Espectroscopia de UV-Visivel
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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE
ENGENHARIA DE MATERIAIS
Prof. Mauricio Bomio
Disciplina
Tcnicas de caracterizao
dos materiais
MTR0354 2012.2
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ESPECTROFOTOMETRIA
UV-VISVEL
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Fundamentos da Espectrofotometria
Uma maneira boa de cutucar molculas, com radiao eletromagntica (luz)
A espectrofotometria faz parte da classe dos mtodos analticos que baseiam-se na interao da matria com a
energia radiante
Luz incidente
Luz
emergente
Luz absorvida
Perdas:
- reflexes
- disperso
-absoro
Boa sensibilidade
Baixo custo de anlise
Fcil operao Equipamentos
robustos
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Fundamentos da Espectrofotometria Propriedades da luz
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Absoro de Luz
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Espectro Eletromagntico
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Fundamentos da Espectrofotometria
Absoro de radiao eletromagntica
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Fundamentos da Espectrofotometria
Porque ocorre o fenmeno da absoro? Molculas que apresentam eltrons que podem ser
promovidos a nveis de energia mais elevados mediante a absoro de energia TRANSIES ELETRNICAS
Nveis discretos de energia so absorvidos devido vibraes e rotaes das molculas ROTACIONAL E VIBRACIONAL
Por este motivo no se observa uma linha de absoro ntida, mas sim uma banda de absoro ESPECTRO UV-VISVEL
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Transies Eletrnicas
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Energia Rotacional e Vibracional
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Espectro UV-Visvel
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Fundamentos da Espectrofotometria
Dois requisitos devem ser observados para que uma determinada radiao possa ser absorvida por uma molcula:
1 - A radiao incidente deve ser de frequncia equivalente aquela rotacional ou vibracional, eletrnica ou nuclear da molcula,
2 - A molcula deve ter um dipolo permanente ou um dipolo induzido, ou seja, deve haver algum trabalho que a energia absorvida possa fazer.
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Cores de Radiao Regio do Visvel
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Espectros de absoro de diferentes substncias
Espectros de absoro diferentes substncias
(1: bacterioclorofila; 2: clorofila a; 3: clorofila b; 4: ficoeritrobilina; 5: beta-caroteno)
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Teoria da Espectrofotometria Lei de Lambert
Lei de Beer
1 cm
Io IT1
Io IT3
3 cm
soluo 10 g/l
Io IT1
soluo 20 g/l
IT2
Io
It = Io 10-Kl It = Io 10
-Kc
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Lei de Beer-Lambert A espectroscopia de absoro molecular est
baseada na medida de absorbncia (A) ou
transmitncia (T), que esto relacionadas
atravs das equaes:
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Lei de Beer-Lambert
A absorbncia muito importante porque ela diretamente proporcional
concentrao, c, de espcies absorventes de luz na amostra
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Desvios da Lei de Beer-Lambert LIMITAO REAL
A Lei vlida somente para baixas concentraes
Altas concentraes = Interao entre as molculas afeta a distribuio de carga, alterando o coeficiente de absortividade molar
DESVIO QUMICO Surgem quando um analito se dissocia, se associa ou reage com um
solvente para dar um produto que tem um espectro de absoro diferente
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Desvios da Lei de Beer
DESVIO INSTRUMENTAL
A lei s vlida para radiao monocromtica, ou seja, para um nico comprimento de onda ()
Como minimizar o desvio?
Escolher a regio onde o constante na regio selecionada
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Partes Essenciais de um Espectrofotmetro
Fontes de radiao;
Monocromador;
Compartimento de amostra;
Detector.
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Espectrofotmetros
Feixe Simples
Feixe Duplo
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Celas de Medida
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Aplicaes
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Aplicaes Espectroscopia ultravioleta visvel
Dixido de Titnio (TiO2)
TiO2 Anatase
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Aplicaes Clculo de energia de Gap
2/1)( gapEhh
O band gap (Eg) foi calculado pelo mtodo de Wood e Tauc[87]. Nesse mtodo Eg est relacionado com a
absorbncia e a energia dos ftons segundo a equao:
Em que a absorbncia, h a constante de Planck, a freqncia, Egap a energia de band gap.
[87] Wood, D. L.; Tauc, Phys. Rev. B. 1972, 5, 3144.
2.10 2.25 2.40 2.55 2.70 2.85 3.00 3.15 3.30 3.45 3.60 3.75
PMO - Coprecipitao
Ajuste Linear PMO - Coprecipitao
Extrapolao do ajuste linear
Ab
so
rb
nc
ia (
u.a
)
Energia do Fton (eV)
Egap = 3.28 eV
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Referncias.
Captulo 13