Espectroscopia no ultra violeta, Slides de Química Analítica

Baixe Espectroscopia no ultra violeta e outras Slides em PDF para Química Analítica, somente na Docsity! DE. 3497453704 Espectroscopia é o estudo da interação da matéria com a radiação eletromagnética. Historicamente, a espectroscopia teve origem através do estudo de luz visível dispersa por um prisma (Newton, 1666). Mais tarde, o conceito foi expandido para compor qualquer interação com a energia em função de seu comprimento de onda ou frequência. DE. 3497453704 Parâmetros-chave Comprimento de onda e Frequência A energ ia associada com Nota: Na espectroscopia, o comprimento de onda é geralmente expresso em micrômetros, nanômetros ou a radiação eletromagnética pode ser — úmeros de onda (1/2). definida da seguinte forma: E=h-v A frequência está relacionada ao comprimento de onda . C E Energia (J) Por: V=— H Constante de Planck (6.62x 103 Js) À v Frequência (s1) Velocidade da luz (3 x108 ms) Comprimento de onda (nm) > 0 av TICs Parâmetros-chave Absorção e Emissão As interações da radiação eletromagnética com a matéria podem ser amplamente classificadas em: Absorção: A radiação eletromagnética de uma fonte é absorvida pela amostra e resulta em uma diminuição na energia radiante que atinge um detector. * Emissão: A radiação eletromagnética emana da amostra, resultando em um aumento na potência radiante que atinge um detector. Parâmetros-chave Absorção e Emissão Uma transição eletrônica consiste na passagem de um elétron de um orbital molecular ocupado de maior energia (HOMO) no estado fundamental para um orbital não ocupado de menor energia (LUMO) por absorção de um fóton. Esta figura mostra um exemplo de transições eletrônicas em formaldeído e os comprimentos de onda de luz que as causam. Essas transições devem resultar em bandas de absorbância muito estreitas em comprimentos de onda altamente característicos da diferença nos níveis de energia das espécies absorventes. x e v o: > ; H Í as H, — H co VE H po | 04 Tá Ny / pi—» pit api ai om E 0 H Transições eletrônicas no formaldeído (metanal) Energia: notristToT'sn>o<osTi<sos ot A espectroscopia é um campo amplo com muitas subdisciplinas, que podem ser classificadas pelo tipo de material que está sendo analisado. Átomos Moléculas Epeciroscopia Espectroscopia Atômica Molecular * AAS RUE * MP-AES UV-VIS-NIR * ICP-OES FTIR * ICP-MS DE. 3497453704 “ October 28, 2020 Apae Tectos Coros uva e Tee DE. 3497453704 Agilent Ultravioleta - Visível (UV-Vis) Princípios * A região ultravioleta está contida na faixa de 200 a 400 nm com energia ao redor de 150 a 72 k.cal.mol"! Energias dessa magnitude correspondem, à diferença entre estados eletrônicos * A região do visível fica entre 400 a 800 nm com d it lécul e muitas moléculas. energia ao redor de 72 a 36 k.cal.mol-! e E, = hr, = hods 4 Es Radiação Ee rp = held, ie onesmunda à De um ponto de vista prático, o aspecto mais importante do cálculo quântico é a determinação de quanta luz é absorvida pela amostra. Isto é descrito pela lei de Beer- Lambert. av TICs Ultravioleta - Visível (UV-Vis) Nos compostos orgânicos, os que possuem dupla ligação absorvem fortemente no ultravioleta. Os compostos que possuem ligações simples e duplas alternadamente, chamadas de ligações conjugadas, produzem absorção em comprimentos de ondas maiores. Quanto mais extenso for o sistema conjugado, mais longos serão os comprimentos de onda absorvidos, podendo chegar à região do visível. Nos inorgânicos, o comprimento de onda de absorção das transições “d-d” depende do metal envolvido, do número de grupos coordenados, da basicidade, dos átomos doadores e da geometria dos grupos coordenados. Análise de íons metálicos, através da transferência de carga. Ex: fenantrolina. Grupos cromóforos e sua absorção máxima Cromóforo Fórmula Exemplo Amax (nm) Carbonil (cetona) RR'C=O Acetona 271 Carbonil (aldeído) RHC=O Acetaldeído 293 Carboxil RCOOH Ácido acético 204 Amida RCONH, Acetamida 208 Nitro RNO, Nitrometano 271 ETs Espectroscopia UV-Vis Análise qualitativa e quantitativa A cor é uma propriedade importante de uma substância. A cor da matéria está relacionado à sua absortividade ou refletividade. O olho humano vê a cor complementar àquilo que é absorvido. 800 700 600 500 400 Wavelength [nm] Absorbed color 650-780 595-650 560-595 500-560 490-500 480-490 435-480 380-435 red orange BS yellow-green DDS green EH bluish green greenish blue blue HH violet HH Complementary color EM biue-green EA greenish blue EA purple EE red-purple EH rei ED orange DC yellow DD yellow-green Fonte: Fundamentals of UV-visible spectroscopy Espectroscopia UV-Vis Geral o É. > Ea > Lâmpada (fonte) emite luz através de uma gama de comprimento de onda Monocromator (dispositivo de dispersão) seleciona um comprimento de onda Absorção da luz (área de amostra) A luz transmitida é medida (detector) Concentração é determinada em comparação com os padrões Espectroscopia UV-Vis Sistema Feixe de luz Principais aplicações * Monitorando cinética * Caracterizando compostos * Avaliando a pureza do DNA * Quantificando DNA e proteínas * Analisando nutrientes na água, É alimentos, e agricultura; Monocromator * Fármacos Lâmpada flash xenon Simultânea correção de referência Espectroscopia UV-Vis Aplicações Mercado Aplicativos Materiais a granel * Componentes ópticos: filters, lentes, espelhos, divisores de feixe, polarizadores, vidro * Filmes finos, revestimentos ópticos e anti-reflexivos, materiais nanocompostos, tintas, células solares Material * Oculos de segurança * Celulose e papel * Material de camuflagem * Óculos * Tecidos/têxteis * QA/QC em matérias-primas e produto acabado na fabricação * Identificação química ou estudo de processos químicos: laboratórios de química sintética, pesquisa de fotoquímica, caracterização nanopartículas, pesquisa de química superficial * Química analítica * Medidas de cores: Tintas e têxteis (correspondência de cores, QA/QC em tecidos, medições de FPS) * Ensaios de ligação de drogas * Reações enzimáticas Biotecnologiae + Análise de amostras biológicas turvas, tecidos, homogenetas celulares Pharmaceutical + Medições intracelulares de íons . * Ácido nucleico (RNA/DNA) e determinação proteica NÃo pars proseimentos Magnósticos. * Medições de DNA e desnaturação de proteínas/renaturação Química Espectroscopia UV-Vis 'o e e“ 0% ati 2) e e-: The determination of drug tablet - Farmacêuticas: “0º, concentration in pharmaceutical - Quantificação de API em + 9“. applications for drug development medicamentos : using the Agilent Cary 60 UV-Vis with fiber optics Application Note Pharma EEE 7 sta | O E =EX TEST e As BE NEr HE a Author Note: All of this work was conducted under controlled conditions in a GMP Fte. D laboratory within a leading global pharmaceutical manufacturing company. Fyfe Science, West Lakes Summary Shore, SA BIZ0, Australia The Agilent Cary 60 UV-Vis spectrophotometer is the new, improved o «00 200, Concentration (mg/L) Figure 1. Concentretion curve for anti-malarial API standards. Calibration equation: Abs = 0.00688"Conc -0.01056; correlation coefficient= 0.49976. The dissolution bath was used to facilitate the dissolution to completion, and the sample was analysed for total dissolved active ingredient after time, The concentration measurement of tha unknown sample was made at the end of Fonte: https://www.agilent.com/cs/library/applications/5990-7945EN.pdf the dissolution reaction. Espectrômetros UV-Vis e UV-Vis-NIR da Agilent enzymati Cary 60 Cary 3500 Cary 7000 UMS Espectroscopia UV-Vis Capacidades Vantagens * Ampla aplicação para análise qualitativa e quantitativa * Pode ser usado para muitos tipos de A simples relação linear entre orgânicos, inorgânicos e íons. absorção e concentração e a relativa * Fácil de usar facilidade de medição da luz visível * Rápido uv fizeram da espectroscopia uv- * Baixa manutenção visível a base para milhares de * Medição não destrutiva. métodos analíticos quantitativos. Limitações (será?) * Bandas de absorção sobrepostas podem interferer — Quimiometria. Pode ser difícil para compostos sensíveis à luz se usar a fonte D2 e QI (não aplicável se usar fonte Xenônio). October 28, 2020 DE. 3497453704 Agilent Qual é a sua Molécula Favorita”? Uma molécula é essencial para a vida tanto dos animais quanto das plantas. Magnesium Lu c Chlorophyll Hemoglobin Fluorescência e a natureza das partículas da luz A absorção da luz aumenta a velocidade de um elétron principalmente atsormton ana Emission mudando sua direção, não sua velocidade. se Assim, o elétron passará por uma transição eletrônica do estado fundamental para um estado excitado O mission Quatro coisas podem acontecer enquanto ele está neste estado de excitação: 1) Ele pode sofrer uma perda de radiação (relaxamento vibracional) de energia eletrônica por meio de colisões e outras interações. A maioria das moléculas não sofre fluorescência por causa desse processo de desativação. 2) Ele pode emitir um fóton de luz (fluorescência). 3) Ele pode sofrer uma transição para um estado metaestável (tripleto) e fosforescente. 4) Se a molécula vai para o estado de fosforescência e então volta para o estado singlete (estado de fluorescência) e então libera um fóton, isto é fluorescência retardada e é emitida após o pulso parar. Fluorescência: quais são os benefícios? “Sensibilidade — Mede as espécies de interesse com alta sensibilidade (ppD, ppt); “Seletividade — Meça um componente individual em uma matriz complexa sem a necessidade de cromatografia; “High Information — Informações sobre espécies emissoras, concentração, cinética de reação, interações, movimento molecular, etc. «Não-destrutiva — fluorescência permite executar testes preliminares de forma não destrutiva. Espectroscopia de Fluorescência Sistema Principais aplicações: Lâmpada de Tubo Monocromador Xenônio fotomultiplicador Estabilidade térmica de biocatalisadores Caracterização de biomarcadores para imagens de células vivas Misturas de hidrocarbonetos em óleos de petróleo Compartimento de amostra Filtros integrados av TICs Cary Eclipse Software (EB setup fem) E setup o Options | Accessories | Reports | Auto-store Display options CAT or S/N Mode Oveiay traces | A Mode EREEE Ds ot scans Cay | Options | Accessories | Reports | Auto-store Cary Iristiument setup SE Orsand E] Scan setup “minimum DODOD + E em *fmesimum 1000000 + Cucle mode Smoothing X Mode Wavelength (nm) Type [Savitekyolay Ag no otsoans Excitation (hm) 350.00 Zero order Ro Start nm) s0N0D Extation sit (nm) Time Imin] Stop (nm) GON0O Emission sit (nm) Eucitation filer Emission filer 30 Mede U U Ea Ex. Stop (nm) Scgn control Factor Ex. Increment (nm) EMT Detector voltage + Lom + High Manual Votsly do od E A A Slowest Slow Medium Fast Fastest Survey Scan rate [hm/min) 24000000 Conected spectra Averagingtime (s) 00125 Data interval (nm) 50000 | W o l ok] Corcel Help Espectroscopia de Fluorescência Princípios O especiro de excitação é idêntico ao espectro de emissão. O especiro de emissão é a imagem especular da banda de absorção de comprimento de onda mais longa e ocorre em comprimentos de onda mais maiores do que o especiro de absorção. Stokes' shift Emission l OO sá Anthracene sê Ee Fluorescence E 9 êê <s 3 = Et AA Lit t to 300 340 380 420 460 Wavelength (nm) aso 500 580 60 Wavelength (nm) Espectroscopia de Fluorescência . = | Quantificação de hidrocarbonetos aromáticos policíclicos do petróleo — uu —as e» —1 —» —4 — E 350 som 300 280 250 2 Intonst Intensity at 324 nm 109 100 » so o 300 SD 0 360 3 ADD A AMO GD AB 500 o 1 2 3 4 5 õ Wavelençtn, nm cuoiml Espectro de fluorescência de naftaleno, Ex. comprimento de onda 250 nm, Ex. fenda 10 nm, Em. fenda 5 nm (esquerda); gráfico de calibração (os pontos para a mesma concentração são calculados) para a determinação fluorométrica de naftaleno a 324 nm, Ex. comprimento de onda 250 nm, Ex. fenda 10 nm, Em. fenda 5 nm. Fonte: Quantification of complex polycyclic aromatic hydrocarbons or petroleum oils in water with Cary eclipse fluorescence spectrophotometer According to astm d 5412- 93 (2000 ETs Expressão citosólica por espectroscopia de fluorescência de proteina fluorescente verde (GFP) GREEN YELLOW BLUE cran + + 500 550 600 Wavelength (nm) Representação esquemática da proteína verde Emissão para todo o espectro de proteínas fluorescentes. fluorescente. Tripeptídeo fluoróforo em vermelho. Fonte: DE. 3497453704 Espectroscopia de Fluorescência Expressão citosólica por espectroscopia de fluorescência de proteína fluorescente verde (GFP) Coy | Options | Accessories | Reports | Auto-store | [lnstrumenk se Ná dusmedo fico =] [Scan setup lWavelength [nm] Excitation (nm) 55000 [7 Zero order Start [rm forooo Exctationaitfem) [5 2] Stop (nm) [000 Emisonskinm) [5 2] HT 30 Mode a ExStop(nm) [BOOT Esncementtom) [DS [Sean corr se & | Rlz 4 ]& I f Slowest] Slow JMedium Fast | Fastest| Survey | Manual Scan rate [nm/min) E 000 Averaging lime (s) forma Datainterval fm) |iO00O Fe Eiaucasai E Figure 2. Instrumental parameters for detecting DsRed emission spectra (Emission maxima 583 nm) following excitation with 550 nm (peak excitation 558 nm) Espectroscopia de Fluorescência Capacidades Em baixas concentrações, a intensidade da fluorescência geralmente será proporcional à concentração do fluoróforo. Os efeitos do “quenching” podem influenciar o resultado pois descreve a diminuição da intensidade de fluorescência de uma determinada substância e pode ser o resultado de vários processos, como reações de estado excitado ou extinção por colisão. Espectroscopia de Fluorescência Vantagens * Extremamente sensível a compostos aromáticos e insaturados * Pode ser aplicado a outros compostos com derivatização ou marcação *- Fácil de usar * Baixa manutenção Limitações * Limitado a certos tipos de compostos * As misturas podem exigir cleanup * Possibilidade de efeito “quenching” av TICs Conclusão «+ Possibilidade de uso das técnicas de UV-Vis e Fluorescência para diversas áreas de aplicação; « Fácil operação e robustez. Siga a página da Agilent Brasil: Webinars - - DE. 3497453704