol) para a câmara de mistura, onde é misturada com o combustível e o oxidante  Parte dos átomos formados pode combinar-se com átomos ou radicais provenientes da chama ou da solução que continha os elementos a determinar  Os átomos neutros (a maior parte, no estado fundamental) podem absorver radiação incidente específica Espectrofotometria de Absorção Atómica por chama
  • 68. • Atomização por chama  Principais tipos de chamas Combustível Comburente Temperatura, ºC Propano Ar 1925 Propano Oxigénio 2800 Hidrogénio Ar 2000-2050 Acetileno Ar 2100-2400 Acetileno Oxigénio 3050-3150 Acetileno Oxido nitroso 2600-2800 Espectrofotometria de Absorção Atómica por chama
  • 69. • Atomização por chama  Características da chama  Temperatura  Carácter oxidante/redutor  Velocidade de propagação  Estabilidade  Espectro não interfira com os valores de absorção A B A - zona de temperatura máxima B - cone exterior Espectrofotometria de Absorção Atómica por chama
  • 70. • Atomização por chama  Transformações durante a vaporização  Eliminação do solvente e formação de sais do elemento com a possibilidade de formação de compostos intermédios  Recombinação de átomos com outros átomos ou radicais  Ionização de alguns átomos  A maior parte dos átomos livres está no estado fundamental  Regresso ao estado fundamental de átomos excitados Espectrofotometria de Absorção Atómica por chama
  • 71. • Equipamento  Os equipamentos usados são vulgarmente designados por: Espectrofotómetros de Absorção Atómica e são muito semelhantes aos Espectrofotómetros de UV/Vis. • Componentes de um EAA  Fonte emissora de radiação  Dispositivo de vaporização  Monocromador  Detector de radiação  Sistema de amplificação e medição do sinal Espectrofotometria de Absorção Atómica por chama
  • 72. • Componentes básicos de um EAA Fonte emissora de radiação - Emissores de riscas, isto é bandas de emissão muito estreitas 0,001 nm - Emissores de banda contínua, bandas com pelo menos 0,008 nm Espectrofotometria de Absorção Atómica por chama
  • 73. • Componentes básicos de um EAA Fonte emissora de radiação  Emissores de riscas lâmpada de cátodo ôco lâmpada de descarga de vapor lâmpada de descarga sem eléctrodo lâmpada de cátodo de intensidade elevada Espectrofotometria de Absorção Atómica por chama
  • 74. • Componentes básicos de um EAA  Fonte emissora de radiação Lâmpadas de cátodo oco (Fonte de emissão mais usada) -Constituída por um ânodo e um cátodo que contém o elemento ao qual a lâmpada se destina: -Hermeticamente fechados numa atmosfera de um gás monoatómico ultra puro , néon ou árgon -Só é possível analisar um elemento de cada vez -É necessário substituir a lâmpada sempre que se analisam elementos diferentes -Requerem uma fonte de tensão muito estável Espectrofotometria de Absorção Atómica por chama
  • 75. • Componentes básicos de um EAA  Fonte emissora de radiação Lâmpadas multielemento - Têm mais do que um elemento - Mais caras que as monoelemento, mas mais económicas que o somatório das várias lâmpadas - O cátodo é constituído por amálgamas dos elementos ou compostos dos elementos - Apresentam intensidades de riscas mais baixas - Requerem mais do monocromador - Vantagens económicas ilusórias, por vezes Espectrofotometria de Absorção Atómica por chama
  • 76. • Componentes básicos de um EAA  Atomizador de chama – nebulizador/queimador - Converte a solução em vapor atómico em consequência da acção conjunta do nebulizador e do queimador - A amostra, na forma líquida, é transformada em gotículas no nebulizador, sendo estas posteriormente encaminhadas para a chama - Para um aquecimento mais rápido da amostra esta é dividida em partículas muito pequenas - aerossol o que aumenta a superfície de transferência Espectrofotometria de Absorção Atómica por chama
  • 77. • Componentes básicos de um EAA  Atomizador de chama – eficiência do nebulizador  Caudal de aspiração  Tensão superficial da solução  Densidade  Viscosidade  Tamanho e geometria Espectrofotometria de Absorção Atómica por chama
  • 78. • Componentes básicos de um EAA  Queimador – fluxo laminar ou pré-mistura A cabeça do queimador é constituída por uma série de orifícios ou por uma fenda onde se dá a queima  Chamas de pequena velocidade de combustão  Ar-propano  Ar-acetileno  Óxido nitroso-acetileno Espectrofotometria de Absorção Atómica por chama
  • 79. • Componentes básicos de um EAA  Monocromador  Isola os comprimentos de onda usados na análise  Deve fazer a distinção entre a risca seleccionada e outras eventualmente próximas  Devem ter transmitâncias elevadas para não interferir no LD  Devem cobrir uma gama de trabalho entre os 200 nm e 850 nm Espectrofotometria de Absorção Atómica por chama
  • 80. • Componentes básicos de um EAA  Detector  A energia radiante é detectada por fotomultiplicadores  A radiação incidente no detector pode decompor-se em:  radiação da fonte emissora não absorvida  radiação proveniente de átomos do elemento no regresso ao estado fundamental  radiação proveniente da chama  difusão da radiação incidente em partículas existentes A modulação do sinal emitido pela fonte emissora permite ultrapassar este problema Espectrofotometria de Absorção Atómica por chama
  • 81. • Atomização por chama  Interferências  Partículas presentes na chama - difracção da radiação gotículas não evaporadas partículas salinas não vaporizadas  Ligações entre os átomos metálicos na chama a outros átomos idênticos ao oxigénio a constituintes da chama  Ionização dos átomos  Reacção com componentes presentes e formação de compostos de difícil vaporização Espectrofotometria de Absorção Atómica por chama
  • 82. • Preparação das Amostras Solubilização da amostra uso de reagentes muito puros, incluindo a H2O Material muito bem lavado Material adequado para guardar amostras e padrões Manuseamento muito cuidadoso Boa conservação dos padrões Espectrofotometria de Absorção Atómica por chama
  • 83. • Aplicações da EAA • Determinação da concentração total de elementos químicos em amostras (especialmente metais) • Método sensível, com boa reprodutibilidade e com limites de detecção relativamente baixos (mg/L) • Análise quantitativa e selectiva sem necessidade de separação dos componentes da amostra • Amostras líquidas ou sólidas (solubilizadas) Espectrofotometria de Absorção Atómica por chama
  • 84. • Exemplos  Determinação de cobre em vinhos pelo método da adição de padrão  Determinação de cobre em águas pelo método da adição de padrão  Determinação de magnésio em cervejas pelo método da curva de calibração Espectrofotometria de Absorção Atómica por chama
  • 85. • A absorção atómica também pode ser sem chama, utilizando uma câmara de grafite • Uma câmara de grafite é um pequeno tubo cilíndrico que é aberto em ambos os lados e que possui uma zona central que permite a introdução da amostra • Um pequeno volume de amostra é injectado – Amostra líquida, utilizando uma micropipeta • O tubo tem 5 cm de comprimento e um diâmetro interno inferior a 1cm • Dá-se a sua atomização à custa de uma corrente eléctrica entre dois eléctrodos ligados aos extremos da câmara – Atomizador electrotérmico Espectrofotometria de Absorção Atómica com atomização electrotérmica (câmara de grafite)
  • 86. Espectrofotometria de Absorção Atómica com atomização electrotérmica (câmara de grafite)
  • 87. • Com chama • Desvantagem de só se poderem aplicar a soluções • É necessário um volume apreciável • Boa precisão • Sem chama (câmara de grafite) • Pequenos volumes de amostras • Mais sensibilidade – 2 a 3 ordens de grandeza – Maior tempo de estadia dos átomos • Aparelhagem mais dispendiosa • Menor precisão Espectrofotometria de Absorção Atómica - EAA
  • 88. Espectrofotometria de Emissão Atómica - EEA Fotometria de Emissão de Chama – FEC
  • 89. Fotometria de Emissão Atómica - FEC • Aspectos gerais  É uma técnica analítica utilizada especialmente para determinações de lítio, sódio e potássio (ppm)  Conceito base: átomos ou moléculas que se formam numa chama quando nela é introduzida uma amostra, são levados a um estado excitado pela colisão térmica com os constituintes dos gases da chama, havendo emissão de radiação característica do elemento ou molécula, quando estes retornam ao estado fundamental
  • 90. Fotometria de Emissão Atómica - FEC DET AMP Nebulizador Queimador 0.841 Sinal = I (intensidade da radiação emitida) Filtro
  • 91. Fotometria de Emissão Atómica - FEC λ1 E0 = Estado fundamental E1 = Estado excitado λ1 λ2 λ3 E3 E2 E1 E0 λ4 λ5 Abs λ λ1λ2λ3 0 λ5λ4 FEC Determinação de Li+, Na+ e K+ ∆E reduzido
  • 92. Fotometria de Emissão Atómica - FEC • Funções da chama  evaporar o solvente  produzir o vapor atómico  excitar os átomos livres  A temperatura depende da composição da chama, e a radiação também é condicionada pela composição e proporção dos gases usados
  • 93. Fotometria de Emissão Atómica - FEC Evaporação do solvente 1 Evaporação dos solutos 2 Quebra de ligações 3 Nebulizador Queimador Excitação e Emissão de radiação 4
  • 94. Fotometria de Emissão Atómica - FEC • Equipamento • Semelhante ao utilizado em EAA, sendo de assinalar a ausência no fotómetro de chama, da fonte emissora de radiação que interactua com a amostra e o correspondente sincronizador com o sistema de detecção
  • 95. Fotometria de Emissão Atómica - FEC • Equipamento  atomizador: - reguladores de pressão - mecanismo de introdução de amostra na chama - queimador  selector de comprimentos de onda: - monocromador - filtro (FEC)  sistema de detecção: - detector - amplificador - registador
  • 96. Fotometria de Emissão Atómica - FEC Resumindo…  A fonte de radiação são os átomos do elemento químico a analisar  Na chama, a maior parte dos átomos encontra-se no estado fundamental; apenas os átomos excitados emitem radiação (população minoritária)  A chama é a fonte de excitação dos átomos
  • 97. Fotometria de Emissão Atómica - FEC  A radiação emitida pela passagem dos átomos do estado excitado ao fundamental é seleccionada no filtro/monocromador  O sinal medido é a Intensidade de Emissão (proporcional à concentração de átomos na chama)
  • 98. Fotometria de Emissão Atómica - FEC Resumindo… Amplificador e leitura Filtro / Monocromador Detector- Átomos
  • 99. Fotometria de Emissão Atómica - FEC • Aplicações  Determinação da concentração total de elementos químicos: K+ , Na+ e Li+ em amostras.  Método sensível, com boa reprodutibilidade e com LD relativamente baixos – ppm  Análise quantitativa e selectiva sem necessidade de separação dos componentes da amostra.  É mais sensível na determinação dos metais alcalinos.
  • 100. Fotometria de Emissão Atómica - FEC • Aplicações Determinação de potássio em vinho do Porto pelo método da curva de calibração. Determinação do potássio em vinho do Porto pelo método da adição de padrão. Determinação de sódio solúvel e sódio disponível numa amostra de solo.
  • 101. Comparação entre EAA e FEC  Vantagens da EAA vs FEC  A variação da temperatura da chama afecta pouco a população de átomos no estado fundamental;  A razão sinal/ruído é menor;  As interferências espectrais são menores;  Sensibilidade do método é geralmente maior.