Apostila Espectroscopia -ESPECTROSCOPIA DE ABSORÇÃO NA REGIÃO UV-VIS, Manuais, Projetos, Pesquisas de Instrumentação e Análise Química

Baixe Apostila Espectroscopia -ESPECTROSCOPIA DE ABSORÇÃO NA REGIÃO UV-VIS e outras Manuais, Projetos, Pesquisas em PDF para Instrumentação e Análise Química, somente na Docsity! 1 ESPECTROSCOPIA DE ABSORÇÃO NA REGIÃO UV-VIS 1) Introdução aos Métodos Espectrométricos: A palavra espectroscopia é normalmente usada para definir separação, detecção e registro de mudanças de energia envolvendo núcleos, átomos, íons ou moléculas. Essas mudanças podem ser decorrentes de emissão, absorção, dispersão da radiação eletromagnética ou partículas. Os métodos espectroscópicos baseiam-se na interação da radiação eletromagnética com a amostra, para a determinação quantitativa e qualitativa dos analitos. 2) Radiação eletromagnética: Forma de energia radiante que se propaga no espaço possuindo características ondulatórias e corpusculares. 3) Propriedades ondulatórias: A figura abaixo mostra a contribuição dos campos magnético e elétrico no movimento ondulatório. Representação de um feixe monocromático de radiação plano-polarizada. Os campos elétrico e magnético formam um ângulo reto entre si e a direção de propagação da onda 2 O movimento eletromagnético é caracterizado pelos parâmetros: - Comprimento de onda (λ): Distância entre dois máximos sucessivos, unidades em micrômetros (µm) e nanômetros (nm). - Número de onda ( ν ): Número de ondas por unidade de distância, 1/λ, unidade em cm-1. - Freqüência (ν): Número de ondas passando por um ponto na unidade de tempo. Unidades: s-1 (hertz) - Período (p): Intervalo de tempo entre dois máximos sucessivos. Relações entre as propriedades: λ =ν 1 mas t c λ = (a velocidade da radiação é igual a “c” somente no vácuo) =ν t 1 ∴ c = λν ⇒ c 1 ν = λ c ν =ν⇒ 4) Propriedades corpusculares: A radiação eletromagnética é constituída de partículas discretas de energia, os fótons. Energia do fóton: E = hν Onde: h = constante de Planck (6,63.10-34 J s-1) e ν = freqüência. Como c = λν temos: ν= λ ⋅ = hchE Esta expressão relaciona a energia do fóton com o comprimento de onda. Assim, fótons de alta freqüência (baixo comprimento de onda) possuem mais energia que fótons de baixa freqüência (alto comprimento de onda). 3 5) Unidades usadas em espectroscopia µm (micrômetro) = 10-6 m; 10-4 cm nm (nanômetro) = 10-9 m ; 10-7 cm o A (angstron) = 10-10 m ; 10-8 cm 6) Espectro Eletromagnético É o arranjo das radiações conforme seus comprimentos de onda. Assim, o espectro eletromagnético foi dividido em várias regiões de acordo com a freqüência, origem das radiações e as fontes para a sua produção. 4 Tabela 1: Métodos espectroscópicos comuns baseados na radiação eletromagnética Tipo de espectroscopia Intervalo usual de λ Intervalo usual de ν (cm-1) Tipo de transição quântica Emissão de raios γ 0,005 – 1,4 o A - Nuclear Absorção, emissão, fluorescência e difração de raios X 0,1 – 100 o A - Elétrons internos Absorção ultravioleta no vácuo 10 – 180 nm 1.106 a 5.104 Elétrons de ligação Absorção, emissão, e fluorescência ultravioleta-visível 180 - 780 nm 5.104 a 1,3.104 Elétrons de ligação Absorção infravermelha e espalhamento Raman 0,78 - 300 µm 1,3.104 a 3,3.101 Rotação/vibração de moléculas Absorção de microondas 0,75 – 3,75 mm 13 - 27 Rotação de moléculas Ressonância de spin eletrônico 3 cm 0,33 Spin dos elétrons em um campo magnético Ressonância magnética nuclear 0,6 – 10 m 1,7.10-2 a 1.103 Spin dos núcleos em um campo magnético Tabela 2: Divisão do espectro eletromagnético na região do infravermelho até o ultravioleta Região Denominação > 16 µm infravermelho distante 16 µm até 2,5 µm infravermelho no NaCl 2500 nm até 780 nm infravermelho próximo 780 nm até 380 nm visível 380 nm até 200 nm ultravioleta próximo 200 nm até 10 nm ultravioleta no vácuo 9 8) Espectroscopia de absorção molecular na região UV-Vis 8.1 – Transmitância Quando um feixe de radiação monocromática atravessa uma solução que contenha uma espécie absorvente, uma parte da energia radiante é absorvida enquanto a outra é transmitida pelo meio. Define-se como potência radiante de um feixe de radiação colimada a quantidade de energia transportada pelo feixe por segundo. A transmitância (T) é definida como a razão da potência radiante do feixe transmitido (P) pela potência do feixe incidente (Po). Ou em porcentagem T (%) = 100 P P o ⋅ 8.2 – Lei de Beer-Lambert Para um feixe de radiação monocromática colimado com potência Po atravessando uma solução absorvente de concentração “c”, e considerando uma seção transversal infinitesimal db temos: amostra absorvente de concentração “c” oP PT = 10 11 Ex 1) O paládio reage com a cetona Thio-Michler’s formando um complexo colorido de estequiometria 1:4. Uma solução contendo 0,20 mg L-1 de paládio forneceu uma absorvância de 0,390 a 520 nm usando uma cela de 1,00 cm. Calcule a absortividade molar (ε) para o complexo paládio cetona Thio-Michler’s. A lei de Beer assume que: 1) A radiação é monocromática (apenas 1 λ) 2) A absorção ocorre em um volume de secção transversal uniforme 3) A substância absorve de forma independente de outras espécies presentes em solução. Para sistemas com várias espécies absorventes a lei de Beer assume a seguinte expressão: ATotal = ε1.b.c1 + ε2.b.c2 + ε3.b.c3 + ... + εi.b.ci Esta equação é a base de métodos quantitativos que determinam misturas que absorvem em um mesmo comprimento de onda. 12 Ex 2) Um determinado indicador HIn de Ka = 1,42.10-5 absorve na região de 430 nm e 570 nm. Os valores de ε para as duas espécies absorventes HIn e In- nos dois comprimentos de onda são dados abaixo. Determine a absorvância de uma solução 2,00.10-5 mol L-1 do indicador em 430 e 570 nm. Dado: HIn H+ + In- εHIn (430 nm) = 6,30.102 εIn (430 nm) = 2,06.104 εHIn (570 nm) = 7,12.103 εIn (570 nm) = 9,60.102 13 9) O ESPECTRO DE ABSORÇÃO Espectro de absorção do permanganato de potássio. A amostra (1) tem 66mg/L de concentração. As demais (2), (3), (4) e (5) foram diluídas para (0,8), (0,6), (0,4) e (0,2) da concentração da primeira amostra, respectivamente. (a) (b) 14 (a) - Espectro de uma solução aquosa de azul de bromotimol 10-5 mol L-1 (laranja). (b) - Espectro de uma solução etanólica de fluoresceína 10-5 mol L-1 (amarela) Se várias substâncias absorverem a radiação, há um efeito aditivo: Abs = εb1C1 + εb2C2 + . . . Máx. de absorção a 525 nm A= 0,233 a = 0,078 Máx. de absorção a 625 nm A = 0.318 -> a = 0,106 ppmcm Corante vermelho Corante azul Mistura corante azul + vermelho A 510 nm= 0,183 a = 0,061/ppm.cm Mistura: A 510 nm= 0,317 A625nm = 0,477 19 Efeito da radiação policromática sobre a lei de Beer. A banda A exibe um pequeno desvio porque ε não muda significativamente neste intervalo. A banda B mostra um desvio considerável porque ε sofre uma variação significativa nessa região. 2) Radiação espúria: A radiação emanada de um monocromador normalmente está contaminada com pequenas quantidades de radiação espalhada, que atinge a fenda de saída como resultado da reflexão ou espalhamento de várias superfícies internas. Esquema de um espectrofotômetro de feixe duplo separado temporalmente 20 Com freqüência a radiação espúria difere grandemente em comprimento de onda daquele da radiação principal. Além disso, a radiação espúria pode não ter passado pela amostra. Quando as medidas são feitas na presença da radiação espúria tem- se: Onde: Pe = potência da radiação espúria não absorvida; Po = potência radiante do feixe que incide na amostra; P = potência radiante do feixe transmitido. Desvio aparente da lei de Beer causada por várias quantidades de radiação espúria eo e PP PPlog'A + + −= 21 3) Largura da fenda: A fenda seleciona a largura da banda do espectro que irá chegar ao detector. A largura efetiva da banda, que é a metade da largura de banda, quando a fenda de entrada e saída do monocromador são idênticas, é tomada como o intervalo de comprimentos de onda que sai do monocromador, a um dado ajuste de comprimento de onda. Iluminação de uma fenda de saída por uma radiação monocromática λ2 em vários ajustes do monocromador. As fendas de entrada e saída são idênticas. 22 Efeito da largura da fenda sobre os espectros. A fenda de entrada é iluminada com λ1, λ2 e λ3 apenas. As fendas de entrada e saída são idênticas. Os gráficos à direita mostram as variações na potência emitida à medida que se ajusta o monocromador. 23 Efeito da largura de banda no detalhamento espectral para o vapor de benzeno: (a) 0,5 nm; (b) 1,0 nm; (c) 2,0 nm O uso da largura de fenda mínima é desejável quando é necessária a resolução de bandas estreitas de absorção. Contudo o estreitamento das fendas é acompanhado por uma redução acentuada da potência radiante disponível, o que compromete a precisão da análise. Assim, larguras de 24 fendas maiores são utilizadas em determinações quantitativas. Nas análises qualitativas, onde o detalhamento espectral é importante, empregam-se larguras de fendas menores. Efeito da largura de banda no detalhamento espectral. Amostra de vidro didímio. 29 11) Espécies Absorventes 11.1) Introdução A absorção de radiação ultravioleta ou visível por uma espécie atômica ou molecular M pode ser considerada um processo de duas etapas, a primeira envolve a excitação eletrônica, como mostrado a seguir: M + hν → M* O produto da reação entre M e o fóton hν é uma espécie excitada eletronicamente, simbolizada por M*. O tempo de vida da espécie excitada é breve (10-8 a 10-9 s), sendo a sua existência terminada por um dos vários processos de relaxação. O tipo mais comum de relaxação envolve conversão da energia de excitação em calor, ou seja: M* → M + calor A relaxação pode também ocorrer por decomposição de M* para formar novas espécies; esse processo é chamado reação fotoquímica. A relaxação pode resultar na reemissão (fluorescência ou fosforecência). A absorção de radiação ultravioleta ou visível geralmente resulta da excitação de elétrons de ligação. Em conseqüência, os comprimentos de onda dos picos de absorção podem ser relacionados com os tipos de ligação das espécies em estudo. Entretanto, a determinação quantitativa constitui a aplicação mais importante da espectroscopia UV-Vis. As transições eletrônicas são divididas em três grupos, de acordo com tipo de elétrons envolvidos: - elétrons π, σ e n - elétrons d e f - transferência de carga 30 11.2) Espécies absorvedoras contendo elétrons π, σ e n Espécies absorvedoras contendo elétrons π, σ e n incluem moléculas e íons inorgânicos, bem como alguns ânions inorgânicos. Todos os compostos orgânicos são capazes de absorver radiação eletromagnética porque todos contêm elétrons de valência que podem ser excitados a níveis de energia mais altos. As energias de excitação associadas a elétrons formando a maior parte das ligações simples são altas, de modo que a absorção por elas está restrita à chamada região ultravioleta de vácuo (λ < 185 nm) onde os componentes da atmosfera também absorvem energia. Assim, a maioria das investigações espectrofotométricas de compostos orgânicos envolve a região de comprimento de onda maior que 185 nm. A absorção de radiação visível e de ultravioleta de maior comprimento de onda está restrita a um número limitado de grupos funcionais (cromóforos) que contém elétrons de valência com energias de excitação relativamente baixas. Os espectros eletrônicos de moléculas orgânicas contendo cromóforos são normalmente complexos, porque a superposição de transições vibracionais com transições eletrônicas leva a uma combinação intrincada de linhas superpostas. O resultado é uma banda larga que freqüentemente parece ser contínua. 11.3) Tipos de elétrons absorventes Os elétrons que contribuem para a absorção de uma molécula orgânica são: - os que participam diretamente na formação de ligação entre átomos e portanto estão associados a mais de um átomo; - elétrons não-ligantes ou isolados externos que estão comumente localizados em átomos como oxigênio, halogênios, enxofre e nitrogênio. A ligação covalente ocorre porque os elétrons que formam a ligação movem-se no campo entre dois centros atômicos de modo a minimizar as forças coulombianas repulsiva entre dois centros. Os campos não localizados entre os átomos que são ocupados por elétrons ligantes são chamados de orbitais moleculares e podem ser considerados o resultado da superposição de orbitais atômicos. Quando dois orbitais atômicos se combinam, resultam 31 em um orbital molecular ligante, de energia mais baixa, e um orbital molecular antiligante, de energia mais alta. No estado fundamental, os elétrons ocupam primeiro o orbital ligante. Sobreposição de dois orbitais atômicos 1s formando a molécula H2 Os orbitais moleculares associados com ligações simples são designados por orbitais sigma (σ) e os elétrons correspondentes são elétrons σ. Formação de orbitais moleculares ligantes e antiligante pela adição e subtração de orbitais atômicos a) b) 32 A ligação dupla em uma molécula orgânica contém dois tipos de orbitais moleculares: um orbital sigma (σ) correspondente a um par dos elétrons ligantes e um orbital molecular pi (π) associado a outro par. Os orbitais pi são formados pela superposição paralela de orbitais p atômicos. Além dos elétrons σ e π, muito compostos orgânicos contém elétrons não-ligantes. Esses elétrons não-compartilhados são designados pelo símbolo n. Ex. Tipos de orbitais moleculares no formaldeído As energias dos vários tipos de orbitais moleculares diferem significativamente. Em geral, o nível de energia de um elétron não ligante situa-se entre os níveis de energia dos orbitais σ e π ligantes e antiligantes. As transições eletrônicas entre certos níveis de energia podem ocorrer por absorção de radiação. São possíveis quatro tipos de transições: σ → σ∗, n → σ∗, n → π∗, π → π∗. Níveis de energia eletrônica molecular 33 11.4 - Transições σ → σ∗ Nesta transição um elétron em um orbital σ ligante de uma molécula é excitado ao orbital antiligante correspondente pela absorção da radiação. A energia necessária para induzir a transição σ → σ∗ é alta, correspondendo a freqüências na região ultravioleta de vácuo. Ex. CH4 (C-H) λ = 125 nm; CH3CH3 (C-H) λ = 135 nm 11.5) - Transições n → σ∗ Compostos saturados contendo átomos com pares de elétrons não compartilhados (elétrons não-ligantes) são capazes de transições n → σ∗. Em geral, essas transições requerem menos energia que o tipo σ → σ∗ e podem ser produzidas por radiação na região entre 150 e 250 nm, com maior parte dos picos aparecendo abaixo de 200 nm. As absortividades molares associadas a esse tipo de absorção são pequenas e intermediárias em magnitude e normalmente entre 100 e 3000 L cm-1 mol-1. Os máximos de absorção para transições n → σ∗ tendem a se deslocar para comprimentos de onda menores na presença de solventes polares, como água ou etanol. O número de grupos funcionais orgânicos com picos n → σ∗ na região do ultravioleta facilmente acessível é relativamente pequeno. Exemplos de absorção devido a transições n → σ∗ 34 11.6) Transições n → π∗ e π → π∗ A maior parte das aplicações da espectroscopia UV-Vis a compostos orgânicos está baseada em transições de elétrons n ou π para o estado excitado π∗, porque as energias necessárias para estes processos situam-se em uma região espectral experimentalmente conveniente (200 a 700 nm). Estes dois tipos de transições requerem a presença de um grupo funcional insaturado para fornecer os orbitais π. A estes centros de absorção que o termo cromóforo se aplica. As absortividades molares para picos associados a excitação ao estado n, π∗ são geralmente pequenas e comumente variam de 10 a 100 L mol-1 cm- 1; os valores para transições π → π∗ estão entre 1000 e 10000. Outra diferença é o efeito exercido pelo solvente sobre o comprimento de onda dos picos. Picos associados a transições n → π∗ geralmente são deslocados para comprimentos de onda menores (deslocamento hipsocrômico ou deslocamento para o azul) ao se aumentar a polaridade do solvente. Este efeito surge devido a maior solvatação do par de elétrons n não ligado, o que abaixa a energia do orbital n. Uma tendência oposta (deslocamento batocrômico ou deslocamento para ou vermelho) é observada para as transições π → π∗. No deslocamento batocrômico, forças de atração de polarização entre o solvente e o absorvente tendem a abaixar os níveis de energia, tanto dos estados não-excitados como dos excitados. O efeito no estado excitado, no entanto, é maior e as diferenças de energia tornam-se menores ao se aumentar a polaridade do solvente. 11.7) Cromóforos São grupos funcionais que contém elétrons de valência com energias de excitação relativamente baixas. No tratamento de orbitais moleculares, elétrons π tornam-se ainda mais deslocalizados por conjugação. Estes orbitais envolvem quatro (ou mais) centros atômicos. Os efeitos dessa deslocalização são um abaixamento do nível de energia do orbital π* e a promoção de um caráter menos antiligante para este orbital. Assim, os máximos de absorção são deslocados para comprimentos de onda maiores. 39 Tipo de Fonte Faixa de λ Técnica Lâmpadas de H2 e D2 160 – 380 nm Absorção no UV Lâmpada de Tungstênio/Halogênio 240 – 2200 nm UV-VIS/IV próximo Lâmpada de Tungstênio 350 – 2200 nm VIS/IV próximo a) Lâmpadas de deutério e hidrogênio Um espectro contínuo na região do ultravioleta é produzido por excitação elétrica de deutério a baixa pressão. A lâmpada é formada por um arco recoberto de óxido e um eletrodo metálico. O filamento aquecido fornece elétrons para manter uma corrente contínua quando se aplica aproximadamente 40V. O balanço de energia é dado por: O deutério produz uma esfera um pouco maior e mais intensa que o hidrogênio, o que explica o uso maior do primeiro. Janelas de quartzo precisam ser usadas em lâmpadas de deutério e hidrogênio, uma vez que o vidro absorve fortemente em comprimentos de onda abaixo de 350 nm. 40 Emissão de uma lâmpada de deutério 12.1.3) Fonte de radiação visível: A fonte usualmente utilizada é a lâmpada de tungstênio. A lâmpada de filamento de tungstênio funciona pelo aquecimento do filamento, pela passagem de corrente elétrica que aquecido à incandescência emite radiação contínua pela infinidade de transições atômicas e moleculares. A radiação térmica é tratada com base no modelo do corpo negro. Por definição o corpo negro absorve qualquer radiação e atua também como perfeito emissor. Segundo a lei de Stefan, a energia total J, emitida pelo corpo negro por unidade de tempo e unidade de área (potência por unidade de área) varia com a quarta potência da temperatura absoluta. J = a.T4 41 Devido a essa relação deve-se estabelecer um controle rigoroso sobre a temperatura para se ter um espectro contínuo e bastante estável. Na região do visível, a energia emitida por uma lâmpada de tungstênio varia aproximadamente com a quarta potência da voltagem de operação. Em conseqüência, há a necessidade de se obter uma fonte de radiação estável. As lâmpadas de tungstênio/halogênio contém uma quantidade de iodo em um encapsulamento de quartzo que contém o filamento de tungstênio. O quartzo é necessário devido a alta temperatura de operação da lâmpada (~ 3500 K). O tempo de vida de uma lâmpada de halogênio tungstênio é maior que o dobro daquele em uma lâmpada comum. 42 12.2) Seletores de comprimento de onda Para a maior parte das análises espectroscópicas é necessário radiação constituída de um grupo estreito de comprimentos de onda denominado de banda. A largura de banda efetiva é uma medida inversa da qualidade do seletor de comprimento de onda. Dois tipos de seletores de comprimento de onda são empregados: filtros e monocromadores. 12.2.1) Filtros São utilizados dois tipos de filtros: filtros de interferência e filtros de absorção. Os filtros de absorção estão restritos à região visível do espectro. Estes filtros isolam uma certa banda espectral absorvendo preferencialmente os demais comprimentos de onda. 43 Os filtros mais usados são os vidros coloridos. Em geral possuem larguras efetivas de banda de 30 a 50 nm e transmitância máxima entre 5 a 20%. O funcionamento dos filtros de interferência baseia-se no fenômeno da interferência óptica. Estes filtros são constituídos por um dielétrico transparente (CaF2 ou MgF2), que ocupa o espaço entre dois filmes metálicos semitransparentes. A espessura da camada dielétrica é cuidadosamente controlada e determina o λ da radiação transmitida. nλ’ = 2t/cos θ Geralmente as larguras de banda efetivas são cerca de 1,5% do λ no pico de transmitância. 44 12.2.2) Monocromadores Possibilitam variar o comprimento de onda da medida (varredura do espectro). Os elementos ópticos encontrados nos monocromadores incluem: - fenda de entrada que produz uma imagem retangular; - uma lente colimadora que produz um feixe paralelo de radiação; - um prisma ou uma rede de difração; - elemento de focagem para projetar as imagens retangulares da fenda de entrada; - fenda de saída que isola a faixa espectral de interesse. 49 Estes tipos de células estão disponíveis em três graus: Grau A - tolerância do caminho ótico < 0,1% Ex: 10 ± 0,01 mm Grau B - tolerância do caminho ótico < 0,5 % Ex: 10 ± 0,04 mm Grau C - tolerância do caminho ótico ~ 3,0 % Ex: 10 ± 0,3 mm As melhores células são as que têm janelas perfeitamente normais à direção do feixe (90 o), para minimizar as perdas por reflexão. Por essa razão evita-se o uso de células cilíndricas. Cuidados: Impressões digitais, gordura ou outros depósitos nas paredes alteram significativamente as características de transmissão de uma célula. 50 A limpeza é feita com uma mistura de água e acetona (azeótropo). A qualidade dos dados de absorvância depende fundamentalmente do modo com as células casadas (par) são mantidas. Células casadas não podem ser secas em estufa, pois pode haver mudanças no caminho óptico. Aferição ótica (Ex. Hellma) 184 → 1 = vidro 284 → 2 = quartzo Todas as cubetas que tiverem este número impresso na janela terão a mesma transmitância. As células devem ser calibradas uma contra a outra regularmente com uma solução absorvente. 12.4 Sistemas de detecção (detectores) Os tipos de detectores usados em espectroscopia UV-VIS são: Fototubo - 150 a 1000 nm Fotomultiplicador - 150 a 1000 nm Fotodiodo de silício - 350 a 1100 nm Arranjo de diodos - 350 a 1100 nm 51 12.4.1) Fototubos à vácuo Consiste de um cátodo semicilíndrico e um ânodo filamentar, selados dentro de um envoltório evacuado e transparente. A superfície côncava do eletrodo é coberta por uma camada de material fotoemissor que tende a emitir elétrons quando irradiado. Quando se aplica um potencial aos eletrodos os elétrons emitidos fluem para o filamento anódico, gerando uma fotocorrente. À medida que o potencial aumenta ao longo dos dois eletrodos, a fração de elétrons emitidos que atingem o ânodo aumenta rapidamente. Quando o potencial de saturação é alcançado, a corrente torna-se independente do potencial e diretamente proporcional a energia radiante. Os cátodos mais sensíveis são do tipo biálcali de número 117 (K, Cs, Sb). Respostas uniformes são alcançadas com compostos de Ga/As (128) 52 Os fototubos geralmente produzem uma pequena corrente residual , resultante da emissão termicamente induzida de elétrons e da radiotividade natural do 40K no revestimento de vidro do tubo. 12.4.2) Fotomultiplicador ou Tubos Fotomultiplicadores A superfície que serve como fotocátodo deste detector tem composição similar às superfícies dos fototubos e emite elétrons quando exposta à radiação. 53 O tubo contém também eletrodos adicionais chamados dinodos. O dinodo 1 é mantido a um potencial 90 V mais positivo que o do cátodo e, como conseqüência os elétrons são acelerados em direção ao mesmo. Quando atingem o dinodo, cada fotoelétron provoca a emissão de vários elétrons adicionais; estes por sua vez são acelerados em relação ao dinodo 2, que está 90 V mais positivo que o dinodo 1. No instante em que esse processo tiver sido repetido nove vezes 106 a 107 elétrons terão sido formados para cada fóton incidente. As fotomultiplicadoras têm tempo de resposta extremamente pequeno. A sensibilidade de um instrumento com este tipo de detector fica limitada por sua emissão de corrente residual (termicamente ativada). Este problema pode ser minimizado por meio do resfriamento da fotomultiplicadora (as correntes residuais térmicas podem ser eliminadas resfriando-se o detector a -30 oC). As fotomultilicadoras podem medir potência radiante 200 vezes mais fracas que as medidas com fototubos comuns. 54 59 A sensibilidade de um método analítico corresponde ao coeficiente angular da curva de calibração. S (λ = 480 nm) = 0,01575 mL mg-1 S (λ = 522 nm) = 0,04127 mL mg-1 Quanto maior a sensibilidade do método, maior a possibilidade de se determinar com confiabilidade concentrações menores. Limite de detecção (LD): é a menor concentração que pode ser distinguida do sinal do branco com um certo nível de confiança. Toda a técnica analítica tem um limite de detecção. Para os métodos que empregam uma curva analítica, o limite de detecção é definido como a concentração analítica que gera uma resposta com um fator de confiança k superior ao desvio padrão do branco (sb). LD = brbr ksS + ; k geralmente é igual a 3. 60 onde: brS = é o sinal médio do branco k = fator relacionado ao nível de confiança brs = desvio padrão do branco Limite de quantificação (LQ): o limite de quantificação corresponde a menor concentração de analito presente em uma amostra que pode ser quantificada com um nível de precisão razoável. A precisão é uma medida dos resultados obtidos por meio de um método analítico. A exatidão corresponde à concordância entre o valor obtido através da análise e o valor verdadeiro. LQ = brbr ksS + ; k geralmente é igual a 10. 13.2 - Método da adição de analito (ou padrão) Este método é empregado quando a matriz é complexa e as substâncias interferem na absortividade molar. Sua aplicação é satisfatória se a interferência observada for proporcional a concentração do analito. Ex. determinação de Fe3+ em água potável Neste método, pipetou-se 5 alíquotas de 20 mL de água que foram adicionadas a balões volumétricos de 100 mL. Em seguida adicionou-se alíquotas de (0,00), 5,00, 10,00, 15,00 e 20,00 mL de uma solução padrão contendo 15 mg ml-1 de Fe3+, seguido da adição de um 61 um excesso de tiocianato de amônio (NH4SCN). O volume foi completado para 100 mL, por meio da adição de água destilada. Volume (mL) Fe3+ adicionado 0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 Absorvância 0,215 0,424 0,621 0,826 1,020 1 2 3 4 5 20 mL (amostra) + H2O destil 20 mL (amostra) + 5 mL (analito) + H2O destil 20 mL (amostra) + 10 mL (analito) + H2O destil 20 mL (amostra) + 15 mL (analito) + H2O destil 20 mL (amostra) + 20 mL (analito) + H2O destil 62 Calculando a concentração: Solução 1: 0,00 mL de Fe3+ adicionado → [Fe3+]adicionado = 0 mg mL-1 Solução 2: 5,00 mL de Fe3+ adicionado → [Fe3+]adicionado = 0,75 mg mL-1 Solução 3: 10,00 mL de Fe3+ adicionado → [Fe3+]adicionado = 1,50 mg mL-1 Solução 4: 15,00 mL de Fe3+ adicionado → [Fe3+]adicionado = 2,25 mg mL-1 Solução 5: 20,00 mL de Fe3+ adicionado → [Fe3+]adicionado = 3,00 mg mL-1 Concentração Fe3+ adicionado 0,00 0,75 1,50 2,25 3,00 Absorvância 0,215 0,424 0,621 0,826 1,020 Construindo o gráfico: -1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 A bs or vâ nc ia Concentração de Fe3+ adicionada (mg mL-1) A = 0,2188 + 0,26827.C R = 0,99993 -0,816 63 Princípio matemático do método: Determinar a equação da reta: Considerar a concentração total como : CAmostra + CAnalito -3 -2 -1 0 1 2 3 4 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 A bs or vâ nc ia Concentração de Fe3+ adicionado (mg mL-1) 64 14) TITULAÇÕES ESPECTROFOTOMÉTRICAS As medidas espectrofotométricas são úteis para se localizar os pontos de equivalência de titulações. Essa aplicação requer que um ou mais reagentes ou produtos absorvam a radiação absorvente ou que um indicador seja adicionado a solução do analito.