A Espectroscopia no UV-vis é muito utilizada para acompanhamento de reações químicas, uma vez que a velocidade de qualquer reação química pode ser medida desde que um dos reagentes ou dos produtos apresentem absorção no UV-vis. Dê exemplo de uma reação química acompanhada pelo UV-vis e explique como a técnica foi utilizada.

Passo 1

Beleza, a questão tá pedindo pra gente dar um exemplo de reação química que a gente monitora com UV-vis e explicar como a gente usa essa técnica nela. Isso cai em Química Analítica, mais especificamente em Espectroscopia UV-vis e velocidade de reação. Pra resolver, vamos precisar entender:
  1. O que é espectroscopia UV-vis e como o espectrofotômetro funciona.
  2. A Lei de Beer-Lambert ( ).
  3. Como transformamos absorbância em concentração e depois em informação de cinética.

Passo 2

Escolhendo o exemplo: a clássica reação de formação do complexo tiocianato de ferro(III):
Fe^3+ + SCN^- ;longrightarrow; [Fe(SCN)]^2+
Por que ela é legal? Porque o íon fica bem vermelho e absorve forte em torno de 450 nm (no visível), então a cada instante a gente mede o quanto de produto tem e acompanha a reação em tempo real.

Passo 3

Entendendo a Lei de Beer-Lambert:
Quando luz de comprimento de onda A = varepsilon,l,c passa pela amostra, ela é parcialmente absorvida. O espectrofotômetro mede a absorbância , que se relaciona à concentração do soluto pela equação
onde
é a absorbância (número adimensional),
é o coeficiente de absorção molar (em L·mol⁻¹·cm⁻¹),
é o caminho óptico da cubeta (normalmente 1 cm),
é a concentração (em mol·L⁻¹).
Assim, se a gente sabe e , mede e acha .

Passo 4

Como a gente faz o experimento na prática?
  1. Prepara duas soluções-mãe: uma de Fe(NO₃)₃ e outra de KSCN, ambas conhecidas.
  2. Faz uma curva de calibração: mistura concentrações conhecidas de (ou mistura Fe³⁺+SCN⁻ em excesso controlado) e mede a 450 nm para cada concentração. Assim deduz .
  3. Mistura as soluções para iniciar a reação (ex: 1 mL de cada, num volume final de 10 mL) e já coloca na cubeta do espectrofotômetro.
  4. A cada intervalo curto de tempo (tipo 10 s) mede a absorbância .

Passo 5

Transformando dados em cinética:
  1. Converte cada em concentração de usando .
  2. Você agora tem versus , ou seja, como o produto cresce no tempo.
  3. Se quiser determinar a ordem da reação e a constante de velocidade , ajusta esses dados a modelos de cinética (ordem 1, ordem 2, etc.). Por exemplo, para reação de 1ª ordem em SCN⁻ ou pseudo-1ª ordem em certas condições, você plotaria contra e veria se dá reta.

Resposta

Exemplo de reação: Fe³⁺ + SCN⁻ → [Fe(SCN)]²⁺, monitorada a 450 nm. A técnica UV-vis foi usada assim:
  1. Obtém-se o coeficiente de absorção via curva de calibração.
  2. Mistura-se os reagentes e mede-se a absorbância a cada instante.
  3. Converte-se em concentração e analisa-se versus para extrair informações de velocidade e ordem da reação.

Exercícios relacionados