Espectroscopia(s)Espectroscopia(s)

• Lei de BeerLei de Beer• Absorção UV - Vis.Absorção UV - Vis.• Luminiscencia UV - Vis. Luminiscencia UV - Vis. • InfraVermelhoInfraVermelho• N.M.R.N.M.R.

ENERGIASENERGIASUnit Equivalent measurements, comments

Wavenumber(cm-1)

A wavelength of energy that is also called a reciprocal centimeter. Wavenumbers are obtained when frequency is expressed in Hertz and the speed of light is expressed in cm/s. This unit is commonly used in infrared spectroscopy.

Kilojoules per mole(kJ/mol, kJ.mol-1)

A Joule, J, is the SI unit of energy and is defined as one kg.m2/s2. The prefix "kilo" means 1,000, so one kJ = 1,000 J. As the energies associated with a single molecule or atom are quite small, we often find it easier to discuss the energy found in one mole of the substance, hence "per mole". To get the energy for one molecule, divide kJ/mol by Avogadro's number, 6.022 x 1023.

Hertz(s-1, Hz, /s)

A Hertz is a unit of frequency defined as a reciprocal second, s-1. For example, AC current cycles polarity 60 times per second, so we could call this 60 Hz = 60 s-1. Human hearing has a frequency range from a few hundred Hz up to approximately 20,000 Hz.

Electron Volt(eV)

The electron volt is the energy that we would give an electron if it were accelerated by a one volt potential difference. 1 eV = 1.602 x 10-19 J. This term is most often used by physicists and electrochemists.

ENERGIASENERGIAS

Wavelength 6330 Å

Frequency 4.73995× 1014 Hz

Energy 1.9626777 eV

λ comprimento de onda

c é a velocidade da luz no vácuo

h = cte de Planck

Por ex.

ENERGIASENERGIAS

ENERGIASENERGIASSun (6000 C) = max wavelength is in visible part of spectrum7% ultraviolet 44% visible 37% near infrared 11% far infrared

Earth (15 C) = max wavelength is in infrared part of spectrum100% infrared

ENERGIA SolarENERGIA Solar

Energy dispersive x-ray spectroscopy Energy dispersive x-ray spectroscopy -- EDS EDS

Raios-X -70 - 130 eV (177-93 Å)

Energy dispersive x-ray spectroscopy Energy dispersive x-ray spectroscopy -- EDS EDS

Na microscopia TEM

XPS - UPSXPS - UPS

X-ray Photoelectron Spectroscopy(XPS)

-using soft x-ray (200-2000 eV)(62 -6 Å) radiation to examine core-levels.

Ultraviolet Photoelectron Spectroscopy(UPS)

- using vacuum UV (10-45 eV) (1242-276 Å) radiation to examine valence levels.

2000 eV 6.2 Å200 eV 62 Å10 eV 1242 Å45 eV 276 Å

XPSXPS

XPS mede estados de oxidaçãoXPS mede estados de oxidação

UV - VisUV - Vis

UV - Luminescência

Medidas UV

IV - Infra-VermelhoRegião (mm) Número de onda (cm-1)

Near 0.78 - 2.5 12800 - 4000Middle 2.5 - 50 4000 - 200Far 50 -1000 200 - 10

A região mais uitilizada abrange a faixa 4000 - 670cm-1.

IRInfrared spectroscopy became popular as an analytical tool for the synthetic rubber program of World War II. At the time, synthetic rubber was synthesized by polymerizing butadiene, so a reliable way of assessing the concentration and purity of butadiene was necessary for consistent yields. IR spectroscopy fit the bill perfectly.Infrared spectroscopy probes the molecularvibrations of molecules. Light of different energies (or frequency, represented by wavenumbers in the spectrum above) is directed through a sample. When a particular energy (or frequency) of light matches a vibrational frequency of the molecule, the molecule absorbs the light and vibrates. A detector monitors the light intensity at each frequency over the entire spectrum. When the sample absorbs light, less light passes to the detector, resulting in a lower percent transmission, or a peak in the infrared spectrum. Peaks in an infrared spectrum are upside-down compared to other forms of spectroscopy to convey that the peak is a decreased intensity, or absorbance of light.The region of an infrared spectrum below approximately 1600 wavenumbers is known as the fingerprint region.

http://www.wooster.edu/chemistry/is/brubaker/ir/default.html

Espectrômetros IR

RMNRMN Ressonância Magnética Nuclear

R

H – C – H

R’

R

H – C – H

R’

R

H – C – H

R’

R

H – C – H

H

R

H – C – H

H

R

H – C – H

H

R

H – C – H

H

Difração de raios-XEspalhamento de raios-X

Espectrometrias de •Emissão•Absorção•Espalhamento

NMR (19F, 1H, 12C, ….)NIR, Raman UVFluorescênciaElectron Energy Loss (EELS),

LNLS

Laboratório Nacional de Luz SíncrotronLaboratório Nacional de Luz Síncrotron

• Linhas de Luz D03B - CPR D06A - DXAS D11A - SAXS D08A - SGM D04A - SXS D05A - TGM D04B - XAS D12A - XRD1 D10A - XRD2 D10B - XPD D09B - XRF D06B - XRL • Microscopia Eletrônica • Microscopia de Força Atômica e Tunelamento • Espectrometros RMN • Espectrometria de Massas • Laboratórios de Apoio • Microfabricação

LNLS

LNLS

• Beer

• Transmitância T = P/P0

• Transmitância % T% = 100 T

• Absorbância A = logAbsorbância A = log1010 P P00/P/P

= log= log1010 1/T 1/T

= - log= - log1010 T T

= log= log10 10 100/T%100/T%

= 2 - log= 2 - log1010 T% T%

•T = P/P0 , T% = 100 T

• A = logA = log1010 P P00/P/P

0 20 40 60 80 100-10123456789

P0 = 100

T A

P

•T = P/P0 , T% = 100 T

• A = logA = log1010 P P00/P/P

0 20 40 60 80 100

0

1

2

P0 = 100

T A

P

1E-6 1E-5 1E-4 1E-3 0,01 0,1 1 10 100

0

3

6

9

P0 = 100

T A

P

Lei de Beer-Lambert:

A = b c : coef. de absorção molar em L mol-1 cm-1

b : comprimento do percurso da luz em cm.

c : concentração do composto em solução em mol L-1

T% = 100 P /P0 = e -bc

Path length / cm 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

%T 100 50 25 12.5 6.25 3.125

Absorbance 0 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5

Lei de Beer-Lambert:

A = b c : coef. de absorção molar em L mol-1 cm-1

b : comprimento do percurso da luz em cm.c : concentração do composto em solução em mol L-1

T% = 100 P /P0 = e -bc

Concentrações

Note que a Lei nãonão é seguida para concentrações altas.

(Não vamos estudar isso aquí.)

Espectro de absorção de um material X:

(nm)

AA

400 500 600 700

P & R1. Qual das seguintes relações entre absorbância e %Transmitância é incorreta ?

a) A = log10 100 / %Tb) A = 2 - log10 %Tc) A = log10 1 / %T

2. Na equação A =

a) Absorbtividadeb) Absorbtividade Molarc) Comrpimento do caminho ótico

3. Por que é preferível usar absorbância como medida dee absorção em vez de % Transmitância?

a) Porque %T não pode ser tão acuradamente medida quanto a absorbânciab) Porque %T depende da potência da radiação incidentec) Porque absorbância á proporcional á concentração do soluto, enquanto %T não é.

4. Um compósito com alta absorvitividade molar tem maior ou menor limite dee detecção do que um outro compósito com baixa absorvitividade molar?

LaboratórioObjetivos Primários• Entender os métodos de análise:

EspectrofotometriaRefratometria

• Caracterizar substâncias• Propagar Desvios, estimar erros instrumentais, comparar ambos.•Apresentar os dados das medições de uma forma CLARA e CORRETA.

Materiais & Métodos:

• Duas Soluções: T vs. (Lambda)• Gráfico(s)• 1 solução:10 concentrações (diluição 100% --> 10%)• Graficos• Tabelas, desvios, etc• Concentrtação a partir de RefratometriaRefratometria