Espectroscopia de Absorção Molecular, Trabalhos de Química Analítica

Baixe Espectroscopia de Absorção Molecular e outras Trabalhos em PDF para Química Analítica, somente na Docsity! UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS – UFAM INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS – ICE DEPARTAMENTO DE QUÍMICA – DQ QUÍMICA ANALÍTICA EXPERIMENTAL II Luana Caetano Lemos – 21753108 Moisés Fernando Azevedo de Aguiar – 21752004 Ted Wilson de Oliveira – 21453579 RELATÓRIO 2 – ESPECTROSCOPIA DE ABSORÇÃO MOLECULAR NO UV-VIS MANAUS 2019 Luana Caetano Lemos – 21753108 Moisés Fernando Azevedo de Aguiar – 21752004 Ted Wilson de Oliveira – 21453579 RELATÓRIO 2 – ESPECTROSCOPIA DE ABSORÇÃO MOLECULAR NO UV-VIS Trabalho acadêmico apresentado à Universidade Federal do Amazonas para obtenção de nota parcial na disciplina de Química Analítica Experimental II ofertada no período 2019/2 do curso de Química (Bacharelado). Professora Drª. Katiuscia dos Santos de Souza MANAUS 2019 De acordo com Harvey (2000) quando a radiação eletromagnética é incidida através de um analito parte das moléculas ou íons a absorvem, fazendo com que a potência da mesma seja atenuada. Essa diminuição da potência também é decorrente dos fenômenos de reflexão. Tal interação entre matéria e radiação eletromagnética é descrita pela lei de Lambert- Beer, expressa por: Absorbância=Absortividade Molar × CaminhoÓptico× Concentração A=ε ( L . cm−1 . mol−1) × b (cm )× c ( mol . L−1) onde se relaciona a concentração molar do analito com absortividade molar ou coeficiente de extinção, ε, que é característica de cada substância e indica a quantidade de radiação absorvida em determinado comprimento de onda, e o caminho óptico que é a espessura da solução. Pela equação se tem uma relação linear entre a concentração do analito e a absorbância. Entretanto, esta lei apresenta algumas limitações. Há desvio real da relação proporcional quando se tem soluções com concentração maior que 0,01 mol L -1, desvio químico quando o analito reage com o solvente formando produto que tem espectro diferente do analito, desvios instrumentais devido à radiação eletromagnética quando não se usa uma fonte de radiação monocromática e desvios instrumentais na presença da radiação espúria quando o monocromador transmite radiação em diferente comprimento de onda. Logo, apesar das limitações, esta técnica analítica é útil para saber a concentração de soluções, uma vez que cada espécie química absorve ou transmite a luz em determinado comprimento de onda. Segundo Brown et al. (2005), ao observarmos um objeto verificamos que este possui uma determinada cor, no entanto, essa não é sua real coloração, isto pode se dar por dois motivos: ou o objeto reflete/transmite luz dessa determinada cor ou ele absorve luz da cor complementar à observada. Ainda de acordo com o autor e com Rosalém et.al (2012), o Permanganato de Potássio (KMnO4) é um forte agente oxidante que possui coloração violeta-escuro proveniente da transferência de carga entre o ligante de Oxigênio para o metal central de Manganês no complexo tetraédrico do íon MnO4-, sendo que este absorve fortemente a luz visível no comprimento de onda de 525nm, o que corresponde à cor amarela, cuja coloração violeta-escura, apresentada pelo íon, é a complementar. 5 Sendo assim, o objetivo desse relatório é a obtenção da curva de calibração para o Permanganato de Potássio (KMnO4) a partir de soluções de concentrações conhecidas em espectrofotômetro UV/Vis e, portanto, a determinação da concentração de soluções problemas deste composto. 6 2. MATERIAIS E MÉTODOS Para realização da prática foram usados os seguintes materiais e reagentes:  1 Balão Volumétrico (1000 mL)  1 Béquer (40 mL)  1 Espátula  4 Balões Volumétricos (25 mL)  Água Destilada  Cubeta de Vidro  Espectrofotômetro Genesys 10S UV-Vis – Thermo Scientific  Manta Aquecedora  Permanganato de Potássio P.A.-A.C.S. (KMnO4) – Synth  Pipeta de Pasteur Pesou-se 0,0016 g de KMnO4 para preparação de 1 L de solução estoque na concentração de 1,6 mg/L. Dessa solução, em um béquer, aqueceu-se cerca de 250 mL por 11 minutos, antes da temperatura de ebulição. A solução não fora filtrada conforme ordenado na literatura, contudo deixou-se esfriar à temperatura ambiente. Em seguida, transferiram-se para quatro balões volumétricos alíquotas que corresponderiam às seguintes concentrações molares: 0,316 mg/L, 0,632 mg/L, 0,948 mg/L e 1,265 mg/L, valores respectivos aos volumes em mL de 4,9, 9,9, 14,8 e 19,8 da solução de permanganato de potássio. Os balões volumétricos identificados com as devidas concentrações foram levados para a análise espectrofotométrica na região do UV-Visível. Adicionaram-se pequenas frações da solução de modo a ocupar 3/4 do volume da cubeta antes da sua inserção no espectrofotômetro. A faixa de comprimento de onda escolhida para absorção foi de 500 nm – 600 nm, sendo a absorbância utilizada para os cálculos no comprimento de 525 nm. Fez-se a leitura do branco da água destilada utilizada para a preparação da solução e em seguida, a análise das amostras com as concentrações distintas de KMnO4 e, por fim, de suas soluções problemas. 7 Concentração Molar 3= 0,000948(g) 158,03( gmol )×1 (L) ≈ 6 × 10−6( molL ) Concentração Molar 4= 0,001265 (g) 158,03( gmol )×1(L) ≈ 8 ×10−6( molL ) Tabela 3. Concentração molar e absorbância das soluções. Soluçã o Concentração das Soluções (mg/L) Concentração das Soluções (mol/L) Absorbânci a 1 0,316 2 × 10-6 0,002 2 0,632 4 × 10-6 0,004 3 0,948 6 × 10-6 0,015 4 1,265 8 × 10-6 0,019 A partir desses valores plotou-se o gráfico: Concentração Molar × Absorbância, usando Excel, apresentado na Figura 2 abaixo. Figura 2. Curva de Calibração por Padrão Externo para o KMnO4 na Faixa de Concentração de 2,00 × 10-6 a 8,00 × 10-6 mol/L e λ = 525 nm. 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 0 0 0 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.02 0.02 0.02 f(x) = 0 x − 0.01 R² = 0.93 Concentração Molar (10-6 mol/L) A b so rb ân ci a Analisando o gráfico podemos dizer que os resultados obtidos se desviam muito da linearidade, onde o R2 = 0,8812 deveria ser o mais próximo de 1, como dito por Brito et al. (2003). 10 Como relatado anteriormente, o gráfico plotado nos dá a equação da reta para as análises, sendo esta de A = 0,0031M – 0,0055 e, sabendo que a lei de Lambert-Beer, nos dá que a Absorbância (A) = Absortividade Molar (ɛ) × Caminho Óptico (b) × Concentração Molar (M) e que o caminho óptico é de 1,00 cm, temos que a Absortividade Molar do KMnO4 para este experimento é de 0,0022 L/cm×mol. A partir desse valor, calcularam-se as concentrações das soluções problemas, cujas absorbâncias estão mostradas na Tabela 4. Tabela 4. Absorbâncias das Soluções Problema. Solução Problema Concentração das Soluções (mol/L) Absorbânci a 1 M1 - 0,006 2 M2 0,008 A=ε ( L . cm−1 . mol−1) × b (cm )× c ( mol . L−1) −0,006=0,0031 L cm .mol× 1 cm× M 1M 1=−1,94 mol / L 0,008=0,0031 L cm . mol × 1cm × M 2M 2=2,58 mol /L Como a equação da reta foi gerada pelo uso da linha de tendência, ela é uma equação generalizada do gráfico, não satisfazendo todos os pontos presentes neste, como é o caso de ambas as soluções problemas, apresentando concentração molares muito discrepantes das conhecidas da curva de calibração. Além disso, tal erro pode ser explicado pelos desvios da lei de Lambert-Beer, como descritos por Holler, Skoog e Crouch (2009), uma vez que tais soluções são muito concentradas e também por erros sistemáticos e de calibração. 11 4. QUESTIONÁRIO a) Cite e explique quais são as limitações da técnica e quais são os tipos de desvios que podem ocorrer na lei de Lambert-Beer? Assim como dito anteriormente, a lei apresenta algumas limitações. Há desvio real da relação proporcional quando se tem soluções com concentração maior que 0,01 mol L-1, desvio químico quando o analito reage com o solvente formando produto que tem espectro diferente do analito, desvios instrumentais devido à radiação eletromagnética quando não se usa uma fonte de radiação monocromática e desvios instrumentais na presença da radiação espúria quando o monocromador transmite radiação em diferente comprimento de onda. b) A absortividade molar de uma certa substância é 14000 L/cm.mol no comprimento de onda do seu máximo de absorção. Calcular a molaridade dessa substância que pode ser medida no espectrofotômetro com célula de 1 cm, para uma absorbância de 0,850. A=ε ( L . cm−1 . mol−1) × b (cm )× c ( mol . L−1) 0,850=14000 L cm . mol × 1cm × M 1M 1=6,1 ×10 −5 mol /L 12