técnicas experimentais Espectroscopia de Absorção no Ultravioleta e Visível J. M. G. MARTINHO* 1. INTRODUÇÃO A absorção de radiação electro- magnética da região do ultravioleta (UV) (100-400 nm) e visível (Vis) (400-800 nm) por parte de moléculas, átomos ou iões está normalmente associada a tran- sições electrónicas. Estas ocorrem quan- do, por interacção da radiação electro- magnética com o meio absorvente, um electrão é promovido dum estado elec- trónico de baixa energia para outro de energia mais elevada. A quantidade de luz absorvida quando um feixe de radiação monocro- mática atravessa o meio absorvente depende da concentração, do coeficien- te de absorção molar da espécie absor- vente e do percurso óptico da radiação [1]. 0 estudo da sua variação com a con- centração permite: i) a determinação quantitativa de um grande número de substâncias químicas e biológicas (a título de exemplo, refira-se que mais de 95% das análises clínicas nos Estados Unidos são feitas por métodos espectro- fotométricos); ii) o estudo cinético de reacções lentas em solução; iii) a deter- minação de curvas de titulação. Por outro lado, a compilação de espectros de absorção (representação gráfica do coe- ficiente de absorção molar em função do comprimento de onda) sob a forma de atlas ou bases de dados é usada para: i) identificação e verificação do grau de pureza de compostos; ii) cálculo da dife- rença de energia entre estados electróni- cos e do momento dipolar da transição. O desenvolvimento da espectros- copia de absorção UV-Vis tem sido constante ao longo dos últimos anos, sendo a técnica revista em número espe- cial do Analytical Chemistry, de dois em dois anos, desde 1945 [2]. Este trabalho descreve os princi- pios da espectroscopia de absorção UV- Vis, pretendendo constituir um conjunto de conhecimentos básicos necessários a um estudo mais aprofundado da mesma. 2. LEI DE BEER A intensidade de um feixe de radia- ção electromagnética é atenuada ao Perdas por reflexão na interface Feixe incidente Fig. 1. Esquema dos processos que ocorrem quan- do um feixe de radiação electromagnética incide numa célula que contém uma solução absorvente. atravessar um meio que contém uma espécie absorvente (fig. 1), devido a sucessivos processos de absorção, refle- xões nas paredes da célula e a fenóme- nos de dispersão [3a]. Considerando apenas os proces- sos de absorção, a intensidade ) do feixe transmitido, I, relaciona-se com a do fei- xe incidente, 1 0 (paralelo e monocromáti- co de comprimento de onda X), pela lei de Beer [3] I = 1010 - e(x)cb (1) onde c (mol I -1 ) é a concentração da espécie absorvente, x (I mo1 -1 cm -1 ) o coeficiente de absorção molar ao com- primento de onda X, e b (cm) o percurso óptico da radiação no meio 2 . Experimentalmente, mede-se a razão de intensidades T = - = 10-e(^)cb (2) 0 que se designa por transmitância. Para um meio totalmente absorvente a trans- mitância é nula (1=0), enquanto que para um meio completamente transparente é unitária (1=1 0 ). Embora a transmitância seja uma grandeza cujo significado é intuitivo, é vulgarmente substituída pela absorvência A = - Iog 10 T = E Ncb (3) Perdas por dispersão I Feixe transmitido Perdas por reflexão na interface que apresenta a vantagem de variar line- armente com a concentração, percurso óptico e coeficiente de absorção molar. 3. DESVIOS À LEI DE BEER A lei de Beer é vulgarmente usada para a determinação de concentrações, coeficientes de absorção molar e mesmo percursos ópticos. A obtenção de valo- res exactos destas grandezas deve ter em conta os desvios à linearidade da absorvência com a concentração. Estes desvios ocorrem para concentrações superiores a 0.01 M e resultam da varia- ção do coeficiente de absorção molar, provocada pelas interacções entre núvens electrónicas. A esta concentra- ção, a distância média entre espécies absorventes é próxima de 70 A , o que faria supor a inexistência de interacção entre núvens electrónicas. Contudo, devido à existênciade uma distribuição de distâncias, os desvios à lei de Beer resultam de interacções entre pares de moléculas a menores distâncias. Em soluções de electrólitos este efeito é ain- da mais pronunciado, podendo fazer-se sentir para concentrações muito inferiores. Uma outra causa de desvios à lei de Beer é a variação do coeficiente de absorção molar com o índice de refrac- ção do meio que, por sua vez, depende da concentração da espécie absorvente. Os desvios à lei de Beer provocados por esta dependência não são perceptíveis para concentrações inferiores a 0.01 M, sendo geralmente ignorados. Outros I o