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ESPECTROSCOPIA UV - VIS

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Renan Sota

on 21 November 2013

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Transcript of ESPECTROSCOPIA UV - VIS

Daiane B. S. dos Santos
Fabiane dos Santos Carlos
Renan S. Guimarães
Thaiz R. Antiszko

ABSORÇÃO MOLECULAR
UV - VIS

ABSORÇÃO MOLECULAR UV - VIS
A espectroscopia de radiação na região do ultravioleta e visível é muito utilizada nos meios laboratoriais no que diz respeito às técnicas de análises (qualitativas ou quantitativas), por sua confiabilidade e precisão. Logo seu estudo se mostra extremamente necessário nas mais diversas áreas acadêmicas.

INTRODUÇÃO

ESPECTROSCOPIA VISÍVEL E ULTRAVIOLETA
* A região ultravioleta do espectro é considerada na faixa de 200 a 400 nm, e a região do visível entre 400 a 800 nm.

* As energias correspondentes a essas regiões são ao redor de 150 a 72 k.cal.mol-1 na região ultravioleta, e 72 a 36 k.cal.mol-1 para a região visível. Nessas faixas de energia as moléculas sofrem transições eletrônicas moleculares.

Quando estimulada com esse tipo radiação, a molécula do composto pode sofrer transições eletrônicas por ocasião da absorção de energia quantizada. O espectro eletrônico de absorção é o registro gráfico da resposta do sistema ao estímulo.

A absorção da região uv-vis depende, do número e do arranjo dos elétrons nas moléculas ou íons absorventes.

O pico de absorção pode ser correlacionado com o tipo de ligação que existe na espécie que está sendo estudada.

A absorção de energia UV-Vis modifica estrutura eletrônica da molécula em conseqüência de transições eletrônicas envolvendo geralmente elétrons π e n (não ligantes) envolvidos em ligações. Isto requer que a molécula contenha pelos menos um grupo funcional insaturado (C=C, C=O, por exemplo) para fornecer os orbitais moleculares π e n. Tal centro de absorção é chamado cromóforo, sendo responsável principalmente pelas transições π → π* e n → π*.

O processo de absorção é essencialmente o
mesmo para espécies orgânicas e inorgânicas, porém, existem algumas peculiaridades referentes a cada classe.

Os elétrons que contribuem para a absorção UV-Vis das espécies moleculares orgânicas são:
Os elétrons que participam das ligações entre os átomos (elétrons π e σ);

Os elétrons não-ligantes n, ou seja, os elétrons externos dos átomos que não participam da formação das ligações.

O aspecto mais importante do cálculo quântico é a determinação de quanta luz é absorvida pela amostra.
Isto é descrito pela lei de Beer- Lambert, que dá a relação entre a intensidade da luz incidindo na solução (Io), e a intensidade da luz saindo da solução (I).

Log (Io/ I) =A=ec
l

A= absorbância
e= absorvidade molecular ou coeficiente de extinção
c= concentração do material absorvedor
l
= espessura da amostra através da qual a luz passa.

DESVIOS DA LEI DE LAMBERT-BEER
DESVIOS QUÍMICOS.

Deslocamento do equilíbrio:
quando um analito dissocia, associa ou reage com um solvente para formar um produto que tem um espectro de absorção diferente do analito.
Ex: indicador ácido-base.

Dissociação de complexos
: excesso ou insuficiência de agente complexante.

DESVIOS INSTRUMENTAIS.

Em soluções muito concentradas, as moléculas de soluto influenciam umas às outras devido a suas proximidades, pois quando ficam muito perto umas das outras, a absorvidade pode mudar um pouco.

ESPECTROFOTÔMETROS
Espectrofotômetros são instrumentos capazes de registrar dados de absorvância ou transmitância em função do comprimento de onda. Este registro é chamado de espectro de absorção ou de espectro de transmissão, segundo o dado registrado for de absorvância ou transmitância, respectivamente.

O espectro de absorção é característico para cada espécie química, sendo possível a identificação de uma espécie química por seu “espectro de absorção”.

Os espectrofotômetros, em geral, contêm cinco componentes principais: fontes de radiação, monocromador, recipientes para conter as soluções, detectores e indicadores de sinal.

*Fontes de radiação

*Monocromador

*Compartimento- Amostra/padrão

*Sistema detector

*Dispositivo de processamentos de dados

Fonte de Radiação
Para que uma fonte de radiação seja considerada de boa qualidade deve:

- gerar radiação continua, ou seja, emitir todos os comprimentos de onda, dentro da região espectral utilizada;

- ter intensidade de potência radiante suficiente para permitir a sua detecção pelo sistema detector da máquina; e constante, ter vida longa e preço baixo.

Lâmpada de filamento de Tungstênio
: VIS e IV

Lâmpada de Quartzo-Iodo
: UV

Lâmpada de descarga de Hidrogênio ou de Deutério
: a mais usada no UV.

Monocromador
São dispositivos essenciais dos espectrofotômetros e tem como função a seleção do comprimento de onda de que se tem interesse para a análise. È constituído de uma fenda de entrada de um elemento de dispersão de radiação e de uma fenda de saída. O elemento de dispersão pode ser um prisma ou uma rede de difração.

*Monocromador Prismático

*Monocromador Reticular

Recipientes
São usados como recipientes cubas ou cubetas retangulares de vidro ou quartzo.


Uma cubeta ideal deve ser de 1 cm, para simplificar os cálculos da expressão da Lei de Beer. As cubetas também podem ter dimensões diferentes, e esse dado deve ser considerado na hora do cálculo.

Tipos de espectrofotômetros para região UV-VIS
Os componentes dos espectrofotômetros estão relacionados com a faixa do comprimento de onda, a exatidão e a precisão requeridos para as análises. Podem ser:

-
espectrofotômetros mono-feixe:
variam enormemente em complexidade e características de desempenho.

-
espectrofotômetros duplo-feixe:
tem a vantagem de compensar tudo, inclusive grandes variações na intensidade da fonte com o comprimento de onda.

Procedimentos analíticos em espectrofotometria UV-VIS
*Análise Qualitativa

*Análise Quantitativa

VANTAGENS
*Ampla aplicação em sistemas orgânicos e inorgânicos
*Grande disponibilidade instrumental e acessível a vários laboratórios
*Sensibilidade típica em torno de 10-5 mol/l, podendo atingir até 10-7 mol/l
*Seletividade relativamente alta
*Boa exatidão: ~ 1 – 3%
*Facilidade na obtenção, tratamento e armazenamento dos dados
*Grande ferramenta se acoplada à cromatografia

DESVANTAGENS
*Devido à “pobreza” de informações, espectros de absorção UV-vis tem uso limitado na identificação positiva de substâncias

*Escolha do solvente (crítico no UV)

*Indicativo de grupos funcionais (proteínas, DNA, substâncias aromáticas, carbonilas etc.)

APLICAÇÕES
*É aplicada para determinações de compostos orgânicos e inorgânicos, como na identificação do princípio ativo de fármacos.

*É valiosa para a identificação dos grupos funcionais na molécula.

*Usada para a determinação quantitativa de compostos contendo grupos absorventes.


EXEMPLOS DE APLICAÇÕES DA ESPECTROSCOPIA NA REGIÃO DO UV/VIS.
Desenvolvimento e Validação de um Método Analítico para Quantificação por Espectroscopia UV de Captopril em Comprimidos de Liberação Prolongada.

Fonte: http://www.scielo.org.co/scielo.php?pid=s003474182006000200005&script=sci_abstract&tlng=p
t

Este trabalho foi realizado na Universidade Federal de Santa Catarina, no Laboratório de Controle e Qualidade do Departamento de Ciências Farmacêuticas, teve como foco verificar se o método do UV seria útil para quantificar o fármaco captopril em comprimidos de liberação prolongada..

O Captopril é um fármaco utilizado em casos de hipertensão arterial.. O medicamento se libera totalmente em torno de 6 a 8 horas, fazendo com que o tratamento exija de 3 a 4 cápsulas diariamente.

Para a verificação do método foram feitas algumas formulações do comprimido como é mostrado na tabela abaixo. A partir desses comprimidos já feitos é que foram realizadas todas as medidas para a validação do método.

As medidas realizadas foram para determinar os parâmetros necessários para a validação de um método analítico. São eles: robustez, especificidade, linearidade e intervalo, exatidão e precisão. Destes ,o que mais será útil à primeira vista no espectro será a especificidade.
Especificidade de um método é a capacidade que este possui de medir exatamente um composto em presença de outros componentes.
É nitidamente visível que o método foi capaz de quantificar o fármaco mesmo na presença dos excipientes. Ainda pode-se verificar que por menor que fosse a diferença, ainda assim em 212nm ,onde é o pico de absorção máxima do Captopril, os excipientes não iriam interferir na leitura do espectro.
Todos os outros parâmetros necessários para a validação também foram validados, com isso é possível concluir que o método proposto para a quantificação do fármaco é muito útil, por sem simples ,rápido e barato.


*As medidas realizadas foram para determinar os parâmetros necessários para a validação de um método analítico. São eles: robustez, especificidade, linearidade e intervalo, exatidão e precisão. Destes ,o que mais será útil à primeira vista no espectro será a especificidade.

*Especificidade de um método é a capacidade que este possui de medir exatamente um composto em presença de outros componentes.

*É nitidamente visível que o método foi capaz de quantificar o fármaco mesmo na presença dos excipientes. Ainda pode-se verificar que por menor que fosse a diferença, ainda assim em 212nm ,onde é o pico de absorção máxima do Captopril, os excipientes não iriam interferir na leitura do espectro.

*Todos os outros parâmetros necessários para a validação também foram validados, com isso é possível concluir que o método proposto para a quantificação do fármaco é muito útil, por sem simples ,rápido e barato.

Outros trabalhos realizados utilizando UV-Vis
Avaliação da Qualidade de Comprimidos de Captopril Dispensados em Feira de Santana.
http://www.cff.org.br/sistemas/geral/revista/pdf/72/i04-infavaliacaoqual.pdf

Análise Multicomponente Simultânea por Espectrofotometria de Absorção MolecularUV-VIS.
http://www.scielo.br/pdf/qn/v22n6/2589.pdf

Análise Screening de Vinhos Empregando um Analisador Fluxo-Batelada, Espectroscopia uv-vis e Quimiometria
http://www.scielo.br/pdf/qn/v33n2/22.pdf

Experimentos
QUANTIFICAÇÃO DE FERRO EM ÁGUA MINERAL, DE TORNEIRA E DESTILADA ATRAVÉS DE ESPECTROFOTOMETRIA UV-VIS. KLEIN et al (2011).

Resumo

O Ferro tem importante papel no organismo humano, sendo que sua ingestão deve ser diária e frequente, mesmo que em pequenas quantidades (15 mg por dia). A água naturalmente contém ferro, e neste trabalho foram feitas análises para determinação da quantidade deste mineral em água mineral, destilada e de torneira. Os experimentos foram realizados em Espectrofotômetro UV-VIS, em triplicata, utilizando o método da curva de calibração. Todas as amostras apresentaram teores de ferro menores do que o estabelecido pelo ministério da saúde.
*
O ferro não absorve radiação eletromagnética, para isso foi adicionado compostos para formar o complexo tiocianato de ferro II (FeSCN2+) .

*Como a água apresenta baixas concentrações, reduziu-se o volume da amostra de 1000 para 400 mL através do processo de ebulição.

*Mediu-se a absorvância no espectrofotômetro, das amostras de água e também do branco,feito para analisar limite de detecção.

As absorvâncias foram feitas em triplicatas (amostras) e do branco seis vezes. A partir disso, montou-se a curva de calibração, possibilitando determinar a concentração da amostra.

A água mineral apresentou os maiores valores de concentração, 0,116 ± 0,006 mg L-1, seguida pela água de torneira, 0,151 ± 0,09 mg L-1, e a água destilada 0,035 ± 0,0006 mg L-1, o que teoricamente não deveria conter ferro.

REFERÊNCIAS
Donoso, J.P.J, Datas e personagens na História daEspectroscopia – IFSC, disponível em: http://www.ifsc.usp.br/~donoso/espectroscopia/Historia.pdf, acesso dia 15/11/2013.
ESPECTROSCOPIA VISÍVEL E ULTRAVIOLETA Princípios básicos, disponível em: https://www.google.com.br/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&ved=0CC0QFjAA&url=http%3A%2F%2Fw3.ufsm.br%2Fpiquini%2Fbiomol09%2Fespectroscopia_UV_Visivel.doc&ei=V5eGUqWiCInskQffsoC4Bw&usg=AFQjCNGJEWTBQGjXq_GRZPT8bRr-nOCtBA&sig2=IkeP-NqZH7MnNMJ5RITvQA, acesso dia 15/11/2013
Métodos Físicos de Análise - ESPECTROFOTOMETRIA ULTRAVIOLETA / VISÍVEL, disponível em: http://www.cefarma.com.br/arquivos/PPC_T7/PPC_T7_MF_ULTRAVIOLETA_E_VISIVEL_IMPRESSAO.pdf, acesso dia 15/11/2013.

QUANTIFICAÇÃO DE FERRO EM ÁGUA MINERAL, DE TORNEIRA E DESTILADA ATRAVÉS DE ESPECTROFOTOMETRIA UV-VIS ( disponível em http://www.utfpr.edu.br/toledo/estrutura-universitaria/diretorias/dirppg/anais-do-endict-encontro-de-divulgacao-cientifica-e-tecnologica/anais-do-iii-endict/QUANTIFICACaO%20DE%20FERRO%20EM%20AGUA%20MINERAL-%20DE%20TORNEIRA%20E%20DESTILADA%20ATRAVES%20DE%20ESPECTROFOTOMETRIA%20UV-VIS.pdf)

Silverstein, R. M., Bassler, G. C., Morrill, T. C., Identificação espectrométrica de compostos orgânicos 5ª ed., LTC

SKOOG, WEST, HOLLER, CROUCH – Fundamentos de Química Analítica, tradução da 8ª edição americana. Editora Thomson, 2007.

SKOOG, D. A.; HOLLER, F.; NIEMAN, T. A.; Princípios de Análise Instrumental, 5o ed., Ed. Bookman, Porto Alegre, 2002.

Vinadé, Maria Elisabeth do Canto; Vinadé, Elsa Regina do Canto, Métodos espectroscópicos de analise quantitativa, editora UFSM.

AVALIAÇÃO DA QUALIDADE DE COMPRIMIDOS DE CAPTOPRIL DISPENSADOS EM FEIRA DE SANTANA - BA http://www.cff.org.br/sistemas/geral/revista/pdf/72/i04-infavaliacaoqual.pdf

ANÁLISE SCREENING DE VINHOS EMPREGANDO UM ANALISADOR FLUXO BATELADA, ESPECTROSCOPIA UV-VIS E QUIMIOMETRIA
http://www.scielo.br/pdf/qn/v33n2/22.pdf

ANÁLISE MULTICOMPONENTE SIMULTÂNEA POR ESPECTROFOTOMETRIA DE ABSORÇÃO MOLECULAR UV-VIS http://www.scielo.br/pdf/qn/v22n6/2589.pdf

Perfil de fármacos por espectrofotometria no ultravioleta
http://www.sbac.org.br/pt/pdfs/rbac/rbac_40_04/03.pdf

Perfil de Fármacos por Espectrofotometria no Ultravioleta
.
Disponível: http://www.sbac.org.br/pt/pdfs/rbac/rbac_40_04/03.pdf
Trabalho realizado na Universidade Estadual de Maringá

Avaliação da utilização da espectroscopia uv na determinação e quantificação de antibióticos em leite de vaca.

Disponível: http://bdigital.ufp.pt/handle/10284/1259
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