Espectros de Absorção, Exercícios de Bioquímica

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Espectros de Absorção

Rui Pedro Lousa das Neves

Bioquímica Grupo 3

Coimbra 21 /4/

Introdução

Este trabalho prático trabalhos consistiu no estudo, análise e interpretação do espectro de absorção de espécies químicas, em solução, que contendo iões metálicos. Assim, de uma forma sintética os objectivos destes dois trabalhos são:

correlacionar os comprimentos de onda ( (^) λ ) da cor absorvida com a cor observada ( = cor apresentada pela solução). estabelecer uma relação entre a absorvância e as diferentes molaridades de uma mesma solução.

Para este trabalho é necessário ter também em conta a Lei de Beer-Lambert, que nos permite a determinação de molaridades de soluções a partir do espectro de absorção dessas mesmas soluções.

Cálculos

Preparação de soluções

Solução de Cu(NO 3 ) 2. 3H 2 O

Concentração C pretendida = 0,2 M Volume v = 100 ml M (Cu(NO 3 ) 2. 3H 2 O) = 241,60 g/mol

n = C. v ⇔ n = 0,02 mol

m = n. M ⇔ m = 4,832 g

As diluições feitas desta solução foram diluições com o objectivo de obter metade da concentração inicial, assim sendo, e para um volume final de 10ml :

Diluição 1 2 3 4

Volume retirado da solução 0,2 M

5 ml 2,5 ml 1,25 ml 0,625 ml

Concentração 0,1 M^ 0,05 M^ 0,025 M^ 0,0125 M

Gráfico 2

Gráfico 3

Nitrato de Niquel

0,

0,

0,

0,

0,

1,

1,

350 400 450 500 550 600 650 700 750 c.d.o. (nm)

Absorvância

Nitrato de Niquel + Amoníaco

0,

0,

0,

0,

0,

0,

0,

0,

350 400 450 500 550 600 650 700 750 c.d.o. (nm)

Absorvância

Transmitância:

λ Cu(NO 3 ) 2 400 62, 425 68, 450 70, 475 68, 500 69, 525 69, 550 66, 575 59, 600 48, 625 33, 650 18, 675 8, 700 3,

O gráfico que se segue refere-se aos valores apresentados no quadro anterior

Gráfico 4

Nitrato de Cobre

0

10

20

30

40

50

60

70

80

350 400 450 500 550 600 650 700 750 c.d.o. (nm)

Transmitância

De resto a relação entre absorvância e transmitância fica bem demostrada no gráfico seguinte embora sem qualquer valor quantitativo visto que as unidades utilizadas no eixo dos yy não são as correctas. Nele podemos ver que para uma mesma solução (nitrato de cobre), as radiações menos absorvidas são as mais transmitidas e são estas que dão a cor a solução.

Esta relação Absorvância vs Transmitância é-nos também dada pela expressão metemática:

Absorvância: A = ε .c .l = log ( Io / It ) T = Io / It

A = - log T ⇔ T = 10-A

ε - Absorvitividade molar c – Concentração molar l – Espessura da célula Io – Intensidade da luz incidente It – intensidade da luz transmitida

Um outro exemplo que se observou foi a cor da solução de nitrato de níquel: verde contrastando com as radiações mais absorvidas pela solução. Esta solução absorve preferencialmente radiações de comprimento de onda na ordem dos 400-425 nm e ainda dos 625-700 nm correspondendo estas a radiações de cor violeta e vermelho respectivamente. Através do diagrama de cores complementares podemos observar que a cor que se encontra diametralmente oposta ás referidas é o verde : cor apresentada pela solução.

No que respeita à parte do trabalho relacionada com o estudo da influência da concentração na transmitância (aspectos quantitativos) verificámos que há uma relação directa entre estas duas variáveis. Esta relação linear é-nos fornecida pela Lei de Beer-Lambert, cuja expressão geral é dada por:

A = ε. c. l

Relação transmitância/absorvância

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

350 400 450 500 550 600 650 700 750 c. d. o. (nm)

Absorvância Transmitância

Podemos, facilmente, relacionar esta expressão com a equação da recta obtida no gráfico traçado. O gráfico obtido teria de passar pela origem, contudo o erro cometido pode ser desprezado.

y = 1,2617. x + 0, ⇓ ⇓ ⇓ ⇓ A = ε. l. c desprezável

Através desta relação seria possível extrapolar ou imtrapolar com vista saber a concentração desconhecida de uma solução, sabendo a sua absorvância, a sua absorvitividade molar ( ε ) e a espessura da célula (l). Ou, por outo lado, calcular a absorvância sabendo todas os outros factores da expressão.

Quanto ao ensaio relativo á solução primeiramente aquosa e posteriormente em amoníaco de nitrato de níquel, verificámos logo a partida uma diferença na cor: enquanto a primeira apresentava uma coloração verde( já referida anteriormente) a segunda apresentava-se com uma cor azul escura. Após a observação dos gráficos da absorvância das duas soluções viemos a reforçar o observado anteriormente. As soluções apresentavam absorvância máxima para os seguintes comprimentos de onda:

• 400 - 425 ( radiações violeta) e 625 - 700 nm ( radiações vermelho e alaranjado) e a segunda:
• 525 – 625 nm ( radiações verde, amarelo, alaranjado e vermelho).

É de notar que a espécie química em solução não é a mesma. Sendo Ni(H 2 O) 6 2+^ na solução aquosa e Ni(NH 3 ) 6 2+^ na de amoníaco, e a excitação de electrões no átomo central faz com que eles ocupem orbitais d com diferentes orientações espaciais aumentando ou diminuindo as repulsões electónicas entre eles e as nuvens dos ligandos causa um desdobramento das orbitais d causa uma alteração das interacções com os ligandos. Relacionadas com esses aumentos ou diminuições de repulsões, surgem também aumentos ou diminuições da energia de certas orbitais. Falamos então num desdobramento das orbitais d pois estas ficam “agrupadas” segundo dois níveis distintos de energia. Sendo assim, como as diferentes energias dependem dos ligandos, é fácil de compreender o porquê de espectros tão diferentes.

Bibliografia

Chang, Raymond, Química, McGraw-Hill, 1994^5 Gil, Victor, Química, 12º Ano, Plátano Editora, Lisboa,