Breve Resumo
Este vídeo explora os princípios da espectrofotometria UV Vis, abordando desde os fundamentos da absorção de radiação por diferentes espécies químicas até o funcionamento dos equipamentos utilizados e os fatores que podem influenciar as medições.
- A absorção de radiação UV Vis depende da estrutura molecular da espécie, sendo favorecida por ligações duplas conjugadas e orbitais d semipreenchidos em metais de transição.
- A espectrofotometria quantitativa é realizada comparando a absorbância de uma amostra com soluções padrão, utilizando fotômetros ou espectrofotômetros.
- Fatores como concentração, caminho óptico, coeficiente de absortividade molar e interferências espectrais podem afetar a precisão das medições.
Absorção de Radiação UV Vis
A absorção de radiação UV Vis é um processo comum em moléculas com duplas ligações, pois as excitações em moléculas com apenas ligações simples requerem alta energia. Radiações abaixo de 190 nm são absorvidas pelo oxigênio do ar, exigindo equipamentos especiais. Equipamentos comuns abrangem radiações UV a partir de 190 nm, o que impede a detecção de espécies com apenas ligações simples. A transição eletrônica em átomos com pares de elétrons não compartilhados requer menos energia. Orbitais moleculares do tipo pi, presentes em duplas ligações, requerem ainda menos energia. O aumento do número de duplas ligações conjugadas desloca o comprimento de onda da radiação absorvida para regiões de menor energia.
Íons de Metais de Transição e Reações Químicas
A absorção de radiação UV Vis também ocorre em íons de metais de transição com orbital d semipreenchido, onde a interação com o solvente leva à separação dos orbitais d em diferentes energias. Para espécies orgânicas, a presença de ligações duplas conjugadas é ideal para medições por espectrofotometria UV Vis. Se essas condições não estiverem presentes, pode-se recorrer a reações químicas para formar uma espécie que possibilite a medida, como a reação de ferro com salicilato.
Medidas e Equipamentos
A espectrofotometria é utilizada principalmente com amostras em solução. A determinação quantitativa é feita comparando a amostra com soluções padrão em concentrações crescentes. O fotômetro, um equipamento simples, fornece luz em uma faixa de comprimento de onda, possui um recipiente para a amostra e um detector de luz. As medidas iniciam-se com um branco para determinar a radiação que chega ao detector quando a concentração do analito é zero. A transmitância, a proporção da radiação que atravessa a solução, é ajustada com o branco para um valor de 1.
Transmitância e Absorbância
A transmitância é reduzida com o aumento da concentração do analito e do caminho óptico. O coeficiente de absortividade molar é uma propriedade de cada espécie. A transmitância depende da concentração do analito, do tamanho do caminho óptico e do coeficiente de absortividade molar. A variação da transmitância não é linear com o aumento da concentração do analito, sendo linearizada pela aplicação de menos log aos valores de transmitância, resultando na absorbância. A absorbância possui relação linear e crescente com a concentração do analito, facilitando as medidas quantitativas.
Espectrofotômetro e Componentes
O espectrofotômetro utiliza lâmpadas de deutério para a região UV e lâmpadas de tungstênio para a região visível, ou lâmpadas de arco de xenônio como alternativa. Prismas ou redes de difração separam a radiação em seus comprimentos de onda. A rede de difração deve ser virada para que cada direção desejada atinja a amostra, com ajuste manual ou automático do comprimento de onda. Modelos automatizados são adequados para obter o espectro de absorção, realizando medidas automaticamente e gravando os dados.
Posicionamento da Amostra e Detectores
A maioria dos modelos de espectrofotômetros utiliza cubetas, com alguns equipamentos permitindo o controle de temperatura. As cubetas não devem absorver a radiação utilizada, sendo vidro ou acrílico para radiações visíveis e quartzo para todo o espectro UV Vis. O detector converte a radiação luminosa em um sinal elétrico. Além do modelo de feixe simples, existem equipamentos de feixe duplo com dois detectores, onde a radiação é dividida e o sinal do branco é descontado automaticamente.
Uso do Espectrofotômetro e Exemplos
Para simplificar o uso do espectrofotômetro, experimentos são conduzidos em um equipamento de rede. Para obter espectros nas regiões UV e visível, as lâmpadas de deutério e tungstênio devem ser acionadas. O registro de um branco é realizado antes das medidas das soluções de interesse. O espectro de absorção do azul de metileno, com duplas ligações conjugadas, apresenta absorção de radiação UV e visível, com comprimento de onda de máxima absorbância em 664 nm. O espectro da cafeína, com duplas conjugadas e incolor, apresenta absorção na região UV, mas não no visível.
Espectros e Limitações
A absorção de radiação por espécies moleculares ocorre com uma larga banda, devido a transições eletrônicas, processos vibracionais e rotacionais, e interações com o solvente. A sobreposição de espectros pode causar interferências em misturas de espécies. A medida em mais de um comprimento de onda e o uso de métodos matemáticos podem viabilizar a determinação direta, mas a utilização de técnicas de separação, como métodos cromatográficos, é mais indicada. Fatores como perda de linearidade, limitações instrumentais, interferências espectrais e variações de pH podem limitar o uso da técnica.
