Espectrometria de Emissão (Atômica e Iônica): Parte 1 - Fotometria de chama

o Olá meu nome é Cassiana docente no instituto de química da Universidade de São Paulo pesquisadora na área de química analítica e uma das coordenadoras do grupo de análise pesquisa em espectrometria o gás hoje vamos dar início a um novo assunto a espectrometria de emissão atômica iônica são técnicas já muito bem consolidadas e por isso usadas em rotina em todos os laboratórios de controle de qualidade na aula de hoje vamos conversar sobre a fotometria de chama em um convento de emissão de energia radiante são os fogos de artifício o fogo-de-artifício é composto basicamente por pólvora

e mistura de sais de elementos que determinaram a cor da Luz produzida na explosão da Pólvora queimada o calor gerado é transferido para o sal que passa por diversos processos até a atualização excitação nos níveis eletrônicos e ao retornar e que o estado fundamental liberam energia na forma de luz as diferentes cores que observamos deve ser a característica de cada elemento por exemplo sódio produz a cor amarela base o verde cobre o azul portátil Violeta entre outros e vamos agora para o laboratório o experimento mais comum de emissão atômica é o moço teste de chama

com sal de sódio ao submetermos o sal de soja o calor de uma chama observamos uma luz amarela que nada mais é do que a emissão do átomo de sódio na região do Amarelo dá para entender o fenômeno representa aqui onde a grama de energia bem simples é zero é o que chamamos de estado fundamental temos um nível é um é um nível de energia pouco maior que o e zero depois o e dois que é maior do que o eu e assim por diante até é a que representa o apenas até o e três

para facilitar a discussão pode ainda ter o que chamamos de energia de ionização quando a certa quantidade de energia incidida sobre os átomos ou moléculas energia essa que pode ser na forma de radiação e energia potencial ou calor os átomos absorvem para trocar ou fazer transições de níveis de energia por exemplo a transmissão pode ocorrer do estado fundamental para o nível 1 e 2 do leão e 3 entre outros Às vezes a energia fornecida em tão alta que pode ocorrer a ionização que a perda de um elétron a questão é que esses níveis de energia

são vou ver se o ato não molécula tende rapidamente a retornar para o estado fundamental e nesse retorno tende a emitir a energia que é exatamente a diferença energética entre os dois níveis Veja a distribuição de níveis de energia do átomo de sódio há várias possibilidades de transições mas sempre existem aquelas que são as mais prováveis aqui na figura representada pelas setas mais largas e escuras no caso específico do sódio a transição mais provável ocorre em 589 nanômetros do espectro eletromagnético que fica na região do Amarelo um simples diagramas de emissão e absorção que já

discutimos a emissão atômica está aqui representada átomos excitados emitem radiação gerando um espectro de emissão se você ainda não assistiu o não se lembra de discussão desses diagramas corre lá no vídeo sobre introdução a técnicas espectrométricas o link está na descrição posto isso podemos dizer que a técnica de emissão atômica eu iônica baseia-se na medida da radiação eletromagnética emitida nas regiões no visível e ultravioleta do espectro eletromagnético por átomos neutros ou átomos ionizados ambos excitados é conhecido o princípio fundamental e já tem um pouco de conhecimento sobre instrumentação de uma forma geral fica fácil pensarmos

na montagem de um instrumento de emissão atômica eólica podemos começar como uma fonte com uma fonte de excitação uma vez que a emissão atômica iônica depende da excitação dos átomos a radiação emitida deve chegar no detector para ser convertido em sinal elétrico as Como já discutimos antes o detector não é capaz de distinguir os diferentes comprimentos de onda e por isso precisamos de um seletor de comprimento de onda para separar e selecionar os comprimentos de ondas que devem efetivamente chegava detector é mas como amostra e levada até a fonte de excitação para quem já assistiu

aula de absorção atômica com chama sabe que a introdução é feita por meio de nebulizadores na descrição coloca um link da aula em que discuta o funcionamento dos temporizadores se você ainda não assistiu dá uma passadinha lá o mesmo dentro da técnica de emissão atômica iônica a instrumentação pode ser construída empregando diferentes dispositivos e dependendo do dispositivo usado características analíticas da técnica também vão mudar nessa e nas próximas aulas vamos discutir as implicações de usar os mais diferentes tipos de fontes de radiação monocromador e detector as fontes de radiação comumente empregadas são a chama ar

propano e acetileno além do plasma de argônio dentre os seletores de comprimento de onda os filtros e monocromadores e entre os detectores tubos fotomultiplicadores e detector CCD o que muda quando usamos chama o plasma como fonte de excitação é o princípio da técnica quando usamos chama como fonte de excitação a sua temperatura chega no máximo a2300 a2400 graus Celsius dependendo da mistura de gases empregado e nessa situação temos apenas a emissão atômica passamos a ter emissão atômica iônica quando a fonte de excitação alcança temperaturas suficientemente altas para promover também a excitação do íon e isso

é alcançado quando se usa o plasma que atinja uma temperatura de até 8000 Kelvin o primeiro método de emissão atômica que vamos discutir é a fotometria de chama nesse sistema usa-se a chama a propano como fonte de excitação e filtro como o seletor de comprimento de onda o uso de chama a propaganda como fonte de excitação traz algumas implicações ao método entre eles de a sua aplicação se tornar bastante restrita às determinações dos elementos da família um e alguns a família 2 da Tabela Periódica isso acontece porque essa mistura de gases gera uma chama com

temperatura de apenas 1.900 graus Celsius que é considerada abaixa aí você tá são de átomos depende fortemente da temperatura EA 1900 graus apenas esses elementos da família um e alguns da família dois podem ser excitados isso quer dizer que se tivermos uma amostra contendo todos os elementos da Tabela Periódica ao usarmos a chama a propano como fonte de excitação conseguiremos medir a emissão apenas desses elementos tornando esse método mais restrito a eles Ah mas isso é ruim não o fato de a fonte de excitação promover a excitação de poucos elementos faz com que não haja

necessidade de usar um seletor de comprimento de onda muito sofisticado nesse caso o uso de um simples filtro é mais do que suficiente o que acaba barateando bastante o curso do instrumento no geral a fotometria de chama é usada para determinação de sódio potássio lítio os elementos determinados em rotina nos laboratórios de análises clínicas farmacêuticas e de alimentos o Paquistão diagrama de um fotômetro de chama a solução é aspirada por um nebulizador que a leva até a chama a propano após licitação a radiação emitida e direcionado para um filtro que deixa passar a região do

comprimento de onda de interesse para o detector onde é a luz a transformada em sinal elétrico vamos ver como ocorre o processo de emissão da radiação que já vimos na aula de absorção atômica link está na descrição que uma vez que a solução do analito chega na chama ela passa por diversos processos solvatação fusão vaporização sociação atualização no caso da técnica de absorção atômica é importante monitorar a quantidade de átomos no estado fundamental no caso da técnica de emissão devemos monitorar a excitação EA emissão dessa radiação eu lembro ainda que na chama ocorre vários equilíbrios

químicos e dependente da temperatura da chama os átomos o Ione zação e até mesmo ser excitado e com isso emitir radiação não pode haver ainda recombinação formando compostos moleculares e esses também podem ser excitados E com isso emitir radiação rolê por lá mas a questão é que quando se trata de emissão atômica o foco deve ser dado no átomo excitado formado na chama Pois é ele quem vai emitir a radiação e o fenômeno da emissão atômica depende fortemente da quantidade de átomos no estado excitado EA formação desta depende fortemente da temperatura conforme Pode ser observado

na equação de boltzmann veja na tabela que quanto maior a temperatura maior o número de átomos no estado excitado embora o seu número seja ainda comparativamente muito menor que o número de átomos no estado fundamental e essa dependência do número de átomos no estado excitado e consequentemente da emissão de radiação com o aumento da temperatura gera um problema analítica instrumental que deve ser levado em consideração uma leve variação na temperatura da chama por exemplo 10 Kelvin podem alterar em até quatro porcento número de átomos no estado excitado e consequentemente no processo de emissão O que

leva à Baixa precisão dos resultados analíticos como o número de átomos no estado excitado é sempre muito menor que o número de átomos no estado fundamental a sensibilidade EA variação de temperatura é alta na técnica de emissão atômica mas não na absorção atômica E com isso em emissão atômica é de extrema importância que a chama seja bastante estável caso contrário a intensidade de emissão irá variar significativamente ou seja afeta a precisão os resultados com maior precisão podem ser alcançados com o uso de fotômetros de chama de feixe duplo que permitem a determinação de até três

elementos simultaneamente por análises esse tipo de sistema pode propor o uso de calibração com padrão interno usando por exemplo o lítio como padrão interno não lembra o que é calibração com padrão interno vai no vídeo sobre estratégia de calibração o link está na descrição desse vídeo e considerando as características de instrumentações a fotometria de chama pode-se dizer que o método é suscetível a algumas interferências por fazer uso de nebulizadores como sistema de introdução de amostra a interferência de transporte é uma realidade interferência de ionização quase não existe mas a temperatura da chamar o plano é

baixa e não é suficiente para promover a ionização dos átomos por outro lado a baixa temperatura da fonte de excitação é um grande problema que influencia diretamente na formação dos átomos excitados ficando bastante é suscetível a interferência química muitas vezes a temperatura não é suficiente para promover a dissociação dos compostos em átomos e nesse caso a estratégia usar uma fonte de excitação como a temperatura mais elevada por exemplo ar-acetileno que chegam a temperatura de 2.300 graus Celsius essa temperatura muitos mais elements além daqueles da família 1 e 2 da Tabela Periódica são capazes de serem

excitados e portanto emitirem radiação mas nesse caso o uso de um seletor de comprimento de onda mais sofisticado faz-se necessário pois o filtro já não é mais suficiente assim monocromadores devem ser usados com isso o método recebe o nome de espectrometria de emissão atômica sempre que o monocromador é usado como o seletor de comprimento de onda o termo espectro deve ser usado a vantagem desse método analítico comparado a fotometria de chama e se usa misturar propano como fonte de radiação é que melhora a eficiência de atomização excitação e Minimizar interferências químicas já que atinge temperaturas

mais altas por outro lado em caso de elementos facilmente ionizáveis alta temperatura leva a ionização dos átomos diminuindo a formação de átomos no estado excitado e consequentemente a sensibilidade com isso finalizo a aula sobre fotometria de chama espectrometria de emissão atômica Mas continue por aqui porque na próxima aula vou falar sobre isso é P ou f a espectômetro Ea de emissão óptica com plasma indutivamente acoplado um método analítico moderno muito empregado em laboratório de análises químicas caso tenha alguma dúvida ou sugestão deixe nos comentários vou adorar respondê-los e aproveito para convidá-los a não seguir nesse

canal e nos contatar pelo Facebook caso queiram saber um pouco mais sobre a pesquisa de e pelo grupo um super abraço a todos vocês e até a próxima