Espectrometria de Absorção Molecular

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Após a adição de todos os reagentes, os balões foram deixados no escuro por 20 minutos e utilizando a solução padrão número 4, determinou-se o comprimento de onda de máxima absorbância por meio da varredura em um intervalo de 400 a 600 nm).

Resultados e Discussões

O pico de absorção máxima obtido foi de 510 nm, de acordo com o espectro abaixo (figura 2).

[pic 4]

Figura 2 – Espectros de absorção das soluções padrão.

A Lei de Beer relaciona a absorbância com a quantidade de radiação que é absorvida pela amostra de acordo com a concentração da solução absorvente e a extensão do caminho onde ocorre a absorção, conforme equação 1. Observa-se que a absorbância é diretamente proporcional à concentração da solução[1 ].

[pic 5]

Onde A é a absorbância, Po é a potência da radiação após passar pela solução do branco; P é a potência da radiação após passar pela solução do analito; ε é a absortividade molar do analito; b é o caminho óptico; c é a concentração da solução.

Essa mesma equação pode ser reescrita em função da transmitância, de acordo com as equações 2 e 3.

[pic 6]

[pic 7]

De acordo com a equação 1, é possível construir uma reta (curva analítica) que que relacione a absorbância e a concentração de padrões de um analito de interesse (neste caso, o complexo Fe(o-phen)32+) para determinar a concentração de uma dada amostra (concentração de Fe2+ em efluente). Com o uso do método estatístico dos mínimos quadrados, a curva pode ser construída e pode ser avaliada sua qualidade com o coeficiente de correlação R2. Quanto mais próximo de 1 este coeficiente, maior é a tendência de os dados obtidos obedecerem a linearidade.

Desvios à lei de Beer, que resultam em curvas com R2 inferiores a 0,9, podem ocorrer por razões químicas e instrumentais. Em termos químicos, a lei de Beer prevê que as partículas do analito em solução absorvam a radiação individualmente, e a altas concentrações elas não se comportam independente das demais. Isto mostra que a existe uma faixa de concentrações para cada analito que oferecem comportamento linear na absorção de radiação na faixa do UV-Vis. Outro fator importante é o índice de refração do sistema, que varia conforme a concentração da solução, alterando o valor da absortividade molar do analito. Também deve ser considerado quando, em um uma amostra, existem espécies absorventes envolvidas em reações de equilíbrio (como é o caso de indicadores de titulações ácido-base, por exemplo). Em termos instrumentais, a lei é estritamente válida para radiações monocromáticas puras (algo difícil já que a radiação incidente é em geral uma banda estreita), além do que radiações de fundo (originadas por imperfeições no seletor de comprimento de onda) podem atingir o detector[1].

Usando os valores de absorbância máxima em 510 nm (tabela 1), foi construída a curva de adição de padrão com o uso do software Microsoft Excel (figura 3). Cuja equação obtida foi y = 0,8738x + 0,1272, com R2 = 0,9997, mostrando que os dados seguem corretamente a lei de Beer, pois o R2 está próximo de 1.

Tabela 1 – Dados de absorbância das soluções padrões preparadas.

Concentração de Fe2+ adicionada nas soluções (mg/L)

Absorbância em 510 nm (U.A.)

1

0,13443

2

0,34084

3

0,55388

4

0,78893

5

1,00140

6

1,22020

[pic 8] [pic 9]

De acordo com o gráfico, a solução padrão sem Fe2+ da solução estoque (x = 0) gera absorbância de 0,1272 (devido somente ao Fe2+ presente na amostra). Por extrapolação gráfica, pode ser deduzida a concentração de Fe2+ presente neste padrão usando a equação 4, ou seja, y = 0

[pic 10]

Onde a é o intercepto da curva de adição de padrão e b é o coeficiente angular. Aplicando valores:

[pic 11]

Conhecendo a informação anterior, aplica-se os fatores das diluições realizadas e descobre-se a concentração de Fe2+ na amostra:

[pic 12]

Portanto, a concentração de Fe2+ na amostra de efluente é aproximadamente 24,26 mg/L.

Foi estimado o intervalo de confiança a 95% para a concentração encontrada na amostra usando as seguintes equações 5 e 6:

[pic 13]

[pic 14]

Onde s é o desvio padrão, xi é o valor individual de cada replicata, é a médias das absorbâncias e m é o número de replicatas. t95,5 é o valor de t de Student a um nível de confiança de 95% (igual a 2,571 para 5 graus de liberdade); v é o valor dos graus de liberdade (N-1 igual a 5); e I.C. é o intervalo de confiança a 95%. [pic 15]

Os resultados das contas se encontram na tabela 2.

Tabela 2 – Análise estatística dos dados

Desvio-padrão dos resíduos da curva analítica (s)

0,40873

Intervalo de confiança a 95 % (I.C.)

0,42900