EXPERIMENTO 5: LEI DE BEER-LAMBERT
1. INTRODUÇÃO Quando um feixe de radiação atinge um corpo, ela pode ser refletida, espalhada, absorvida ou atravessa o meio sem sofrer alteração. A absorção depende da natureza do meio meio,, do comp compri rime ment nto o de onda onda dos dos fóto fótons ns e da conc concen entr traç ação ão dos dos comp compos osto toss absorventes. Quando uma solução absorve radiação de um certo comprimento de onda, ela deverá apresentar uma coloração dada pela cor complementar àuela absorvida. A relação entre a intensidade de radiação incidente, I incidente, I 0, a intensidade transmitida, I transmitida, I , a concentração do composto absorvente, !, a espessura do meio, b, " dada pela lei de #eer$%ambert&
I log 0 I
=
εbC
onde ε " a absortividade molar, a ual depende do comprimento de onda da radiação
T
I ≡
I0
inci incide dent ntee e da natu nature reza za da subs subst'n t'nci ciaa abso absorv rven ente. te. ( fato fatorr
A transmit'ncia, enuanto o fator
=
log
" denominado denominado
I0 I " denominado absorb'ncia. A relação entre
absorb'ncia e transmit'ncia pode ser expressa por & A ) $log *, enuanto ue a relação entre a absorb'ncia e a concentração " dada por& A ) ε b!. !omo a absortividade molar " função do comprimento de onda da radiação incidente, a transmit'ncia e a absorb'ncia são grandezas ue variam com o comprimento de onda. Quan Quanti titat tativ ivame ament nte, e, a abso absorb rb'n 'ncia cia de uma uma solu soluçã ção o ", geral geralme ment nte, e, estud estudad adaa no comprimento de onda de maior absortividade. +ara determinar tal comprimento de onda, tira$se o espectro absorb'nci absorb'nciaa versus comprimento versus comprimento de onda- e observa$se para ual comprimento de onda a absorb'ncia " maior transmit'ncia menor-.
A lei de #eer$%ambert pode ser verificada medindo$se a absorb'ncia de uma bateria de soluçes de concentraçes diferentes. /xistindo uma relação linear entre a absorb'ncia e a concentração, a lei " valida. 0m complexo amoniacal do !u 12 como subst'ncia absorvente será utilizado na verificação da lei de #eer$%ambert.
2. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL ( material necessário consiste num espectrofot3metro ou instrumento euivalente-, 41 bales volum"tricos de 455 m%, 4 balão volum"trico de 655 m%, 1 buretas de 75 m%, 655 m% de 89 :(9 :,5 ; e 455 m% de !u<( : 5,575 ;. +repare duas buretas com 89 :(9 :,5; e com o !u<( : 5,575;. 8umere os doze bales volum"tricos de 4 a 41. !oloue 15,5 m% de 89 :(9 :,5 ; nos doze bales volum"tricos. Adicione com a outra bureta aos doze bales volum"tricos as seguintes uantidades de !u<( :&
*abela 4& =olume de solução de !u<( : a ser adicionada em cada balão volum"trico. Amostra
CuSO4 (mL)
4 1 6 : 7 > ? @ 45 44 41 Desconhecida
5,75 4,55 4,75 1,55 1,75 6,55 6,75 :,55 :,75 7,55 7,75 >,55
T
A
Agite para homogeneizar a mistura. /m seguida complete o volume dos bales com água destilada, obtendo$se assim as doze soluçes padrão.
2.1- Escolha do comp!m"#$o d" o#da !oloue numa cubeta do fotocolorBmetro uma fração da solução de 89 :(9, ue será utilizada como referCncia DbrancoE-. A calibração deve ser feita em cada comprimento de onda caracterBstico do fotocolorBmetro, da seguinte maneira & $
$ 8uma outra cubeta coloue a amostra n o 7. Hetermine a transmit'ncia desta amostra nos comprimentos de onda definidos ou caracterBsticos do fotocolorBmetro. Iealize no mBnimo trCs leituras para cada medida retirando$se sempre a amostra do aparelho e recolocando$a novamente-. /scolha o comprimento de onda onde a transmit'ncia " mBnima. Anote este valor. 8o comprimento de onda escolhido, faça a leitura com o branco e aFuste para 455G de transmit'ncia. /m seguida, determine sucessivamente a transmit'ncia das outras amostras tamb"m fazendo trCs leituras para cada-. ;eça a largura da cubeta com uma r"gua par'metro JbJ-.
2.2- A#%l!s" da sol&'(o po)l"ma /scolha duas soluçes padrão de preferCncia em posiçes opostas no conFunto como 1 e 44 ou : e - e então prepare uma nova solução solução problema- tomando 45 m% de cada e completando o volume de 455m% em um balão volum"trico. A seguir, faça a medida da transmit'ncia desta solução.
IN*TRUÇ+E* PARA O PR,-RELATRIO A elaboração do pr"$relatório, deverá seguir o modelo proposto descrito no item Introdução ao Laboratório. Al"m disso, forneça as seguintes informaçes& a$- /screva a euação esteuiom"trica envolvida na preparação do complexo amoniacal de cobre neste experimento. b$- Qual " o sentido de comparar a determinação de cada transmit'ncia com a solução de referCncia branco- K c$- A transmit'ncia de uma determinada solução " de @7G. Qual " a sua absorb'ncia K
O*./ Ao 0!#al da p%$!ca os "s&l$ados &" 0oam a#o$ados #o cad"#o 3$a#sm!$4#c!as das sol&'5"s pad(o " da sol&'(o po)l"ma " o comp!m"#$o d" o#da "scolh!do6 d"7"(o s" a#o$ados $am)8m #o p8-"la$9!o.
INSTRUÇÕES PARA O RELATÓRIO R E*ULTADO* Apresente, em tabelas, os valores de cada medida de transmit'ncia para cada comprimento de onda para a solução padrão n o 7, bem como os valores de transmit'ncia
para as demais soluçes padrão no comprimento de onda escolhidoL indiue uais soluçes foram escolhidas e forneça as transmit'ncias medidas para a solução problema.
TRATAMENTO DO* DADO* !alcule a concentração do complexo de cobre MM formado em cada uma das soluçes padrão. !alcule os valores de absorb'ncia para todas as medidas efetuadas. (btenha os valores m"dios e os respectivos desvios padres para todas as medidas de transmit'ncia efetuadas, em cada uma das soluçes padrão. Naça os seguintes gráficos & i- Oráfico da variação da transmit'ncia m"dia em função do comprimento de onda, para a amostra no 7. ii- Oráfico da variação da transmit'ncia m"dia em função da concentração, para as soluçes padrão. iii- Oráfico da variação da absorb'ncia obtida a partir da transmit'ncia m"dia- em função da concentração, para as soluçes padrão. Hetermine a melhor reta dentro da faixa de linearidade do terceiro gráfico e calcule seu coeficiente angular, ue " definido como
AP
!. He posse deste valor, e
conhecendo a largura da cubeta, b, determine a absortividade molar,
.
!alcule a concentração da solução problema.
AN:LI*E DO* DADO* Naça uma análise da lei de #eer$%ambert e procure comparar com seus resultados. Hiscuta os limites de validade da lei de #eer$%ambert e sua aplicabilidade aos resultados obtidos neste experimento. /xpliue a coloração da solução a partir dos resultados com a amostra no 7, levando em conta o conceito de cores complementares. /xpliue ue tipo de reação ocorre na formação do complexo de cobre.
;ONTE* DE ERRO* Quais os principais fatores ue afetam a precisão das medidas e como reduzi$losK Que erros podem ocorrer numa análise feita com m"todos espectrofotom"tricos ou fotocolorim"tricosK Quais os limites máximo e mBnimo de concentração ue poderiam ser determinados neste experimento baseado nos resultados obtidosK
<. =UE*T+E* 4. ( ue " curva de calibraçãoK 4. ( ue significa região ou intervalo de linearidadeK 1. ( ue " cor complementar e uais sãoK 6. Qual " o significado físico da absortividade molarK
R"0">#c!as !)l!o?%0!cas 4 $ =ogel, A.. R Análise QuBmica Quantitativa, 7 a ed., %*!, 41. 1 $ %ivros texto de QuBmica Oeral