Vogel: Análise Química Quantitativa
Espectrofometria no UV/visível
Procedimento Pese uma quantidade suficiente do material sólido para ter 0,001 a 0,004 mmol de detergente e dissolva em 100 ml de água destilada. Coloque 20 ml desta solução em um funil de separação de 150 ml e neutralize por adição, gota a gota, de ácido clorídrico 6 M. Quando o meio estiver neutro (use um papel indicador), adicione mais 3 ou 4 gotas de ácido. Adicione 20 ml de clorofórmio (tricloro-metano) e 1 ml da solução de azul de metileno. Agite por 1 minuto, deixe em repouso por 5 minutos e através de um pequeno funil filtrante com um enchimento de lã de algodão na ponta transfira a camada de clorofórmio para um balão aferido de 100 ml. Repita a extração da solução A por mais três vezes seguindo exatamente o mesmo procedimento descrito anteriormente. Após a última extração, lave o funil de filtro e a torneira com um pouco de clorofórmio e adicione o resultado ao conteúdo do balão. Complete o volume com clorofórmio.
Meça a absorbância desta solução em 650 nm usando uma célula de 1 cm de passo
óptico contra água destilada como branco. Repita o procedimento com os reagentes usando água destilada no lugar da solução-teste. Se necessário, use a leitura conseguida desta forma para corrigir a leitura da solução-teste. Se ela já não tiver sido feita, construa a curva de calibração para o detergente que está sendo avaliado usando quatro diluições apropriadas de uma solução padrão executando o procedimento descrito anteriormente.
Uma modificação óbvia deste procedimento permite a determinação de aminas ou
sais quaternários de amônio de cadeia longa (surfactantes catiônicos):
Neste caso, o grupo ácido sulfônico está presente em um corante de sulfonoftaleína, o indicador azul de bromofenol. Como no exemplo anterior, a espécie (R + 3– NH )(R' SO)
3
pode ser extraída em clorofórmio, mas o indicador não. A cor do extrato é, portanto, proporcional à quantidade de surfactante no material em teste.
Espectrofotometria no UV/visível
Segurança. Antes de fazer qualquer experimento desta seção preste muita atenção aos avisos de
segurança. Tenha sempre em mente as regras de segurança de laboratório.
17.31 Curva de absorção e concentração de nitrato de potássio
Discussão O nitrato de potássio é um exemplo de composto inorgânico que absorve principalmente no ultravioleta e pode ser usado para ganhar experiência no uso de um espectrofotômetro UV/visível operado manualmente. Alguns experimentos também podem ser feitos com um espectrofotômetro de registro automático (Seção 17.16).
A absorbância e a transmitância percentual de uma solução ~0,1 M de nitrato de
potássio são medidas entre 240 e 360 nm a intervalos de 5 nm e em intervalos menores na vizinhança dos máximos ou mínimos. Os espectrofotômetros manuais são calibrados nos painéis de comando para a leitura da absorbância e da transmitância percentual. Os espectrofotômetros automáticos de feixe duplo usam, normalmente,
papéis de registro impressos com ambas as escalas. A tabela de conversão linear (Fig.
17.18) é útil para a visualização da relação entre as duas quantidades.
As três maneiras de apresentar os dados espectrofotométricos são descritas adiante.
O mais comum é usar um gráfico de absorbância contra o comprimento de onda (medido em nanômetros). O comprimento de onda correspondente ao máximo de absorbância (ou o mínimo de transmitância) é lido no gráfico e usado para preparar a curva de calibração. Este ponto é escolhido por duas razões: (1) é a região em que a diferença entre as absorbâncias de amostras de concentrações diferentes é maior, isto é, a sensibilidade para estudos de concentração é máxima, e (2) como ele é um ponto de inflexão, as variações de absorbância são praticamente desprezíveis em uma pequena faixa de comprimentos de onda. Não há uma regra geral para a escolha da concentração da solução a ser preparada porque isto depende do instrumento que está sendo usado. Usualmente, uma solução entre 0,01 e 0,001 M é suficientemente concentrada para as absorbâncias mais elevadas. As outras concentrações são preparadas por diluição. As concentrações a serem usadas devem ter absorbância entre 0,3 e 1,5.
Para determinar a concentração de uma substância, escolha o comprimento de onda
do máximo de absorção do composto (302,5 a 305 nm para o nitrato de potássio, por exemplo) e faça a curva de calibração medindo as absorbâncias da solução da substância em quatro ou cinco concentrações diferentes (2, 4, 6, 8 e 10 g·l–1 de KNO ,
3
por exemplo) no mesmo comprimento de onda. Lance em gráfico a absorbância contra a concentração. Se o composto obedece à lei de Beer, o resultado será uma reta que passa pela origem. Se a absorbância da solução desconhecida no mesmo comprimento de onda for medida, a concentração pode ser obtida diretamente da curva de calibração. Quando se sabe com certeza que o composto obedece à lei de Beer, pode-se determinar o coeficiente de absorção molar, s, usando uma solução padrão, apenas. A concentração do desconhecido é calculada com o valor da constante ε e o valor medido da absorbância do desconhecido nas mesmas condições.
Fig. 17.18 Carta de correlação linear mostrando a relação entre absorbância e transmitância
Procedimento Seque um pouco de nitrato de potássio em 110°C por duas a três horas e deixe esfriar em um dessecador. Prepare uma solução contendo 10,000 g·l–1 em
água. Com a ajuda de um espectrofotômetro* e células pareadas de 1 cm, meça a absorbância e a transmitância percentual na faixa de comprimentos de onda entre 240 e 350 nm. Faça o gráfico de três maneiras: (a) absorbância contra comprimento de onda, (b) transmitância percentual contra comprimento de onda e (c) log ε (coeficiente
de absorção molecular decádico) contra comprimento de onda. A Fig. 17.19 mostra as curvas obtidas com o nitrato de potássio.
Use as curvas para localizar o comprimento de onda do máximo de absorção (ou do
mínimo de transmitância). Determine a absorbância de soluções de nitrato de potássio contendo 2,000, 4,000, 6,000 e 8,000 g·l –1 neste comprimento de onda. Faça o branco nas duas células, enchendo-as com água destilada. Se as células estiverem corretamente pareadas, a diferença em absorbância é praticamente nula. Faça a curva da absorbância contra a concentração para ambas as células. Determine a absorbância de uma solução de nitrato de potássio de concentração conhecida e leia a concentração na curva de calibração.