Espectrofotometria com dois solutos coloridos

Objetivos

O objetivo do experimento foi determinar para as soluções de KMnO4 e K2Cr2O7 a variação de A em função de λ e a construção dos respectivos gráficos. E partir dos gráficos, foram determinados os valores das absortividades ϵ.

Introdução Teórica

A espectrofotometria é o método de análises óptico mais usado nas investigações biológicas e físico-químicas. O espectrofotômetro é um instrumento que permite comparar a radiação absorvida ou transmitida por uma solução que contém uma quantidade desconhecida de soluto, e uma quantidade conhecida da mesma substância.

Todas as substâncias podem absorver energia radiante, mesmo o vidro que parece completamente transparente absorve comprimentos de ondas que pertencem ao espectro visível. A água absorve fortemente na região do infravermelho. A absorção das radiações ultravioletas, visíveis e infravermelhas dependem das estruturas das moléculas, e é característica para cada substância química.

Quando a luz atravessa uma substância, parte da energia é absorvida (absorbância): a energia radiante não pode produzir nenhum efeito sem ser absorvida. A cor das substâncias se deve a absorção (transmitância) de certos comprimentos de ondas da luz branca que incide sobre elas, deixando transmitir aos nossos olhos apenas aqueles comprimentos de ondas não absorvidos.

Absorbância, também chamada de absorvância, é a capacidade intrínseca dos materiais em absorver radiações em frequência específica. Em espectroscopia, a absorbância (A) é definida assim: (Lei De Beer-Lambert)

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onde I é a intensidade da luz com um comprimento de onda específico λ e que é passada por uma amostra (intensidade da luz transmitida) e  é a a intensidade da luz antes que entre na amostra (intensidade da luz incidente).[pic 2]

As medidas de absorbância são frequentemente usadas em química analítica, já que a absorbância é proporcional à espessura de uma amostra e a concentração da substância nesta, em contraste à transmitância , a qual varia exponencialmente com a espessura e a concentração.[pic 3]

Transmitância (T) é a fração da luz incidente com um comprimento de onda específico, que atravessa uma amostra de matéria. É um fenômeno relacionado diretamente à absorbância. Consiste na passagem inalterada de radiação pela matéria, ocasionada pela saturação desta energia. Uma pequena fração da radiação pode passar pelos dois estágios, sendo primeiramente absorvida e depois liberada como numa transmissão ininterrupta. Esse tipo de radiação é denominada espúria. A transmitância é calculada pela seguinte relação:

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Instrumentação

Os principais componentes de um espectrofotômetro estão listados abaixo:

Cubeta: É o recipiente usado para armazenar a amostra que será utilizada na varredura de dados no espectrofotômetro. As cubetas podem ser de quartzo, vidro e acrílico, entretanto é recomendado usar uma cubeta de quartzo já que o vidro e o plástico causam a reflexão da luz visível.

Figura 1: Exemplo de cubeta utilizada na espectrofotometria.

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Fonte De Luz: Uma lâmpada de deutério e uma lâmpada de tungstênio compõem a fonte de luz. A lâmpada de deutério emite radiação UV e a de tungstênio emite luz visível.

Monocromador: Tem como função separar o feixe deluz nos comprimentos de ondas componentes.

Detector: Dispositivo que tem como função detectar a fração de luz que passou pela amostra e transfere para o visor e para o computador ligado ao aparelho.

Procedimento Experimental

Inicialmente ajustamos o espectrofotômetro para estabelecer os extremos de absorção (para isso foi utilizada a água como branco). Calibrou-se com o branco o espectrofotômetro, eliminando a diferença de absorbância do branco, promovendo então a leitura real de absorbância. Em seguida foram preparadas duas soluções, uma contendo permanganato de potássio (KMnO4) de concentração 0,02 mol/L e a outra contendo dicromato de sódio(K2Cr2O7) de concentração 0,016 mol/L. Feito a calibração em todos as alterações de comprimentos, configurou-se o aparelho nos comprimentos de onda (λ) de 400 nm a 700 nm de 50 em 50 nm, com o intuito de se encontrar a absorbância máxima, consequentemente o comprimento de onda máximo (λ) para cada uma das soluções.

Após encontrar o valor máximo da absorbância, o espectrofotômetro foi ajustado novamente para o valor do comprimento de onda (λ) encontrado e desta forma foi feita uma nova varredura aumentando-se de 10 em 10 nm para obtenção de dados e assim, para o cálculo de absorbância na região do máximo de absorção em cada uma das soluções. E por fim foi calculada a concentração molar da mistura e dos solutos utilizados no experimento.

Cálculos e Resultados

Tabela 1: Absorbância e seu respectivo comprimento de onda para o K2Cr2O7.

K2Cr2O7

A	λ (nm)
0,26	400
0,184	450
0,111	500
0,087	550
0,065	600
0,055	650
0,05	700

Figura 2: Gráfico do “Comprimento de Onda X Absorbância” para o dicromato de potássio.

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Tabela 2: Absorbância e seu respectivo comprimento de onda para o KMnO4.

KMnO4

A	λ (nm)
0,139	400
0,107	450
0,333	500
0,432	550
0,115	600
0,097	650
0,08	700

Figura 3: Gráfico do “Comprimento de Onda X Absorbância” para o permanganato de potássio.

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Tabela 3: Valores da absorbância para comprimentos de onda máximos do KMnO4 e K2Cr2O7.

	KMnO4	K2Cr2O7	Mistura	λ (nm)
λmáx KMnO4	0,456	-0,002	0,144	530
λmáx K2Cr2O7	0,273	0,504	0,286	360