MÉTODOS ESPECTROMÉTRICOSAs medidas baseadas na luz e outras formas de radiação eletromagnéticas são amplamente empregadas na química analítica. Os métodos espectroscópios de análises são baseados na medida da quantidade de radiação produzida ou absorvida pelas moléculas ou pelas espécies atômicas de interesse. A espectroscopia desempenhou um papel fundamental no desenvolvimento da teoria atômica moderna. Além disso os métodos espectroquímicos tem provido talvez as ferramentas mais amplamente empregadas para a elucidação de estruturas moleculares, bem como a determinação qualitativa e quantitativa de compostos orgânicos e inorgânicos. Podemos classificar os métodos de acordo com a região do espectro eletromagnético de envolvida na medida. As regiões espectrais que tem sido empregadas incluem os raios Y, raios X, ultravioleta (UV), visível, infravermelho, micro-ondas e radiofrequência. A interação da matéria com diferentes formas de radiação eletromagnética gera uma série de fenômenos que fornecem informações importantes sobre a natureza do que estamos estudando. Fenômenos de difração, reflexão, refração, absorção e emissões podem ocorrer e serem muito úteis em análises de qualidade, pesquisa desenvolvimento de novos produtos e etc. Antes de iniciarmos os tipos de métodos espectrométricos vamos conhecer as propriedades da radiação eletromagnética. A radiação eletromagnética tem sua origem, de uma forma geral, em transições ocorridas em um nível atômico e/ou molecular da matéria quando ela sofre um processo de relaxação de energia. A radiação eletromagnética(ou seja, a luz) fruto desse processo de relaxação tem a característica de viajar no espaço a uma velocidade aproximada de 300 000 km/s. Esta radiação ainda possui característica de ora se comportar como se fosse onda e ora como se fosse uma partícula. Esse duplo comportamento é chamado como caráter dualístico da radiação. A radiação eletromagnética pode ser descrita como uma onda com propriedades como comprimento de onda, frequência, velocidade e amplitude. Outra propriedade importante é que ao contrário das ondas sonoras, a luz não requer nenhum meio de suporte pra a sua transmissão; assim, ela facilmente passa pelo vácuo. A luz também se propaga cerca de um milhão de vezes mais rápida que o som. O espectro eletromagnético é o intervalo completo da radiação eletromagnética que contém as ondas de rádio, as microondas, o infravermelho, os raios X, a radiação gama, os raios violeta e a luz visível ao olho humano. De forma geral, os vários tipos de ondas eletromagnéticas diferem quanto ao comprimento de onda, fato esse que modifica o valor da freqüência, e também da forma com que elas são produzidas e captadas, ou seja, de qual fonte elas originam e quais instrumentos são utilizados para que se possa captá-las. Os espectrocopistas empregam as interações da radiação com a matéria para obter informações sobre uma amostra. Muitos elementos químicos foram descobertos por meio da espectroscopia. É aplicada para determinações de compostos orgânicos e inorgânicos. e a intensidade da luz saindo da solução (I). .mol-1 para a região visível. o aspecto mais importante do cálculo quântico é a determinação de quanta luz é absorvida pela amostra. como. Como conseqüência. Log (I0/ I) =A=cl A= absorbância = absorvidade molecular ou coeficiente de extinção c= concentração do material absorvedor l= espessura da amostra da amostra através da qual a luz passa. entretanto.A espectrofotometria visível e ultravioleta é um dos métodos analíticos mais usados nas determinações analíticas em diversas áreas. em primeiro lugar. à diferença entre estados eletrônicos de muitas moléculas. e 72 a 36 k. muitas vezes. De um ponto de vista prático.cal. são as aplicações da espectroscopia de absorção visível/ ultravioleta para a determinação quantitativa de compostos contendo grupos absorventes.mol -1 na região ultravioleta. Isto é descrito pela lei de Beer. Energias dessa magnitude correspondem. que dá a relação entre a intensidade da luz incidindo na solução (I0). A espectroscopia de absorção molecular é valiosa para a identificação dos grupos funcionais na molécula. Mais importante. A região ultravioleta do espectro é geralmente considerada na faixa de 200 a 400 nm.cal. do número e do arranjo dos elétrons nas moléculas ou íons absorventes. As energias correspondentes a essas regiões são ao redor de 150 a 72 k. A absorção da região visível e ultravioleta depende. por exemplo. o pico de absorção pode ser correlacionado com o tipo de ligação que existe na espécie que está sendo estudada.Lambert. e a região do visível entre 400 a 800 nm. na identificação do princípio ativo de fármacos. A absorção pelos compostos orgânicos e inorgânicos é relacionada com uma deficiência de elétrons na molécula. fornece evidencias da presença de vários grupos funcionais na estrutura orgânica devido à interação das moléculas ou átomos com a radiação eletromagnética em um processo de vibração molecular. Dissociação de complexos: excesso ou insuficiência de agente complexante. Nos inorgânicos. Desvios instrumentais Em soluções muito concentradas. podendo chegar à região do visível. Ex: indicador ácido-base. pois quando ficam muito perto umas das outras. as moléculas de soluto influenciam umas às outras devido a suas proximidades. chamadas de ligações conjugadas. os que possuem dupla ligação absorvem fortemente no ultravioleta remoto. o comprimento de onda de absorção das transições “d-d” depende do metal envolvido. A espectroscopia no infravermelho. Os compostos que possuem ligações simples e duplas alternadamente. associa ou reage com um solvente para formar um produto que tem um espectro de absorção diferente do analito. produzem absorção em comprimentos de ondas maiores. Essa técnica . Nos compostos orgânicos. do número de grupos coordenados. Desvios da Lei de Lambert-Beer Desvios químicos ∙Deslocamento do equilíbrio: quando um analito dissocia. dos átomos doadores e da geometria dos grupos coordenados. a absorvidade pode mudar um pouco. da basicidade. mais longos serão os comprimentos de onda absorvidos. Quanto mais extenso for o sistema conjugado. alcançando um “estado excitado”. Medindo-se a variação da quantidade de luz transmitida. através de um plasma. desta forma. em forno de grafite. ou.constituía uma poderosa ferramenta para a identificação de compostos inorgânicos e orgânicos puros porque. a técnica foi aprimorada e hoje é utilizada na identificação e quantificação de íons metálicos em diversos tipos de amostras como solos. Na técnica de emissão atômica. A espectrometria de absorção atômica é uma técnica que teve sua origem nos testes de chama. tais como O2. o estado excitado é obtido por . A radiação no infravermelho faz com que átomos e grupos de átomos de compostos orgânicos vibrem com amplitude aumentada ao redor das ligações covalentes que os ligam. as linhas se sobrepõem dando origem às bandas observadas no espectro. usualmente uma fonte de radiação específica para cada elemento (fonte de linha) é utilizada. cada vibração aparece no espectro com número de onda característico. Essa técnica é menos satisfatória para análise quantitativa que suas correlatas no ultravioleta e visível por causa da menos sensibilidade e dos desvios frequentes da lei de Beer. A técnica utiliza basicamente o princípio de que átomos livres (estado gasoso) gerados em um atomizador são capazes de absorver radiação de freqüência específica que é emitida por uma fonte espectral. como exceção de poucas moléculas homonucleares. a quantificação obedece desta forma. fontes especiais de luz conjugadas com sistemas eficientes de seleção de comprimentos de onda permitem a determinação específica de elementos. águas. em experimentos qualitativos na identificação de alguns íons metálicos. Átomos no “estado fundamental” são capazes de absorver energia luminosa de um comprimento de onda específico. O processo é quantizado. Este ambiente pode ser obtido por meio de chama. Com o desenvolvimento através do tempo. Aumentando-se o número de átomos presentes no caminho ótico pode-se aumentar a quantidade de radiação absorvida. alimentos. mais recentemente. os princípios da lei de Beer. materiais biológicos. A espectrometria de absorção atômica (AAS) é hoje uma técnica largamente difundida e empregada para a determinação de elementos traço nas mais diversas amostras. porém o espectro vibracional costuma aparecer como uma serie de bandas. estão envolvidos os processos de excitação (absorção de energia) e decaimento (liberação de energia) Na técnica de emissão o átomo é colocado em um ambiente com alta disponibilidade de energia a fim de serem produzidos átomos no “estado excitado”. porque a cada mudança de nível de energia vibracional corresponde uma série de mudanças de níveis de energia rotacional. Na técnica de absorção atômica. Em instrumentos convencionais. Nas fontes de luz para absorção atômica (lâmpadas de catodo oco). N2 e Cl2. todas as espécies moleculares absorvem radiação infravermelha. As ligações covalentes que constituem as moléculas orgânicas estão em constantes movimentos axiais e angulares. pode-se realizar uma determinação quantitativa do analito presente. o que implica que apenas as linhas do próprio elemento são emitidas pela fonte. A espectrometria de massas (mass spectrometry) é uma poderosa ferramenta física que caracteriza as moléculas pela medida da relação massa/carga de seus íons. na análise de misturas orgânicas complexas. sendo instáveis. retornam espontaneamente para o “estado fundamental”. A MS/MS apresenta uma vasta gama de aplicações. inicialmente. biotecnologia. quantificar compostos conhecidos e auxiliar na elucidação estrutural de moléculas. Ela foi usada. na determinação de massas atômicas e. . vem sendo empregada na busca de informações sobre a estrutura de compostos orgânicos. usada para identificar compostos desconhecidos. em relação à população total dos átomos daquele elemento. A intensidade de uma linha de emissão aumenta na medida em que aumenta a proporção de átomos excitados para aquele estado específico de um dado elemento. e descoberta e desenvolvimento de fármacos. emitindo luz. como por exemplo: na ecologia. na análise elementar e na determinação da composição isotópica dos elementos. A espectrometria de massas acoplada (MS/MS) é uma técnica analítica poderosa. O espectro de emissão de uma espécie atômica consiste numa coleção de comprimentos de onda de emissão denominadas linhas de emissão. geologia. Os átomos excitados. por causa de sua natureza discreta. toxicologia.colisão do átomo com partículas aceleradas (elétrons ou íons).