Graduação
  1. Química Geral  1.1. Introdução à Química  1.2. Estrutura Atômica  1.2.1. Partículas subatômicas  1.2.2. Modelo Atômico  1.2.3. Números quânticos  1.2.4. Configuração Eletrônica  1.2.5. Tendências periódicas  1.2.6. Isótopos e suas aplicações  1.3. Ligação Química  1.3.1. Ligação iônica  1.3.2. Ligações covalentes  1.3.3. Ligação Metálica  1.3.4. Hibridização  1.3.5. Geometria molecular e teoria VSEPR  1.3.6. Polaridade de ligação e momento dipolar  1.4. Estequiometria  1.4.1. Conceito de mol  1.4.2. Fórmula empírica e molecular  1.4.3. Reagente limitante e reagente em excesso  1.4.4. Rendimento Percentual e Pureza  1.4.5. Cálculo de diluição  1.5. Estados da Matéria  1.5.1. Leis dos Gases  1.5.2. Matéria e Forças Intermoleculares  1.5.3. Estruturas Sólidas e Cristalinas  1.5.4. Diagrama de fases  1.5.5. Plasma e fluido supercrítico  1.6. Reações químicas  1.6.1. Tipos de Reações Químicas  1.6.2. Balanceamento de Equações Químicas  1.6.3. Reações termoquímicas  1.6.4. Perfis de energia de reação  1.7. Soluções e Misturas  1.7.1. Unidades de concentração  1.7.2. Propriedades do síndrome  1.7.3. Solubilidade e Regras de Solubilidade  1.7.4. Lei de Henry e Lei de Raoult  1.7.5. Coeficiente de partição  1.8. Equilíbrio químico  1.8.1. Lei da ação das massas  1.8.2. Princípio de Le Chatelier  1.8.3. Quociente de reação  1.8.4. Para usar esta calculadora online para Constante de Equilíbrio, insira a Constante de Equilíbrio (Eq.) e pressione o botão calcular. Aqui está como o cálculo da Constante de Equilíbrio pode ser explicado com os valores de entrada fornecidos -> 0.05 = 0.05/0.  1.8.5. Balanço ácido-base  1.9. Ácidos e bases  1.9.1. Definições de Arrhenius, Brønsted–Lowry e Lewis  1.9.2. pH e pOH  1.9.3. Titulação ácido-base  1.9.4. Solução Tampão  1.9.5. Indicador ácido-base  1.9.6. Ácidos e Bases Polipróticos  1.10. Eletroquímica  1.10.1. reações redox  1.10.2. Células Galvânicas e Eletrolíticas  1.10.3. Equação de Nernst  1.10.4. Eletrolise  1.10.5. Leis de Faraday da eletrólise  1.11. Termodinâmica  1.11.1. Leis da Termodinâmica  1.11.2. Entalpia, entropia e energia livre de Gibbs  1.11.3. Espontaneidade das reações  1.11.4. Ciclos termodinâmicos (Lei de Hess, Ciclo de Carnot)  1.12. Cinética  1.12.1. Lei de velocidade e ordem de reação  1.12.2. Energia de Ativação e Catalisador  1.12.3. Teoria das colisões  1.12.4. Mecanismo de reação  1.12.5. Teoria do estado de transição
  2. Química orgânica  2.1. Estrutura e relações  2.1.1. Hybridisation in Carbon Compounds  2.1.2. Ressonância e aromatização  2.1.3. Molecular orbitals  2.1.4. Efeitos indutivo e mesomérico  2.2. Hidrocarbonetos  2.2.1. Hidrocarbonetos  2.2.2. Alquenos  2.2.3. Alquinos  2.2.4. Compostos aromáticos  2.2.5. Cicloalcanos e Conformação  2.3. Grupo Funcional  2.3.1. Álcoois e fenóis  2.3.2. Éteres e epóxidos  2.3.3. Aldeído e cetona  2.3.4. Ácidos carboxílicos e derivados  2.3.5. Amina  2.3.6. Ésteres e amidas  2.3.7. Tióis e Sulfetos  2.4. Estereoscópico  2.4.1. Isomerismo em Estereoquímica  2.4.2. Quiralidade e atividade óptica  2.4.3. Análise Estrutural  2.4.4. Diastereômeros e Enantiômeros  2.5.1. Reações de substituição  2.5.2. Reações de eliminação  2.5.3. Reações de Adição  2.5.4. Reações Radicais  2.5.5. Reações de rearranjo  2.5.6. Reações Pericíclicas  2.6. Espectroscopia e análise estrutural  2.6.1. Espectroscopia Infravermelha  2.6.2. Espectroscopia de ressonância magnética nuclear  2.6.3. Espectrometria de Massas  2.6.4. Espectroscopia UV-visível  2.6.5. Cristalografia de raios X  2.7. Química de polímeros  2.7.1. Polímeros de Adição e Condensação  2.7.2. Mecanismo de polimerização  2.7.3. Polímero Biodegradável  2.7.4. Polímeros condutores e inteligentes
  3. Química inorgânica  3.1. Química de Coordenação  3.1.1. Ligantes e compostos de coordenação  3.1.2. Teoria do campo cristalino  3.1.3. Teoria do Orbital Molecular em Compostos de Coordenação  3.1.4. Distorsão de Jahn–Teller  3.2. Química do Grupo Principal  3.2.1. Metais alcalinos e alcalino-terrosos  3.2.2. Halogênios e Gases Nobres  3.2.3. Metais de transição e seus complexos  3.2.4. Lantanídeos e Actinídeos  3.3. Química do estado sólido  3.3.1. Redes cristalinas e células unitárias  3.3.2. Defeitos em sólidos  3.3.3. Propriedades elétricas e magnéticas  3.3.4. Supercondutividade  3.4. Química bioinorgânica  3.4.1. Íons metálicos na biologia  3.4.2. Reações enzimáticas com metais  3.4.3. Intoxicação por metais e desintoxicação  3.4.4. Metaloproteínas e Metaloenzimas
  4. Química física  4.1. Química Quântica  4.1.1. Dualidade onda-partícula  4.1.2. Equação de Schrödinger  4.1.3. Números Quânticos e Orbitais  4.1.4. Espectroscopia atômica e molecular  4.2. Mecânica estatística  4.2.1. Distribuição de Maxwell–Boltzmann  4.2.2. Funções de partição  4.2.3. Estatísticas de Bose–Einstein e Fermi–Dirac  4.3. Termodinâmica Química  4.3.1. Energia Livre de Gibbs  4.3.2. Transição de fase  4.3.3. Eficiência termodinâmica  4.4. Química de superfícies  4.4.1. Absorção e Catálise  4.4.2. Coloides e Emulsões
  5. Química Analítica  5.1. Métodos clássicos  5.1.1. Análise Gravimétrica  5.1.2. titritrimetria  5.2. Métodos instrumentais  5.2.1. Cromatografia  5.2.2. Espectroscopia  5.2.3. Métodos Eletroanalíticos  5.2.4. Difração de raios X
  6. Química Industrial  6.1. Petroquímica  6.2. Princípios de engenharia química  6.3. Química Verde  6.4. Produtos Farmacêuticos e Síntese de Medicamentos
  7. Bioquímica  7.1. Carbohydrates  7.2. Proteínas e enzimas  7.3. Lipídios e membranas  7.4. Ácidos nucleicos  7.5. Metabolismo e Bioenergética  7.6. Cinética enzimática e mecanismo

Graduação → Química orgânica → Espectroscopia e análise estrutural ↓


Espectroscopia UV-visível


A espectroscopia Ultraviolet-Visível (UV-Vis) é uma técnica amplamente utilizada no campo da química analítica e química orgânica. Trata-se da medição da absorção da luz UV ou visível por substâncias químicas. Esta técnica ajuda a identificar e analisar vários compostos orgânicos. Nesta explicação abrangente, discutiremos em profundidade os princípios, instrumentação e aplicações da espectroscopia UV-Vis na química orgânica. Incluiremos também exemplos e diagramas para ajudar a compreender melhor esta importante ferramenta analítica.

Princípios da espectroscopia UV-visível

A espectroscopia UV-Vis baseia-se na absorção de luz ultravioleta (UV) e visível por moléculas. A energia absorvida pela molécula provoca transições eletrônicas, onde os elétrons se movem de um nível de energia mais baixo para um nível de energia mais alto. O comprimento de onda da luz absorvida e a extensão da absorção fornecem informações valiosas sobre a estrutura molecular de uma substância.

Transições eletrônicas

As moléculas são compostas de diferentes níveis de energia, e os elétrons podem ser excitados de um nível de energia para outro ao absorver energia. Na espectroscopia UV-Vis, as transições mais comuns são:

  • σ → σ*: Essas transições envolvem a excitação de elétrons do orbital de ligação sigma ao orbital sigma anti-ligação. Elas requerem mais energia e geralmente ocorrem na região UV.
  • n → σ*: Transição de não-ligante para sigma anti-ligante. Isso geralmente ocorre quando elétrons de par isolado são excitados.
  • π → π*: Excitação de um elétron de um orbital de ligação pi para um orbital pi anti-ligante. Isso é comum em moléculas com ligações duplas e geralmente ocorre na faixa visível.
  • n → π*: Transição de não-ligante para ligação pi. Essas energias normalmente estão no espectro visível para grupos carbonílicos e grupos funcionais similares.

Lei de Beer–Lambert

A lei de Beer-Lambert é um princípio fundamental na espectroscopia UV-Vis, ligando a absorção de luz às propriedades da substância pela qual a luz está viajando. Esta lei é expressa matematicamente da seguinte forma:

        A = εlc

Onde:

  • A é a absorbância da solução.
  • ε é a absortividade molar ou coeficiente de extinção molar, expresso em L/mol cm.
  • l é o comprimento do caminho da célula de amostra (cubeta) em centímetros.
  • c é a concentração da solução em mol/L.

A lei de Beer-Lambert mostra que a absorção é diretamente proporcional à concentração da solução e ao comprimento do caminho do sistema óptico. Esta relação pode ser representada graficamente para determinar a concentração desconhecida.

Concentração (C) Absorção(A) A = εlc

Instrumentação da espectroscopia UV-visível

Os componentes básicos de um espectrofotômetro UV-Vis incluem uma fonte de luz, um monocromador ou filtro, um suporte de amostra (geralmente uma cubeta), um detector e um display ou processador de dados. Cada um deles desempenha um papel importante na medição precisa da absorvância.

Fonte de luz

Um espectrofotômetro UV-Vis típico utiliza uma lâmpada de deutério para a região UV ou uma lâmpada de tungstênio para a região visível. Alguns instrumentos combinam as duas para cobrir todo o espectro UV-visível.

Monocromador

O monocromador separa a luz em seus comprimentos de onda componentes. Ele geralmente consiste em um prisma ou grade de difração, que dispersa a luz em seus componentes espectrais. Ao girar o monocromador, um comprimento de onda específico da luz é separado e direcionado através da amostra.

Suporte de amostra

A amostra é geralmente colocada em uma cubeta com um comprimento de caminho conhecido. Cubetas são frequentemente feitas de quartzo ou vidro óptico, já que esses materiais não absorvem na faixa UV-Vis.

Detectores

Após passar pela amostra, a luz atinge o detector, que converte a luz transmitida em um sinal elétrico. Detectores comuns incluem tubos fotomultiplicadores e fotodiodos.

Processamento de dados e display

Os sinais do detector são processados para calcular a absorvância ou transmitância. Os resultados são exibidos digitalmente ou graficamente como um espectro de absorção, no qual a absorvância é plotada contra o comprimento de onda.

Fonte de luz Cubeta de amostra Detectores

Aplicações da espectroscopia UV-visível

A espectroscopia UV-Vis tem muitas aplicações na química orgânica e em várias outras disciplinas científicas:

Análise quantitativa

O uso mais comum da espectroscopia UV-Vis é a determinação quantitativa de vários analitos. Usando a lei de Beer-Lambert, a concentração de um composto em solução pode ser determinada com precisão medindo sua absorção em um comprimento de onda específico.

Por exemplo, se você tem uma solução contendo um composto colorido, pode preparar uma série de soluções padrão de concentrações conhecidas, medir suas absorvâncias e criar uma curva de calibração. Medindo a absorvância de uma amostra desconhecida e referindo-se à curva de calibração, a concentração da solução desconhecida pode ser calculada.

Concentração Absorção Curva de calibração

Análise qualitativa e explicação estrutural

A espectroscopia UV-Vis também pode fornecer informações sobre a estrutura eletrônica e conjugação de moléculas orgânicas. Abaixo estão alguns casos onde a espectroscopia UV-Vis é útil na análise estrutural:

  • Sistemas conjugados: Moléculas com extensa conjugação absorvem em comprimentos de onda mais longos. Por exemplo, o beta-caroteno, com sua longa cadeia conjugada, absorve na região visível, conferindo às cenouras sua cor laranja.
  • Compostos aromáticos: Compostos aromáticos, como o benzeno, apresentam bandas de absorção características, conhecidas como bandas B, que são devidas a transições π → π*.
Comprimento de onda (nm) Absorção Espectro de exemplo

Limitações da espectroscopia UV-visível

Embora a espectroscopia UV-Vis seja uma ferramenta versátil e poderosa, ela ainda apresenta algumas limitações:

  • Não-especificidade: Vários compostos podem ter um espectro de absorção semelhante, tornando às vezes difícil distingui-los com base apenas na análise UV-Vis.
  • Preparo de amostra: Resultados precisos dependem amplamente do preparo preciso da amostra e da limpeza das cubetas.
  • Faixa de concentração: Concentrações muito altas ou muito baixas podem causar desvios da lei de Beer–Lambert, afetando a precisão.

Conclusão

A espectroscopia UV-visível é uma técnica importante no arsenal de ferramentas disponíveis para a análise e estudo de compostos orgânicos. Ela fornece dados valiosos sobre transições eletrônicas, ajudando a identificar e quantificar uma ampla gama de substâncias. Compreender esta técnica permite que os químicos interpretem dados de absorção, elucidam estruturas moleculares e realizem análises químicas abrangentes. Ao entender seus princípios, ferramentas, aplicações e limitações, pode-se aproveitar ao máximo este método em investigações científicas e aplicações práticas.


Graduação → 2.6.4


U
username
0%
concluído em Graduação

← Anterior (2.6.3)
Espectrometria de Massas
Próximo (2.6.5) →
Cristalografia de raios X

Comentários 



Espectroscopia UV-visível

https://www.chemistryelite.com/ug/2.6.4?ceal=pt