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:
- O que é espectroscopia UV-vis e como o espectrofotômetro funciona.
- A Lei de Beer-Lambert (
). - 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):
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 passa pela amostra, ela é parcialmente absorvida. O espectrofotômetro mede a absorbância
, que se relaciona à concentração
do soluto pela equação
Quando luz de comprimento de onda
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
.
•
•
•
•
Assim, se a gente sabe
Passo 4
Como a gente faz o experimento na prática?
- Prepara duas soluções-mãe: uma de Fe(NO₃)₃ e outra de KSCN, ambas conhecidas.
- 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 . - 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.
- A cada intervalo curto de tempo (tipo 10 s) mede a absorbância
.
Passo 5
Transformando dados em cinética:
- Converte cada
em concentração de usando . - Você agora tem
versus , ou seja, como o produto cresce no tempo. - 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:
- Obtém-se o coeficiente de absorção
via curva de calibração. - Mistura-se os reagentes e mede-se a absorbância
a cada instante. - Converte-se
em concentração e analisa-se versus para extrair informações de velocidade e ordem da reação.