O ESPECTROFOTOMETRIA

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Espectrofotometria

Um espectrofotômetro pode ser considerado como um fotômetro fotoelétrico de filtro refinado que permite o uso de faixas de luz aproximadamente monocromáticas continuamente variáveis. Os principais componentes de um espectrofotômetro são uma fonte de energia radiante (luz), um monocromador, um dispositivo para o isolamento de luz monocromática, mais exatamente, faixas estreitas de energia radiante da fonte de luz, células de vidro ou de sílica feixes de energia radiante que passam através do solvente ou da solução.

A variação da cor de um sistema, com a modificação da concentração de certo componente, constitui a base do que os químicos denominam análise colorimétrica. A cor é provocada pela formação de um composto corado, resultante da adição de um reagente apropriado, ou pode ser intrínseca ao constituinte analisado. A intensidade da cor pode ser comparada com a que se obtém pelo tratamento idêntico de uma quantidade conhecida da substância.

A colorimetria possibilita a determinação da concentração de uma substância pela medida da absorção relativa de luz, tomando como referência à absorção da substância numa concentração conhecida. Na colorimetria visual usa-se como fonte de luz, uma fonte natural ou artificial de luz branca. As determinações são feitas num instrumento simples, denominado colorímetro, ou comparador de cores. Quando a vista for substituída por uma fotoelétrica, o instrumento é um colorímetro fotoelétrico. Neste instrumento emprega-se a luz que está numa banda estreita de comprimentos de onda, que se consegue pela passagem da luz através de filtros, isto é, de materiais coloridos na forma de placas de vidro, ou de gelatina, etc., que só transmitem a luz numa região espectral limitada. O instrumento é chamado, às vezes, "fotômetro de filtro".

Na análise espectrofotométrica a fonte de radiação emite até a região ultravioleta do espectro. Desta radiação selecionam-se comprimentos de onda definidos que constituem bandas, com largura menor que 1nm.

Um espectrômetro ótico é um instrumento que dispõe de um sistema ótico que pode provocar a dispersão da radiação eletromagnética incidente, e com o qual se podem fazer medidas da radiação transmitida num certo comprimento de onda da faixa espectral. Um fotômetro destina-se a medir a intensidade da radiação transmitida ou uma função desta intensidade. Um espectrômetro e um fotômetro, combinados num espectrofotômetro, podem gerar um sinal que corresponde à diferença entre a radiação transmitida por um material tomado como referência e a radiação transmitida pela amostra analisada, num certo comprimento de onda.

A percepção visual das cores é provocada pela absorção seletiva, por um objeto corado, de certos comprimentos de onda da luz incidente. Os outros comprimentos de onda ou são refletidos ou são transmitidos, de acordo com a natureza do objeto, e são percebidos pela vista como a luz do objeto. Se um corpo sólido opaco tem a aparência de branco, todos os comprimentos de onda são igualmente refletidos; se o corpo parece negro, a reflexão de luz de qualquer comprimento de onda é muito pequena. Se um corpo parece azul, são refletidos os comprimentos de onda que correspondem ao estímulo do azul, e assim sucessivamente.

Tipos de Espectrofotometria

Espectrofotometria astronômica

Redes de difração são utilizadas para estudar o espectro de energia da radiação eletromagnética dos astros coletada nos telescópios. A rede de difração é o artefato que substitui o antigo prisma óptico na pesquisa científica. Sua qualidade se mede pelo poder de separação de duas linhas de absorção ou de emissão do espectro eletromagnético de uma estrela, pela sua resolução espectral.

Espectrofotometria de absorção atômica

É o método de análise usado para determinar qualitativamente e quantitativamente a presença de metais. O método consiste em determinar a presença e quantidade de um determinado metal em uma solução qualquer, usando como princípio a absorção de radiação ultravioleta por parte dos elétrons que, ao sofrerem um salto quântico depois de devidamente excitados por uma chama de gás acetileno a 3000 graus Celsius, esses devolvem a energia recebida para o meio, voltando assim para a sua camada orbital de orígem. A energia devolvida na forma de um fóton de luz, por sua vez, absorve a radiação ultravioleta emitida pela fonte específica (cátodo ôco) do elemento químico em questão. Dessa forma, elétrons que estão contidos na solução, e que sofrem também um salto quântico e que não pertencem ao mesmo elemento que constitui o cátodo ôco que está sendo usado no momento, não serão capazes de causar uma interferência, isso porque eles absorverão apenas radiação com comprimento de onda referente ao elemento químico do qual fazem parte.

Espectrofotometria no Infravermelho

Os compostos orgânicos também absorvem radiações na região do infravermelho (IV) do espectro. A radiação infravermelha não tem energia suficiente para excitar os elétrons e provocar transições eletrônicas, mas ela faz com que os átomos ou grupos de átomos vibrem com maior rapidez e com maior amplitude em torno das ligações covalentes que os unem. Estas vibrações são quantizadas e, quando ocorrem, os compostos absorvem energia IV em certas regiões do espectro. Nas vibrações, as ligações covalentes comportam-se como se fossem pequenas molas unindo os átomos. Quando os átomos vibram, só podem oscilar com certas frequências, e as ligações sofrem várias deformações. Quando a ligação absorve energia, ela sofre alterações e, ao retornar ao estado original, libera essa energia, que então é detectada pelo espectrômetro. A espectrofotometria de infravermelho oferece um método rápido de análise química que fornece, em segundos, resultados de múltiplas propriedades em amostras não preparadas.

A espectroscopia no infravermelho é largamente usada tanto na indústria quanto na pesquisa científica, pois ela é uma técnica rápida e confiável para medidas, controle de qualidade e análises dinâmicas.

Conclusão

As aplicações analíticas da espectrofotometria se fundamentam na proporcionalidade entre a absorvância e a concentração. A absorvância de uma mistura é a soma das absorvâncias de dos componentes individuais presentes na mistura. A fotometria analisa a propriedade que os compostos químicos