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 I_{\text{ref}} e I_{\text{am}}.

Passo 3

Por que é mais estável que feixe único
  1. Varredura simultânea ou alternada de referência e amostra cancela variações instantâneas da intensidade da fonte.
  2. Flutuações térmicas, envelhecimento da lâmpada e deriva do monocromador são compensados pois ambas as trajetórias sofrem o mesmo efeito.
  3. O sinal final é calculado por
A = \log_{10}\!\biggl(\frac{I_{\text{ref}}}{I_{\text{am}}}\biggr),
minimizando erros sistemáticos e ruído de fundo.

Passo 4

Materiais e faixas de transparência
  1. Quartzo de fusão (sílica fundida) – transparente de \sim 170 nm até 2\,500 nm; resistente a ácidos diluídos e solventes orgânicos; custo mais alto.
  2. Quartzo sintético (Suprasil, etc.) – mesma faixa do quartzo de fusão, maior pureza (menos impurezas metálicas).
  3. Vidro de silicato comum – transparente de \sim 330 nm até 2\,500 nm; não bom para UV profundo ( < 300 nm); resistente apenas a solventes aquosos.
  4. Plásticos (poliestireno, polimetacrilato, polipropileno) – transparentes tipicamente de 350 a 800 nm; descartáveis e baratos; atacados por solventes orgânicos fortes (acetona, éter).

Passo 5

Quando usar cada cela
  • Para análise em UV profundo ( < 300 nm): sempre celas de quartzo (fusão ou sintético).
  • Para análises somente no visível ( 380 800 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 I_{\text{ref}} e I_{\text{am}} simultânea ou alternadamente. Assim, flutuações da fonte e deriva térmica são compensadas na razão I_{\text{ref}}/I_{\text{am}}, 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.

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