Determinação de solo por espectrofotometria UV-VIS

Determinação de solo por espectrofotometria UV-VIS

UNIVERSIDADE PARANAENSE – UNIPAR

RECONHECIDA PELA PORTARIA – MEC N° 1580, DE 09/11/93 – DOU 10/11/93.

MANTENEDORA ASSOCIAÇÃO PARANAENSE DE ENSINO E CULTURA – APEC

Determinação de solo por espectrofotometria UV-VIS.

Curso: Química – 4° Ano.

Disciplina: Análise Instrumental.

Acadêmicas: Regiane da Silva Gomes RA: 33890.

Alaine de Moura Lino RA: 34229.

José Luiz Banhara Júnior RA: 33875.

Professor: José Gaspar Ferrarezi.

Abril – 2007

INTRODUÇÃO

A espectrofotometria é o método de análise óptico mais usado nas investigações biológicas e fisico-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: a energia radiante não pode produzir nenhum efeito sem ser absorvida. A cor das substâncias se deve a absorção de certos comprimentos de ondas da luz branca que incide sobre elas, deixando transmitir aos nossos olhos apenas aqueles comprimentos de ondas não absorvidos. O instrumento usado na espectroscopia UV/VIS é chamado de espectrofotômetro. Para se obter informação sobre a absorção de uma amostra, ela é inserida no caminho óptico do aparelho. Então, luz UV e/ou visível em certo comprimento de onda (ou uma faixa de comprimentos de ondas) é passada pela amostra. O espectrofotômetro mede o quanto de luz foi absorvida pela amostra. A intensidade da luz antes de passar pela amostra é simbolizada por I0, e a intensidade da luz depois de passar pela amostra é simbolizada por I. A transmitância da amostra é definida pela razão (I / I0), a qual normalmente é expressa em porcentagem de transmitância (%T). A partir dessa informação, a absorbância de ambos é determinada para esse certo comprimento de onda ou como uma função de uma faixa de comprimentos de onda. Os espectrofotômetros mais sofisticados normalmente fazem isso automaticamente. Existem dois tipos de espectrofotômetros: de feixe simples e de feixe duplo.

Os espectrofotômetros são instrumentos de análise que permitem:

  • Selecionar o comprimento de onda (lâmbda) da radiação adequado à análise de um determinado componente;

  • Medir a intensidade I do feixe emergente que corresponde a um determinado feixe incidente I0, convertendo o sinal recebido no detector em medida de Absorbância para o comprimento de onda da análise.

  • Determinar a concentração de uma espécie em solução a partir do gráfico da variação de absorbância (ou transmitância) em função da concentração de várias soluções-padrão.

A precisão dos comprimentos de onda para análise é chamada de bandas de passagem, mais comum na ordem de 10nm. O espectro da análise mais comum é de 360nm a 1000nm para a faixa visível. Apesar de, as amostras poderem ser sólidas (ou mesmo gasosas), elas usualmente são líquidas. Uma cela transparente (ou seja, que não absorve radiação na faixa de comprimentos de onda usada), comumente chamada de cubeta, é preenchida com a amostra líquida e inserida no espectrofotômetro. O caminho óptico L pela a amostra é então a largura da cubeta. Espectrofotômetros mais simples (econômicos) usam cubetas com a forma cilíndrica (tubos de ensaio), porém os mais sofisticados usam cubetas retangulares, geralmente com uma largura de 1 cm. Para espectroscopia apenas no visível, simples cubetas de vidro podem ser usadas, porém a espectroscopia no ultravioleta requer cubetas especiais feitas de um material que (ao contrário do vidro) não absorva luz UV, como o quartzo. Um espectro ultravioleta-visível é essencialmente um gráfico (ou plotagem) da absorbância versus o comprimento de onda na faixa do ultravioleta e/ou visível. Tal espectro pode facilmente ser produzido pelos espectrofotômetros mais sofisticados. O comprimento de onda é freqüentemente representado pelo símbolo λ. Da mesma forma, para uma dada substância, um gráfico épsilon; vs. λ pode ser feito ou usado se um já está disponível. Para uma dada substância, o comprimento de onda no qual ocorre o máximo de absorção é chamado de λmax (lâmbda máximo).

OBJETIVO

Determinar o teor de fósforo disponível em amostra de solos por espectrofotometria UV-Vis.

MATERIAIS UTILIZADOS

- Balões volumétricos de 50mL;

- Tubos de ensaio de plástico com tampa;

- Conta-gotas;

- Pipeta de 5mL;

- Água destilada;

- Espectrofotômetro;

- Cubetas;

- Solução de molibdato;

- Ácido ascórbico;

- Solução de MEHLICH;

- Amostra problema.

PROCEDIMENTO

A princípio foram preparadas cinco amostras de solos diferentes, contendo fósforo. Secou-se 5g de cada amostra de solo em estufa a 60°C, durante 3 horas. Depois de seco, esfriou-se, peneirou-se e adicionou-se 50 ml da solução de MEHLICH e deixou-se em repouso por 24 horas em temperatura ambiente. Foram utilizados 5 balões volumétricos de 50mL para o experimento, conforme a tabela abaixo:

Tab.1 – Preparo de soluções.

Balão n.º

Volume (ml) de sol.

Volume (ml) da sol.

de 50 ppm de P

de MEHLICH

1

0

50

2

1,0

49

3

2,0

48

4

3,0

47

5

4,0

46

De acordo com a tabela 1, no balão n.º 1, colocou-se 50mL da solução MEHLICH. No balão n.º 2, pipetou-se 1mL da solução padrão contendo o fósforo, e completou-se o volume do balão com a solução de MEHLICH. No balão n.º 3, pipetou-se 2mL da solução padrão, e completou-se o balão com a solução de MEHLICH. No balão n.º 4, pipetou-se 3mL da solução padrão, e completou-se também seu volume com a solução de MEHLICH. No balão n.º 5, pipetou-se 4mL da solução padrão e completou-se seu volume com a solução de MEHLICH até ao menisco. Posteriormente, no tubo n.º 1 pipetou-se 5mL da solução contida no balão n.º 1, e adicionou-se 10mL da solução de molibdato, e uma ponta de espátula de ácido ascórbico. No tubo n.º 2, pipetou-se 5mL da solução contida no balão n.º 2, e adicionou-se 10mL da solução de molibdato, e uma ponta de espátula de ácido ascórbico. No tubo n.º 3 pipetou-se 5mL da solução contida no balão n.º 3, e adicionou-se 10mL da solução de molibdato, e uma ponta de espátula de ácido ascórbico. No tubo n.º 4 pipetou-se 5mL da solução contida no balão n.º 4, e adicionou-se 10mL da solução de molibdato, e uma ponta de espátula de ácido ascórbico. No tubo n.º 5, pipetou-se 5mL da solução contida no balão n.º 5, e adicionou-se 10mL da solução de molibdato, e uma ponta de espátula de ácido ascórbico. Em seguida, deixou-se os tubos em repouso por aproximadamente 30 à 40 minutos, para o desenvolvimento da cor e para a leitura mais precisa no espectrofotômetro.Feito isso, foi analisada cada solução contida nos 5 tubos no aparelho de espectrofotometria em um comprimento de onde de 680nm. Com o auxílio de uma cubeta contendo a solução do tubo n.º 1, foi possível calibrar o aparelho para descontar a absorbância dos outros elementos presentes. Na solução do tubo n.º 1, por não conter nenhum teor de fósforo, não mediu-se a absorbância, utilizou-a como o branco da análise. Desprezou-se a solução, e lavou-se a cubeta com a solução do tubo n.º 2. Após ser lavada, adicionou-se a solução do mesmo tubo, e verificou-se a absorbância. Desprezou-se a solução, e lavou-se a cubeta com a solução do tubo n.º 3. Após ser lavada, adicionou-se a solução do mesmo tubo, e anotou-se a absorbância. Desprezou-se a solução, e lavou-se a cubeta com a solução do tubo n.º 4. Após ser lavada, adicionou-se a solução do mesmo tubo, e anotou-se a absorbância. Desprezou-se a solução, e lavou-se a cubeta com a solução do tubo n.º 5. Após ser lavada, adicionou-se a solução do mesmo tubo, e anotou-se a absorbância. Com os dados coletados durante a análise de absorbância dos tubos, foi possível montar a curva de calibração para a análise (ver Fig.1). Em um tubo de ensaio, pipetou-se 5,0mL do sobrenadante da amostra n.º 1 (amostra de solo preparada anteriormente) e adicionou-se 10,0mL da solução de molibdato, e também uma ponta de espátula de ácido ascórbico, deixou-se em repouso aproximadamente de 30 à 40 minutos para o desenvolvimento da cor para a leitura mais precisa no espectrofotômetro em 680nm. Em uma cubeta colocou-se essa solução, e verificou-se a absorbância, anotando-a..

RESULTADOS E DISCUSSÕES

Com os dados coletados durante a análise de absorbância dos cinco tubos, pode-se encontrar o valor da concentração de cada solução, como segue os cálculos abaixo:

Balão 1:

0 ml de solução de Fósforo 50 ppm.

C1 . V1= C2 . V2

50 . 0 = C2 . 50

C2 = 0 ppm

Balão 2:

1 ml de solução de Fósforo 50 ppm.

C1 . V1= C2 . V2

50 . 1 = C2 . 50

C2 = 1,0 ppm

Balão 3:

2 ml de solução de Fósforo 50 ppm.

C1 . V1= C2 . V2

50 . 2 = C2 . 50

C2 = 2,0 ppm

Balão 4:

3 ml de solução de Fósforo 50 ppm.

C1 . V1= C2 . V2

50 . 3 = C2 . 50

C2 = 3,0 ppm

Balão 5:

4 ml de solução de Fósforo 50 ppm

C1 . V1= C2 . V2

50 . 4 = C2 . 50

C2 = 4,0 ppm

Encontradas as concentrações de todas as soluções analisadas, montou-se uma tabela demonstrativa pra melhor visualização dos dados.

Tab. 2 – Leitura de absorbância de Fósforo e concentração em ppm.

Tubo n.º

Absorbância

Conc. (ppm)

1

0

0

2

0,154

1,0

3

0,381

2,0

4

0,444

3,0

5

0,593

4,0

* Amostra Problema

0,554

 

A tabela acima permite observar os valores de absorbância das soluções contendo fósforo, analisadas em um comprimento de onda de 680nm, em função de suas concentrações (ppm), esboçados graficamente (Fig. 1) para melhor visualização:

Fig. 1 – Varredura de Espectro de Absorção do Fósforo x Concentração (ppm).

O gráfico acima (fig.1), permite observar a variação da concentração (ppm) de fósforo em função da absorbância. A partir dos resultados obtidos no gráfico, pôde-se encontrar a linearidade da reta R= 0,98747 (valor da reta) e através de sua equação, calcular a concentração da amostra problema:

Equação da reta:

y = a + b.x

y = 0,1476x + 0,0192

0,1476x = 0,554 – 0,0192

x = 3,62 ppm

CONCLUSÕES

Com base nos resultados observados, pôde-se concluir que a curva de calibração está de forma linear com os pontos obtidos no gráfico (Fig.1), e que a margem de erro é relevante, tendo em vista que o coeficiente linear (R) apresentou um valor não muito próximo de 1, aproximadamente 0,98747, devido ao fato do ponto 3 encontrar-se afastado da linha de tendência. Dentre as possibilidades as quais podem ter gerado o erro responsável pelo desvio que promoveu o afastamento do ponto 3, deve-se considerar a falta de atenção durante a execução do procedimento, tanto para pipetar a quantidade correta de solução, bem como o preenchimento incorreto, acima ou abaixo do menisco, ao completar o volume do balão. Deve-se considerar também, a possibilidade de erro ao manusear as cubetas, resultando em perdas por reflexão e espalhamento. Através do gráfico (Fig.1) pode-se gerar a equação da reta, e assim calcular e obter o valor da concentração da amostra problema, que foi de 3,62 ppm. Através da absorbância e da concentração encontrada na amostra pode-se verificar que a mesma se encontra dentre os pontos que compõem a reta.

BIBLIOGRAFIAS

SKOOG, Douglas A., HOLLER, F. James, NIENAM, Timothy A. Princípios de análise instrumental; Tradução: Ignez Caracelli et al. 5ª ed. Bookman: Porto Alegre, 2002, p. 194, 276-297.

<http://pt.wikipedia.org/wiki/Espectrofotometria> Acesso em: 04 abr 2007.

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