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UIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ
CENTRO DE CIÊNCIAS
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA ANALÍTICA E FISICO-QUÍMICA
DISCIPLINA: QUÍMICA ANALÍTICA III
PROFESSOR: FÁTIMA GOMES
RELATÓRIO
ESPECTROFOTOMETRIA
ALUNO: RAIMUNDO JEOVAN G. DO MONTE
MAIO 2011
1. OBJETIVOS
Determinar fósforo por colorimetria relativa;
Determinar ferro em calcário – Método da
Ortofenantrolina;
Determinar o teor de caseína no leite, pela adição
de Biureto.
2. INTRODUÇÃO
A Colorimetia e a Espectrofotometria podem ser conceituadas como um
procedimento analítico através do qual se determina a concentração de
espécies químicas mediante a absorção de energia radiante (luz).
A VARIAÇÃO DA COR DE UM SISTEMA COM A MUDANÇA DA CONCENTRAÇÃO DE UM
COMPONENTE É BASE DA ANÁLISE COLORIMÉTRICA. A COR É, USUALMENTE, DEVIDA À
FORMAÇÃO DE UM COMPOSTO COLORIDO PELA ADIÇÃO DE UM REAGENTE APROPRIADO OU É
INERENTE AO CONSTITUINTE QUE SE DESEJA ANALISAR. A INTENSIDADE DA COR É
COMPARADA COM A INTENSIDADE DA COR QUE SE OBTÉM COM O MESMO PROCEDIMENTO
PELO TRATAMENTO DE UMA AMOSTRA CUJA QUANTIDADE E CONCENTRAÇÃO SÃO
CONHECIDAS. NA ANÁLISE ESPECTROFOTOMÉTRICA USA-SE UMA FONTE DE RADIAÇÃO QUE
ALCANÇA A REGIÃO ULTRAVIOLETA DO ESPECTRO. PARA ISSO, ESCOLHEM-SE
COMPRIMENTOS DE ONDA DE RADIAÇÃO BEM-DEFINIDOS E COM LARGURA DE BANDA DE
MENOS DE UM NANÔMETRO, O QUE EXIGE UM ESPECTROFOTÔMETRO, UM INSTRUMENTO
MAIS COMPLICADO E, CONSEQÜENTEMENTE, MAIS CARO.
A LUZ PODE SER ENTENDIDA COMO UMA FORMA DE ENERGIA, DE NATUREZA
ONDULATÓRIA, CARACTERIZADA PELOS DIVERSOS COMPRIMENTOS DE ONDA (ג
–(LAMBDA), EXPRESSOS EM ΜM OU NM) E QUE APRESENTA A PROPRIEDADE DE
INTERAGIR COM A MATÉRIA, SENDO QUE PARTE DE SUA ENERGIA É ABSORVIDA POR
ELÉTRONS DA ELETROSFERA DOS ÁTOMOS CONSTITUINTES DAS MOLÉCULAS.
UMA SOLUÇÃO QUANDO ILUMINADA POR LUZ BRANCA, APRESENTA UMA COR QUE É
RESULTANTE DA ABSORÇÃO RELATIVA DOS VÁRIOS COMPRIMENTOS DE ONDA QUE A
COMPÕEM. ESTA ABSORÇÃO, EM CADA COMPRIMENTO DE ONDA, DEPENDE DA NATUREZA DA
SUBSTÂNCIA, DE USA CONCENTRAÇÃO E DA ESPESSURA DA MESMA QUE É ATRAVESSADA
PELA LUZ.
ATRAVÉS DA LEI DE BEER, INTENSIDADES DA RADIAÇÃO INCIDENTE E
EMERGENTE PODEM SER RELACIONADAS COM AS CONCENTRAÇÕES DO MATERIAL PRESENTE
NA SOLUÇÃO.
A LEI DE BEER É DADA POR:
Aג = ΕגBC, ONDE
A – ABSORBÂNCIA
Ε – CONSTANTE
B- DISTÂNCIA PERCORRIDA PELO FEIXE LUMINOSO ATRAVÉS DA AMOSTRA
C- CONCENTRAÇÃO DA SOLUÇÃO ABSORVENTE
COMO NORMALMENTE USAM-SE CUBETAS DE 1 CM DE COMPRIMENTO, A EQUAÇÃO
FICA:
Aג = ΕגC
OU SEJA, A ABSORBÂNCIA DA LUZ A CADA COMPRIMENTO DE ONDA ג É
DIRETAMENTE PROPORCIONAL À CONCENTRAÇÃO DA SOLUÇÃO CONTIDA NA CUBETA. ESTA
LINEARIDADE DEIXA DE OCORRER A CONCENTRAÇÕES MUITO ELEVADAS DA SUBSTÂNCIA,
PODENDO NESSES CASOS DILUIR PREVIAMENTE A AMOSTRA A MEDIR.
A EQUAÇÃO A= ΕBC MOSTRA QUE A ABSORBÂNCIA DEPENDE DA QUANTIDADE TOTAL
DE SUBSTÂNCIA ABSORVEDORA QUE HÁ NO CAMINHO ÓTICO ATRAVÉS DA CUBA COM A
SOLUÇÃO.
O CONJUNTO DE SOLUÇÕES DE NÚMEROS 1 A5 CONSTITUI O QUE SE DENOMINA
CURVA DE CALIBRAÇÃO OU CURVA PADRÃO, INDISPENSÁVEL PARA DETERMINAR
CONCENTRAÇÃO DE QUALQUER SOLUÇÃO,DESDE QUE CONHEÇA SUA ABSORBÂNCIA. NA
PLOTAÇÃO DO GRÁFICO ABSORBÂNCIA VERSUS CONCENTRAÇÃO, TEREMOS UMA RETA.,
COMO JÁ ERA INDICADO PELA LEI DE BEER, QUE PERMITE CALCULAR CONCENTRAÇÕES
GRAFICAMENTE.
NA MAIORIA DAS ANÁLISES ESPECTROFOTOMÉTRICAS,É IMPORTANTE PREPARAR UM
REAGENTE BRANCO CONTENDO TODOS OS REAGENTES, MAS COM O CONSTITUINTE EM
ANÁLISE SUBSTITUÍDO POR ÁGUA DESTILADA. TAMBÉM É IMPORTANTE USAR UMA SÉRIE
DE PADRÕES PARA ESTABELECER UMA CURVA DE CALIBRAÇÃO. OS PADRÕES DEVEM SER
PREPARADOS PELO MESMO PROCEDIMENTO USADO NAS AMOSTRAS DESCONHECIDAS. A
ABSORBÂNCIA DA AMOSTRA DESCONHECIDA DE DIMINUIR DENTRO DA REGIÃO COBERTA
PELOS PADRÕES, DE FORMA QUE NÃO HAJA QUESTIONAMENTO SOBRE A VALIDADE DA
CURVA DE CALIBRAÇÃO.
3. RESULTADOS E DISCUSSÃO
3.1- Determinação de fósforo
Reações de cor
PO43- + 3NH4+ + 12MoO42- + 24H+ (NH4)3PO4 12MoO3 + 12H2O
(NH4)3PO4 12MoO3 + ácido ascórbico Azul de molibdênio
O azul de molibdênio não tem composição exatamente definida, mas percebeu-
se que à medida que aumentou a concentração de fosfato, a cor se mostrou
mais intensa.
A espécie colorida tem função linear
Solução extratora
AlPO4 + 2H2O + 6F- AlF63- + PO43- + 2H2O
FePO4 2H2O + 6F- FeF63- + Po43- + 2H2O
CaHPO4 2H2O + 6F- CaF42- + PO43- + H+ + 2H2O
O fluoreto forma complexos incolores solúveis.
AlF63-
F2F63-} + H3BO3 Fe (BF4)3
CaF42-
Na preparação da amostra de mucilon, usamos uma solução extratora de
fósforo (NH4F + HCl), pois esta contém fluoretos.
O ácido bórico (H3BO3), forma fluoboratos Fe (BF4)3 e evita que se tenha
outro tipo de reação com amostra, podendo influenciar na cor.
3.1.1 Cálculo concentração de fósforo na amostra em ppm
Como a intensidade da cor da solução amostra, ficou na faixa de 0,8 a1,6
ppm da solução padrão de fósforo, mais aproximada da solução de 0,8 ppm,
então estipulamos que solução era aproximadamente 1,0 ppm.
Assim, tendo 1,0 ppm ---------------------1000mL
X ppm ---------------------50mL
X = 0, 05 mg de fosfato
0,05 mg de fosfato ----------------------- 94,97 g de PO42-
X (fósforo) ----------------------30,97 g de P
X = 0, 0163 mg / 5,018 x 10-4 Kg (farinha) = 32,48 ppm de fósforo na
amostra
Assim, pode-se determinar a concentração do fósforo em ppm.
No método da colorimetria visual, como a observação depende muito do
analista, a margem de erro pode ser bem elevada, devido a capacidade de
distinguir cores, da fadiga visual ect.
3.2- Determinação de ferro em calcário – Método da orto-fenantrolina
Método da 1,10 Ortofenantrolina (reação com Fe2+ na presença de
acetato de amônia formando complexo avermelhado).
Nos métodos espectrofotométricos, não se mede a absorbância de uma
solução pura da espécie de interesse. Faz-se reagir uma solução de
íons fosfato com molibdato para se produzir um composto de cor
amarela, do qual é medida a absorbância. Na determinação Fe3+ pela
ortofenantrolina, é necessário reduzir aquele cátion a Fe 2+, para que
este reaja com a ortofenantrolina para produzir um composto de cor
vermelha.
Agente redutor Fe Fe2+ com cloridrato de hidroxilamina 5% em meio
ácido.
Fe2+ + ortf. (ort)3 Fe2+ ( ph3-6 ) rendimento 100%
"Concentração,"0,5 "2,0 "3,0 "4,0 "5,0 "6,0 "amostra "
"ppm " " " " " " " "
"Absorbância, "0,12 "0,43 "0,53 "0,63 "0,63 "0,63 "0,33 "
"A " " " " " " " "
Tabela 1: Dados das soluções padrão de ferro em calcário.
Os pontos quinto e sexto, foram retirados devido ao desvio que existe
na Lei de Beer, pois o Fe é uma grande molécula e os centros absorventes
estão muito próximos.
Quanto maior a concentração maior a absorbância, desvio negativo da Lei
de Beer.
Equação da reta
Y = A + B * X A= εb1c, onde b1=1, temos c = A/ ε, e ε
corresponde ao coeficiente angular, assim temos:
Parameter Value
------------------------------
A 0,08673
B 0,14243
------------------------------
Substituindo temos,
C = Y – A/B
C = 0,33 – 0,08673/0,14243 c = 1,708ppm
Assim, substituindo este pelo fator de diluição, temos:
Fator de diluição 250/25=10
1,708 * 10 = 17,08mg
A partir de uma regra de três simples, pode-se determinar a massa contida
em 250 mL,
17,08 mg ----------------- 1000 mL
X (mg) ----------------- 250 mL x = 4,27 mg = 4,27 × 10 -3 g
Assim se a massa pesada foi de 0,5g, temos:
0,5 g ----------------100%
4,27 × 10 -3 g ---------- x (%) x = 0,854% de Fe
Verificamos que a porcentagem de ferro na amostra foi de 0,854%
3.3- Determinação do teor de caseína no leite (pela adição de Biureto).
O R O R
...—C C — C C — ...
\ / \ \ / \
NH H NH H
COR VIOLETA
Cu2+
NH H NH H
/ \ / / \ /
.... — C C — C C — ...
O R O R
O Cu2+ em meio alcalino forma-se este complexo, cuja intensidade da cor é
proporcional à concentração de proteína na amostra.
Pelo valor teórico, temos que no leite ninho o valor nutricional foi de
6,8g em cada 26g. 20% de proteína e 80% de caseína.
Esperamos aproximadamente 30 minutos, para que ocorresse a complexação.
Tabela 2: Dados das soluções padrão de caseína no leite
"Concentração,"500 "800 "1000 "1200 "1500 "amostra "
"ppm " " " " " " "
"Absorbância, "0,08 "0,11 "0,14 "0,16 "0,19 "0,11 "
"A " " " " " " "
Equação da reta
Y = A + B * X A= εb1c, onde b1=1, temos c = A/ ε, e ε
corresponde ao coeficiente angular, assim temos:
Parameter Value
------------------------------
A 0.00818
B 1.2618E-4
------------------------------
Substituindo temos,
C =Y – A/B
C = 0,11 – 0,00818 / 1,2618 × 10-4 c = 807 ppm
Assim, substituindo este pelo fator de diluição, temos:
Fator de diluição 10/2 = 5
807 * 5 = 4035 ppm
Assim, verificamos que a concentração real da caseina no leite foi de
4035 ppm
Sabendo que a massa pesada foi de 0,5016 g, temos
26 g de leite ---------------6,8g de proteína
0,5016 g --------------- x(g) x = 0,1312g
0,1312 g--------------- 26 g de leite
x(g) ---------------1000g de leite x = 5,046g de caseína no
leite
Verificamos que tivemos uma faixa de erro no valor real, de
aproximadamente 26%, comparado com o valor teórico, este erro pode ter
ocorrido devido a erros na preparação da amostra e/ ou na leitura no
colorímetro.
4. CONCLUSÃO
Na determinação de fósforo por colorimetria, a quantidade do elemento
presente na amostra é determinada pela intensidade da cor da solução
comparada com de uma solução padrão. Este método apresenta uma faixa de
erro muito grande. Pois o resultado obtido depende da observação do
analista , que pode ser prejudicada devido à fadiga visual.
Verificou-se que, a partir das equações das retas ( absorbância x
concentração), podemos calcular as concentrações tanto de ferro em calcário
como a de caseína em leite. Observou-se que o ferro após a concentração de
4ppm apresentou desvio negativo a lei de Beer.Já a caseína obedece à lei
de Beer, porém o valor encontrado foi diferente do valor nutricional,
devido a erros no procedimento.
Verificou-se a importância de se fazer o ajuste de zero do equipamento,
visando diminuir os erros.
5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
KOTZ; TREICHEL. Química e Reações Químicas. Volume 2. 3ª Edição. Editora:
LTC. Rio de Janeiro, RJ: 1998.
OHLWEILER. Análise Química Quantitativa. Volume 2. 5ª Edição. Editora:
LTC. Rio de Janeiro, RJ: 1974.
VOGEL. Análise Química Quantitativa. 5ª Edição. Editora: LTC. Rio de
Janeiro, RJ: 1992.
