Absorvância: o que é, exemplos e exercícios resolvidos

A absorvância é o logaritmo com um sinal negativo do quociente entre a intensidade luminosa emergente e a intensidade luminosa incidente em uma amostra de solução translúcida que foi iluminada com luz monocromática. Essa proporção é a transmitância .

O processo físico de passagem da luz através de uma amostra é chamado de transmissão de luz , e a absorvância é uma medida dela.Portanto, a absorvância é o menor logaritmo de transmitância e é um fato importante para determinar a concentração de uma amostra que geralmente é dissolvida em um solvente como água, álcool ou qualquer outro.

Absorvância: o que é, exemplos e exercícios resolvidos 1

Figura 1. Diagrama do processo de absorbância. Preparado por F. Zapata

Para medir a absorvância, é necessário um dispositivo chamado eletro-fotômetro , com o qual é medida uma corrente proporcional à intensidade da luz incidente em sua superfície.

Ao calcular a transmitância, o sinal de intensidade correspondente apenas ao solvente é geralmente medido primeiro e esse resultado é registrado como Io .

A amostra dissolvida é então colocada no solvente com as mesmas condições de iluminação. O sinal medido pelo eletro-fotômetro é indicado como I , o que permite calcular a transmitância T de acordo com a seguinte fórmula:

T = I / I ou

É uma quantidade sem dimensões. A absorvância Um é expresso da maneira seguinte:

A = – log (T) = – log (I / I ou )

Absorvância e absortividade molar

As moléculas que compõem um produto químico são capazes de absorver luz, e uma medida é precisamente absorvância.É o resultado da interação entre fótons e elétrons moleculares.

Portanto, é uma magnitude que dependerá da densidade ou concentração das moléculas que compõem a amostra e também do caminho óptico ou da distância percorrida pela luz.

Dados experimentais indicam que a absorvância A é linearmente proporcional à concentração C e à distância d percorrida pela luz. Portanto, para calculá-lo com base nesses parâmetros, a seguinte fórmula pode ser estabelecida:

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A = ε⋅C⋅d

Na fórmula acima, ε é uma constante de proporcionalidade conhecida com o nome de absortividade molar .

A absortividade molar depende sobre o tipo de substância e o comprimento de onda com o qual a absorvância é medida. A absortividade molar também é sensível à temperatura da amostra e o pH da mesma.

Lei Beer-Lambert

Essa relação entre absorvância, absorção, concentração e distância da espessura do caminho que a luz segue na amostra é conhecida como lei de Beer-Lambert.

Absorvância: o que é, exemplos e exercícios resolvidos 2

Figura 2. Lei de Beer-Lambert. Fonte: F. Zapata,

Abaixo estão alguns exemplos de como usá-lo.

Exemplos

Exemplo 1

Durante um experimento, uma amostra de luz vermelha de um laser de hélio-neon é iluminada, cujo comprimento de onda é de 633 nm.Um eletro-fotômetro mede 30 mV quando a luz do laser acende diretamente e 10 mV quando passa através de uma amostra.

Nesse caso, a transmitância é:

T = I / Io = 10 mV / 30 mV = ⅓.

E a absorvância é:

A = – log (⅓) = log (3) = 0,48

Exemplo 2

Se a mesma substância for colocada em um recipiente com a metade da espessura usada no exemplo 1, diga quanto o eletro-fotômetro marcará quando a luz do laser de hélio-neon passar pela amostra.

Deve-se considerar que, se a espessura diminuir pela metade, a absorvância proporcional à espessura óptica diminui pela metade, ou seja, A = 0,28.A transmitância T será dada pela seguinte relação:

T = 10 -A = 10 ^ (- 0,28) = 0,53

O eletro-fotômetro marcará 0,53 * 30 mV = 15,74 mV.

Exercícios resolvidos

Exercício 1

Queremos determinar a capacidade de absorção molar de um determinado composto patenteado que está em solução.Para isso, a solução é iluminada com luz de uma lâmpada de sódio de 589 nm. A amostra será colocada em um suporte de amostra com 1,50 cm de espessura.

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Começa a partir de uma solução de concentração 4,00 × 10 ^ -4 moles por litro e a transmitância é medida resultando em 0,06.Determine com esses dados a capacidade de absorção molar da amostra.

Solução

Primeiro, a absorbância é determinada, que é definida como o menor logaritmo na base dez da transmitância:

A = – log (T)

A = – log (0,06) = 1,22

Em seguida, é usada a lei de Lambert-Beer, que estabelece uma relação entre absorvância, absortividade molar, concentração e comprimento óptico:

A = ε⋅C⋅d

Limpando a absorção molar, você obtém o seguinte relacionamento:

ε = A / (C⋅d)

substituindo os valores dados que você possui:

ε = 1,22 / (4,00 × 10 ^ -4 M⋅1,5 cm) = 2030 (M⋅cm) ^ – 1

O resultado anterior foi arredondado para três dígitos significativos.

Exercício 2

A fim de melhorar a precisão e determinar o erro da medição da absortividade molar da amostra no exercício 1, a amostra é diluída sucessivamente a metade da concentração e a transmitância é medida em cada caso.

Partindo de Co = 4 × 10 ^ -4 M com transmitância T = 0,06, é obtida a seguinte sequência de dados para a transmitância e a absorvância calculada a partir da transmitância:

Co / 1–> 0,06–> 1,22

Co / 2–> 0,25–> 0,60

Co / 4–> 0,50–> 0,30

Co / 8–> 0,71–> 0,15

Co / 16–> 0,83–> 0,08

Co / 32–> 0,93–> 0,03

Co / 64–> 0,95–> 0,02

Co / 128–> 0,98–> 0,01

Co / 256–> 0,99–> 0,00

Com esses dados, execute:

a) Um gráfico de absorvância em função da concentração.

b) Um ajuste linear dos dados e encontre a inclinação.

c) A partir da inclinação obtida, calcule a capacidade de absorção molar.

Solução

Absorvância: o que é, exemplos e exercícios resolvidos 3

Figura 3. Absorvência vs. Concentração. Fonte: F. Zapata.

A inclinação obtida é o produto da capacidade de absorção molar pela distância óptica, dividindo a inclinação pelo comprimento de 1,5 cm, obtemos a capacidade de absorção molar

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ε = 3049 / 1,50 = 2033 (M⋅cm) ^ – 1

Exercício 3

Com os dados do exercício 2:

a) Calcule a capacidade de absorção para cada dado.

b) Determine um valor médio para a absorção molar, seu desvio padrão e o erro estatístico associado à média.

Solução

A absorção molar é calculada para cada uma das concentrações testadas. Lembre-se de que as condições de iluminação e a distância óptica permanecem fixas.

Os resultados para a absortividade molar são:

2033, 2007, 2007, 1983, 2158, 1681, 2376, 1.872, 1862 em unidades de 1 / (M * cm).

A partir desses resultados, podemos obter o valor médio:

<ε> = 1998 (M * cm) ^ – 1

Com um desvio padrão de: 184 (M * cm) ^ – 1

O erro médio é o desvio padrão dividido pela raiz quadrada do número de dados, ou seja:

Δ <ε> = 184/9 ^ 0,5 = 60 (M * cm) ^ – 1

Finalmente, conclui-se que a substância patenteada possui uma capacidade de absorção molar na frequência 589 nm, produzida por uma lâmpada de sódio de:

<ε> = (2000 ± 60) (M * cm) ^ – 1

Referências

  1. Atkins, P. 1999. Physical Chemistry. Edições Omega. 460-462.
  2. A guia. Transmitância e absorbância. Recuperado de: chemistry.laguia2000.com
  3. Toxicologia Ambiental Transmitância, absorvância e lei de Lambert. Recuperado de: repositorio.innovacionumh.es
  4. Aventura física Absorvância e transmitância. Recuperado de: rpfisica.blogspot.com
  5. Espectofotometria Recuperado de: chem.libretexts.org
  6. Toxicologia Ambiental Transmitância, absorvância e lei de Lambert. Recuperado de: repositorio.innovacionumh.es
  7. Wikipedia Absorvância Recuperado de: wikipedia.com
  8. Wikipedia Espectrofotometria Recuperado de: wikipedia.com

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