a) Esquematize um sistema óptico de feixe duplo e explique por que este tipo de espectrômetro é mais estável do que um de feixe simples. b) Quais são os tipos de celas utilizadas para os ensaios de espectrometria de absorção molecular no uv-vis? Em que situações são utilizadas (transparência à radiação eletromagnética e resistência a solventes)? Comente em detalhes.
Passo 1
O enunciado pede duas coisas: (a) desenhar esquematicamente um espectrômetro UV-Vis de feixe duplo e explicar por que ele é mais estável que um de feixe único; (b) listar e caracterizar os tipos de celas (cuvetas) usadas em espectrometria de absorção molecular no UV-Vis, indicando em que faixas de transparência eletromagnética e química cada material é indicado.
Passo 2
Esquema do sistema óptico de feixe duplo
Fonte de luz → Lente condensadora → Fenda de entrada → Monocromador (rede ou prisma) → Fenda de saída
↓
Beam splitter (divisor de feixe)
↙ ↘
Ramo de referência Ramo de amostra
Cela de referência Cela de amostra
↘ ↙
Detector duplo (fotodiodos ou fotomultiplicador com duplo canal)
Eletrônica compara simultaneamente ou alternadamente as intensidades e
.
Fonte de luz → Lente condensadora → Fenda de entrada → Monocromador (rede ou prisma) → Fenda de saída
↓
Beam splitter (divisor de feixe)
↙ ↘
Ramo de referência Ramo de amostra
Cela de referência Cela de amostra
↘ ↙
Detector duplo (fotodiodos ou fotomultiplicador com duplo canal)
Eletrônica compara simultaneamente ou alternadamente as intensidades
Passo 3
Por que é mais estável que feixe único
- Varredura simultânea ou alternada de referência e amostra cancela variações instantâneas da intensidade da fonte.
- Flutuações térmicas, envelhecimento da lâmpada e deriva do monocromador são compensados pois ambas as trajetórias sofrem o mesmo efeito.
- O sinal final é calculado por
minimizando erros sistemáticos e ruído de fundo.
Passo 4
Materiais e faixas de transparência
- Quartzo de fusão (sílica fundida) – transparente de
nm até nm; resistente a ácidos diluídos e solventes orgânicos; custo mais alto. - Quartzo sintético (Suprasil, etc.) – mesma faixa do quartzo de fusão, maior pureza (menos impurezas metálicas).
- Vidro de silicato comum – transparente de
nm até nm; não bom para UV profundo ( nm); resistente apenas a solventes aquosos. - Plásticos (poliestireno, polimetacrilato, polipropileno) – transparentes tipicamente de
a nm; descartáveis e baratos; atacados por solventes orgânicos fortes (acetona, éter).
Passo 5
Quando usar cada cela
- Para análise em UV profundo (
nm): sempre celas de quartzo (fusão ou sintético). - Para análises somente no visível (
– nm) em solução aquosa: podem-se usar vidro de silicato ou celas plásticas descartáveis. - Para solventes orgânicos ou meios muito ácidos/básicos: preferir quartzo, pois o vidro e muitos plásticos sofrem ataque químico.
Resposta
a) O sistema de feixe duplo divide o feixe monocromatizado em um ramo referência e um ramo amostra, medindo as intensidades
e
simultânea ou alternadamente. Assim, flutuações da fonte e deriva térmica são compensadas na razão
, tornando o sinal muito mais estável que em configuração de feixe único.
b) As principais celas são:
- Quartzo de fusão ou sintético: 170–2 500 nm, alto custo, químicamente resistentes.
- Vidro de silicato: 330–2 500 nm, menos dispendioso, não adequado abaixo de 300 nm.
- Plásticos (poliestireno, PMMA, polipropileno): 350–800 nm, baratos e descartáveis, mas sensíveis a solventes orgânicos e temperaturas elevadas.