Metodologia Analítica

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Metodologia Analítica

Espectrofotometria UV-vis

Prof. Renato Camargo Matos

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Prática

Otimização de um Método Espectrofotométrico

para Quantificação de Ferro

Objetivo

Estudar as propriedades colorimétricas de dois

sistemas de complexação para o íon ferro, a fim

de avaliar a possibilidade de sua utilização na

determinação espectrofotométrica deste elemento.

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ABSORÇÃO Concentração C P <<<< P0 Radiação incidente (P0) Radiação emergente (P) b Quando um feixe de radiação monocromática (P₀) incide sobre uma

amostra absorvente (concentração C e caminho b), uma certa

quantidade de luz é absorvida e a potência do feixe emergente diminui (P). P P₀ T = P P₀ %T = ·100 P₀ P

A = Log = - Log T = 2-Log %T

Transmitância (T) é a fração de luz original que passa pela

amostra. Pode ser expressa em percentagem de T.

(0 a 1) (0 a 100%)

Absorvância (A) é diretamente proporcional a concentração (C) da espécie

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Para uma radiação monocromática, a absorvância é diretamente proporcional ao caminho ótico e a concentração das espécies absorventes.

Onde a = absortividade (

L·g

-1

·cm

-1 ) b = Caminho ótico (

cm

)

C = concentração (g

·L

-1 )

Quando C é expresso em

mol·L

-1 e b em cm, a constante de proporcionalidade é chamada de absortividade molar e representada por εεεε (

L·mol

-1

·cm

-1 )

A absortividade molar ou coeficiente de extinção é característica de uma substância em um dado meio para um dado λ.

Indica a quantidade de luz absorvida em um dado λ.

A = a·b·c

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Os critérios para uma análise

espectrofotométrica satisfatória são:

Especificidade da reação colorimétrica

Proporcionalidade entre a cor e a

concentração

Estabilidade da cor

Reprodutibilidade

Limpidez da solução

Alta sensibilidade

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Sistema Fe – tiocianato

x

Sistema Fe – 1,10-fenantrolina

[Fe(SCN)]2+ _[Fe(SCN) 2]1+ [Fe(SCN)6] 3-[Fe(o-phen)₃]2+

O reagente é uma base orgânica fraca que reage para formar o íon 1,10-fenantrolínio, o-phenH+_{, em meio ácido.}

Fe2+ _{+ 3 o-phenH}+ _[Fe(o-phen)

3]2+ + 3 H+

A constante de formação para este equilíbrio é de 2,5 x 106 _{a 25 °C. A absortividade}

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Parte Experimental

- Vidrarias:

12 balões de 10,00 mL

1 micropipeta de volume variável de 20 a 200 µL 1 micropipeta de volume variável de 1000 a 5000 µL

2 buretas de 10,00 mL 8 béqueres de 25 mL 1 par de cubetas de vidro

3 conta-gotas

Pisseta com água destilada - Reagentes:

HCl concentrado

Solução estoque de Fe(III) NH₄SCN 0,30 mol L-1

Solução saturada de NH₄SCN NaOH 4 mol L-1

1,10-fenantrolina 0,30 % (m/v) NH₂OH.HCl 10 % (m/v) Acetato de sódio 2 mol L-1

- Equipamento: Espectrofotômetro

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Soluções

Solução padrão de ferro 1,0 x 10-3_{mol L}-1_:

Preparar uma solução padrão de ferro pesando-se 0,0135 g de cloreto férrico FeCl3.6H2O .

Usar um béquer de 25 mL limpo e seco. Solubilizar e transferir quantitativamente para um balão volumétrico de 50,00 mL. Adicionar 2 mL de ácido clorídrico 0,5 mol L-1

.

Solução de tiocianato de amônio:

Saturado: Preparar em um béquer de 10 mL.

Solução de 0,30 mol L-1_{: Pesar cerca de 2,28 g de tiocianato de amônio. Solubilizar e transferir}

quantitativamente para um balão volumétrico de 100,00 mL.

Solução de NaOH 4 mol L-1_:

Pesar cerca de 1,6 g de hidróxido de sódio. Solubilizar e transferir quantitativamente para um balão volumétrico de 10,00 mL.

Solução de hidroxilamina 10 %(m/m):

Pesar cerca de 1 g de hidroxilamina. Solubilizar e transferir quantitativamente para um balão volumétrico de 10,00 mL.

Solução de o-fenantrolina 0,3 %(m/m):

Pesar cerca de 0,075 g de o-fenantrolina. Solubilizar e transferir quantitativamente para um balão volumétrico de 25,00 mL.

Solução de acetato de sódio 2 mol L-1_:

Pesar cerca de 4 g de acetato de sódio. Solubilizar e transferir quantitativamente para um balão volumétrico de 25,00 mL.

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Espectro de absorção

Pipetar Fe(III)

Balão volumétrico de 10,00 mL

Pipetar NH₄SCN ou 1,10-fenantrolina

Medir os valores de absorvância nos comprimentos de onda variando de 400 a 560 nm

Adicionar NH₂OH.HCl e acetato de sódio ????

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Espectro de absorção

400 450 500 550 0.3 0.6 0.9 1.2 A b s o rv â n c ia Comprimento de onda, nm 460 nm 400 450 500 550 0.2 0.4 0.6 0.8 A b s o rv â n c ia Comprimento de onda, nm 510 nm

Sistema Fe(III) - tiocianato

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Espectro do tempo

Pipetar Fe(III) Pipetar NH₄SCN ou 1,10-fenantrolina

Medir os valores de absorvância durante 0; 30; 60 e 120 seg

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Efeito do tempo

0 20 40 60 80 100 120 0.3 0.6 0.9 1.2 A b s o rv â n c ia Tempo, seg 0 20 40 60 80 100 120 0.2 0.4 0.6 0.8 A b s o rv â n c ia Tempo, seg Sistema Fe(III) - tiocianato

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Efeito do volume de complexante

Pipetar Fe(III)

Medir os valores de absorvância para diferentes concentrações de ligante

Volume de tiocianato/µL: 100; 200; 400; 800; 1600 e 3200 Volume de 1,10-fenantrolina/µL: 80; 120; 200; 400; 800 e 2000

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Efeito do volume de complexante

0 2 4 6 8 0.3 0.6 0.9 1.2 A b s o rv â n c ia Volume de Ligante, mL

Sistema Fe(II) – 1,10-fenantrolina

0 200 400 600 800 1000 0.2 0.4 0.6 0.8 A b s o rv â n c ia Volume de Ligante, µL

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Efeito do pH

Pipetar Fe(III)

Medir os valores de absorvância para diferentes valores de pH

Adicionar NH₂OH.HCl ????

Fe-tiocianato: 800 µL HCl_conc; 100 µL HCl_conc; 0, 2 e 3 gotas de NaOH 4 mol L-1

Fe-1,10-fenantrolina: 400 µL HCl_conc; 50 µL HCl_conc; 200 µL de CH₃COOH 2 mol L-1_{; 3 gotas de NaOH 4 mol L}-1

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Efeito do pH

-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 0.0 0.2 0.4 0.6 A b s o rv â n c ia pH 0 2 4 6 8 10 12 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 A b s o rv â n c ia pH

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Qual dos dois sistemas mostrou-se

melhor para a determinação do

ferro?

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Curva analítica

a) Preparar 5 balões volumétricos de 10,00 mL usando diferentes volumes da solução estoque de Fe(III);

b) Acrescentar os demais reagentes necessários para a reação colorimétrica do ferro com o ligante que apresentou melhores resultados nos estudos anteriores; c) Agitar e completar o volume do balão com água destilada;

d) Ler os valores de absorvância do complexo para cada balão volumétrico.

0 10 20 30 40 50 60 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 _{A = 0,00696(0,00815) + 0,01592(0,00021) * [Fe]} R = 0,99974

A

b

s

o

rv

â

n

c

ia

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Análise das amostras

a) Preparar 1 balão volumétrico de 10,00 mL usando 350 µL da solução amostra; b) Acrescentar os demais reagentes necessários para a reação colorimétrica do ferro como realizado para preparar a curva analítica;

c) Agitar e completar o volume do balão com água destilada; d) Ler os valores de absorvância do complexo.

Padrão Volume da solução estoque de Fe(III) /

µ L

[Fe(III)] / µmol L-1 Absorvância

1 100 2 200 3 300 4 400 5 500 Amostra 1 --- --- Amostra 2 --- --- Amostra 3 --- ---

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Questionário

1) Discutir clara, porém brevemente, os métodos tiocianato e 1,10-fenantrolina como reagentes colorimétricos para o ferro, incluindo nesta discussão os seguintes

pontos: a) tempo de estabilidade do complexo formado, b) quantidade de reagente colorimétrico e c) efeito do pH do meio na formação do complexo.

2) Interpretar qualitativamente a curva de absorvância versus volume de 1,10-fenantrolina obtida experimentalmente.

3) Se o complexo [Fe(o-phen)₃]2+ _{estiver dissociado apreciavelmente, o que você}

esperaria obter na curva de absorvância versus volume de 1,10-fenantrolina. 4) Sabe-se que o Fe(II) e a 1,10-fenantrolina formam um complexo 1:3 estável ([Fe(o-phen)₃]2+_{). A partir deste fato e dos dados obtidos na curva de absorvância}

versus volume de fenantrolina calcule a concentração molar da 1,10-fenantrolina na solução original usada no laboratório.

5) Defina o sistema que você adotaria para realizar uma determinação quantitativa do ferro. Explique o por que da sua escolha.

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Relatório

Introdução teórica Objetivos Parte experimental Fluxograma do procedimento Dados obtidos

Tratamento dos dados Questionário

Conclusão