Aula 4.1 - Espectrofotometria UV-Vis

SAVE OFFLINE

MÉTODOS INSTRUMENTAIS DE ANÁLISES ESPECTROFOTOMETRIA UV-VIS

Profa. Luíse Lopes Chaves Curso: Farmácia

ESPECTROFOTOMETRIA DE ABSORÇÃO MOLECULAR UV-VIS

ABSORÇÃO MOLECULAR NO UV/VIS ¡ Os métodos espectrofotométricos apresentam características importantes:

1) Ampla aplicação para sistemas orgânicos e inorgânicos; 2) Limites de detecção típicos de 10-4 a 10-5 mol/L (podem ser melhorados para 106 a 10-7 mol/L); 3) Seletividade de moderada a alta; 4) Boa exatidão (tipicamente as incertezas são da ordem de 1 a 3%, podendo ser melhoradas a décimos percentuais com alguns cuidados especiais); 5) Facilidade e conveniência na aquisição de dados.

FUNDAMENTOS DA ESPECTROFOTOMETRIA A espectrofotometria faz parte da classe dos métodos analíticos que baseiam-se na

¡

interação damatéria com a energia radiante

Luz incidente Boa sensibilidade • Baixo custo de análise • Fácil operação • Equipamentos robustos

Luz emergente Perdas: - reflexões - dispersão -absorção

•

Luz absorvida

ESPECTROFOTOMETRIA DE ABSORÇÃO MOLECULAR UV-VIS ¡ Aplicável na região de comprimento de onda entre 160 e 780nm. ¡ Está baseada na medida de transmitância ou absorbância. ¡ Espécies que absorvem no ultravioleta ou no visível (espécies coloridas). ¡ Espécies que não absorvem: reação com cromóforo. ¡ Lei de Beer

INSTRUMENTAÇÃO PARA ESPECTROMETRIA ÓPTICA (4) Detector

(1)Fonte

(2) Seletor de λ

(3) Recipiente para amostra

(5) Dispositivo para processamento e apresentação do sinal 6

FONTES ¡ As fontes mais comuns baseiam-se na incandescência, mas devem atuar

em

temperaturas elevadas para ter uma cobertura

apreciável no

ultravioleta. ¡ São constituídas por filamentos de materiais que

são excitados por

descargas elétricas com elevada voltagem ou aquecimento elétrico.

FONTES ¡ Requisitos ¡ Deve gerar um feixe de radiação suficientemente potente para permitir fácil

detecção e medida; ¡ Potência intensa e relativamente constante com o l; ¡ Potência de saída estável por períodos razoáveis de tempo (alimentação com

fonte elétrica bem regulada)

9

FONTES DE RADIAÇÃO LÂMPADA DE FILAMENTO DE TUNGSTÊNIO. Uso na região do visível LÂMPADA DE DESCARGA DE HIDROGÊNIO OU DE DEUTÉRIO.

UV

l = 180 – 370 nm

FONTES DE RADIAÇÃO

INSTRUMENTAÇÃO - SELETORES DE COMPRIMENTO DE ONDA ¡ A maioria das análises espectroscópicas necessita de um grupo estreito de comprimentos

de onda, limitado e contínuo – banda;

¡ Tem como função restringir a radiação que está sendo medida dentro de uma banda

estreita que é absorvida ou emitida pelo analito;

¡ Esses dispositivos melhoram a seletividade e sensibilidade de um instrumento; ¡ Para medidas de absorbância as bandas estreitas de radiação reduzem bastante a chance de

desvios na Lei de Beer ;

¡ São do tipo: filtros, monocromadores.

11

¡ A função é separar o feixe de luz nos comprimentos de onda

componentes. Um sistema de fendas focaliza o comprimento de onda desejado na amostra.

¡ Constituição:

MONOCROMADORES

¡ fenda de entrada de um elemento de dispersão de radiação ¡ fenda de saída ¡ Tipos: ¡ prismático ¡ reticuladores

FEIXE SIMPLES OU MONO-FEIXE ¡ Não são cômodos pois a

amostra e o branco tem que ser colocados alternadamente no único feixe de radiação;

¡ Não é adequado para

medir absorbâncias em função do tempo;

FEIXE-DUPLO ¡ Dois feixes de radiação são formados no

espaço, por um espelho que divide o feixe vindo do monocromador em dois. Um feixe passa através da solução referencia (branco) até o transdutor e outro, ao mesmo tempo, passa através da amostra até o segundo transdutor

Recipientes para amostra

DETECTORES

¡ Converte a energia radiante para um sinal elétrico mensurável ¡ Ideal apresentar uma alta sensibilidade, uma alta relação sinal- ruído, uma resposta

constante sobre um intervalo considerável de comprimentos de onda e um tempo de resposta rápido. ¡ Dois tipos: um responde a fótons (detectores fotoelétricos) e outro a calor.

EQUIPAMENTOS

APLICAÇÃO Análise Quantitativa ¡ A leitura do sinal para a amostra e padrão é lida separadamente e a identificação do

composto desejado é feita através da comparação do comprimento de onda.

APLICAÇÃO Análise Qualitativa 3,2

D C

2,8

A ou B

2,6

C5H11

R

OH

OH

2,4

Log ε

3,0

C5H11 R OH

(A)

(B)

OH C5H11

2,2

C5H11

2,0

OH 240

250

260

270

280

290

Comprimento de onda (nm)

300

OH (C)

OH

(D) OH

Espectro de absorção do canabidiol comparado com outros fenóis.

DESENVOLVIMENTO DE UM MÉTODO ESPECTROFOTOMÉTRCO ¡ Espectro: registro de um espectro na região de interesse ¡ Fixação de comprimento de onda

comprimento máximo de absorção

¡ Cinético registro da absorbância em função do tempo. ¡ Os efeitos das variáveis que influenciam a absorbância devem ser conhecidos ¡ Tipo do solvente - polaridade ¡ Estrutura da molécula – Grupos cromóforos.

¡ Limpeza e manuseio das células ¡ Determinação da relação entre absorbância e concentração. - calibração

No máximo de absorção, além da máxima sensibilidade por unidade de concentração, os efeitos de desvios da lei de Beer são menores. Adicionalmente, o ajuste do comprimento de onda é mais reprodutível, não implicando em variações significativas de e e, por consequência, da absorbância.

¡ Espectro: é geralmente registrado

como uma função de absorbància versus comprimento de onda (varredura).

A escolha do solvente a ser usado na espectroscopia de ultravioleta é muito importante.

O primeiro critério para um bom solvente é que ele não deve absorver radiação ultravioleta na mesma região que a substância cujo espectro está sendo determinado.

Em geral, solventes que não contêm sistemas conjugados são mais adequados para isso, apesar de variarem em termos do menor comprimento de onda em que permanecem transparentes à radiação ultravioleta.

ESCOLHENDO O SOLVENTE

ESCOLHENDO O SOLVENTE ¡ Um segundo critério para definir um

bom solvente é seu efeito na estrutura fina de uma banda de absorção. ¡ Um solvente não polar não estabelece

ligações de hidrogênio com o soluto, e o espectro do soluto fica bem próximo do espectro que seria produzido no estado gasoso, em que se observam com frequência estruturas finas.

GRUPOS CROMÓFOROS ¡ O grupo de átomos que produz tal absorção

é chamado de cromóforo. ¡ Grupos que não absorver radiação são

denominados auxocromos. Apesar de não absorverem podem interagir com cromóforos e alterar radiação absorvida.

AUXOCROMOS – DESLOCAMENTO DE BANDAS ¡ Os deslocamentos dos comprimentos de onda são classificados como : ¡

Batocrômicos: deslocamento para o vermelho ou deslocamento para comprimentos de onda mais longo.

¡ Hipsocrômicos: deslocamento para o azul ou deslocamento para comprimentos de onda mais

curto.

¡ Quanto a intensidade de absorção: ¡ Efeito hipercrômico: aumento da intensidade de absorção ¡ Efeito hipocrômico: decréscimo da intensidade de absorção

¡ Se um analito não for uma espécie absorvente ou que tenha uma baixa absorção,

deve-se buscar reagentes reajam seletiva e quantitativamente com M formando produtos que absorvam no UV ou no visível. ¡ Uma série de agentes complexantes são usados para determinação de espécies

inorgânicas. ¡ Exemplos: SCN- para Fe3+; I- para Bi3+.

DESENVOLVIMENTO DE UM MÉTODO ESPECTROFOTOMÉTRCO ¡ Espectro: registro de um espectro na região de interesse ¡ Fixação de comprimento de onda

comprimento máximo de absorção

¡ Cinético registro da absorbância em função do tempo. ¡ Os efeitos das variáveis que influenciam a absorbância devem ser conhecidos ¡ Tipo do solvente - polaridade ¡ Estrutura da molécula – Grupos cromóforos.

¡ Limpeza e manuseio das células ¡ Determinação da relação entre absorbância e concentração. - calibração

CONSTUINDO A CURVA DE CALIBRAÇÃO

¡ Tratamento de dados: ¡ Determinação da concentração.