Analise Espectro eletromagnética

7/17/2019 Analise Espectro eletromagntica

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Analise Espectroeletromagntica:Ultravioleta, visvel e infravermelh

PROF. DRA. ADRIA A DA!A"

DI"# IP$ IA: A%$ I"E I"!RU&E!A$

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On*a eletromagntico

+an*o acen*emos ma vela, ligamos ma l-mpa*a incan*escent presena *a l/.

&a01ell i*enti2co essa l/ como sen*o ma on*a eletromagntic

Otras on*as eletromagnticas foram *esco4ertas com comprimenon*as raio *a !erra 5apro0ima*amente 6.789 m;

n9?>@ m;. a *istri4iBo *a intensi*a*e *a ra*iaBo eletromagntica com rese comprimento *e on*a o freCncia.

E0emplos *e on*as eletromagnticas as on*as *e r*io, as micro oraios infravermelhos, os raios ltravioleta, os raios ), os raios gamacsmicos.

O conjunto destas ondas chamado de espectro


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Espectro eletromagntico#omposto por on*as Ce se propagam no vco com a veloci*a*e *a l/ms;

O espectro eletromagntico com as mitas freCncias e comprimentos *Ce a compJem:K relaciona*os pela e0pressBo c G . f,K representa o comprimento *e on*a,K em metros 5m;,K f a freCncia *a on*a eletromagntica, me*i*a em Lert/ 5L/;.

O4servaBo: Can*o *i/emos Ce temos ma on*a eletromagntica *o tinfravermelha, o simplesmente, ra*iaBo infravermelha, na ver*a*e temconMnto *e on*as *entro *e m intervalo *e freCncias 5o comprimenon*a; Ce rece4eram essa *enominaBo.


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RegiJes *o EspectroEletromagntico

Valores de comprimento de onda, frequncia e energia paraespectro eletromagntico.


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Comprimentos de onda com valoem unidades de medida adequa

Uni*a*es sa*as para o comprimento *e on*a *e algmas ra*ieletromagnticas


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$/ *o espectro eletromagn

A l/ visvel apenas ma peCena fai0a *e vi4raJeseletromagnticas presentes no espectro eletromagntic

Atmosfera *a !erra permite Ce apenas ma parte *essra*iaBo.

Esse 2ltro m papel mito importante na evolBo *a org-nica na terra.

On*as #rtas a4sorvi*a nas cama*as atmosfricas e olongas sBo reNeti*as, Ce permite maiores on*as *etransmissores terrestres *e ser apanha*a a longa *ist-n

A e0istncia *a Manela *e r*io permiti o *esenvolvimera*ioastronomia.

A natureza da luz a mecnica quntica para o C


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!epresenta"#o gr$%ca do especeletromagntico


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&ntervalo de frequncia da luz vis'velcorrespon*e a ma fai0a mito peCena, sen*o a menor *


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As on*as *e r*io

Uma on*a *e r*io ma on*a eletromagntica cMafreCncia inferior a 7 999 (L/, m comprimento *eon*a maior Ce 9,> mm.

O som ma vi4raBo *a matria, o on*as *e r*iosBo on*as eletromagnticas *a mesma natre/a, comoa l/, o seMa, pertr4aJes *e campos eltricos e

magnticos.

O som vai apenas a 799 ms, enCanto as on*aseletromagnticas, Mntamente com a veloci*a*e *a l/ *e 8 Q@H ms.

Uma antena *e r*io transmissor pro*/ a l/ como


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&icro?on*as

"Bo on*as eletromagnticas *e comprimento *e on*ainterme*iria entre as on*as infravermelhas e *e r*io.

As micro?on*as sBo tili/a*as em mitas aplicaJes, r*televisBo, internet...

Os mais conheci*os sBo as micro?on*as gera*as em noseles estBo entre as on*as *e l/ tm menos energia, meenergia Ce as on*as visvel o infravermelho Ce emerforno convencional.

As micro?on*as tm a vantagem *e nBo aCecer o mateenCanto o forno estiver temperatra am4iente.

A energia penetra Case Ce instantaneamente no alvo

*e aCecimento e os ciclos in*striais sBo signi2cativamre*/i*o.


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As on*as infravermelhas

On*as infravermelhas S a4ai0o *o vermon*as eletromagnticas *e comprimeninterm*ios entre as micro?on*as e l/menores *o Ce aCeles *as on*as *e

O comprimento *e on*a *os infravermentre 8H9 e > 999 nm, 999 nm, isto , >

Infravermelhos sBo sa*os para aCecena in*


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Espectros *e l/ natral

O arco?ris m fen=meno natral Ce transmite o espectro *a l/reNe0Bo nas gotclas *e ga sspensas no ar, tais como as nvee0emplo.

a foto contra o arco?ris aparece?nos como ma composiBo *e coinclin*o vermelho fora *o arco e violeta em se interior, entre e

cores sBo, vermelho, laranMa, amarelo, ver*e e a/l.!o*as as gotas ilmina*as pelo sol aparecem colori*as para m o4Ce est sita*o em m -nglo olhos?sol?gotclas *e apro0ima*QV.

+an*o o sol se eleva acima *e Q>V para o hori/onte, o arco?ris nBvisvel, Ce por isso Ce no arco?ris sBo visveis apenas na parte

o noite, por m o4serva*or Ce est sita*o ao nvel *o mar.


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A l/ visvel apenas ma peCena gama *e vi4raJeseletromagnticas presentes no espectroeletromagntico.

Wisveis ao olho hmano, estBo incl*os noscomprimentos *e on*a *e 9,7H?9,8H micron.

7H9 nan=metros por o violeta a 8H9 nm para overmelho.

A l/ est intimamente liga*o ao conceito *e cor.

e1ton proposto pela primeira ve/ no sclo )WII, mcrclo *e cores cromticas 4asea*o na *ecomposiBo*a l/ 4ranca.

A l/ solar a fonte primria *e energia emiti*a pelosol.

Ela fornece os ecossistemas terrestres via fotossntese.


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O (spectro da luz vis've

O espectro visvel po*e ser s4*ivi*i*o *e acor*o com a cor, com vermelhcomprimentos *e on*a longos e violeta para os comprimentos *e on*a ma

A l/ tem m comprimento *e on*a, Ce *etermina a cor

Wermelho, no comprimento *e on*a *e 899 nan=metros, o Orange 6@9 nmamarelo, ver*e *e @@9 nm, @99 nm A/l Wiolet Q@9 nm.


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A ra*iaBo ltravioleta)V

On*a entre o *a l/ visvel e os raios?)

A fai0a *e ra*iaBo UW s4*ivi*i*aK UWA 5Q99?7>@ nm;K UWX 57>@?H9 nm;K UW# 5H9?>9 nm;

UW?A emiti*a pelo "ol, Case @Y *a ra*iaBo UW Ce atinge a sp!erra.

UW?X, responsveis pelo 4ron/eamento, tm a ativi*a*e 4iolgicasigni2cativa, mas nBo penetra alm *as cama*as sper2ciais *a peK Parte *a energia solar UW?X sBo 2ltra*os pela atmosfera.

UW?#, sBo os mais nocivos raios UW, mas sBo totalmente 2ltra*a pe*e o/=nio *a atmosfera e, portanto, nBo alcanam a sperfcie *a !K As l-mpa*as UW?# sBo sa*os em la4oratrio *e 4iologia para esterili/a

o ni*a*es.


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Os raios )Desco4erto em >H@ pelo fsico alemBo Zilhelm Roentgen

"Bo on*as eletromagnticas *e alta freCncia entre @ e >9 nan=mpicometros, entre os raios ltravioleta e raios gama.

A ra*iaBo ioni/ante tili/a*a em vrias aplicaJes, inclin*o imam*icas e cristalogra2a.

A ra*iogra2a m*ica 4asea*a no fato *e Ce os ossos sBo m pora*iopacos *o Ce a carne.

Raios?) e raios gama sBo semelhantes em natre/a 5Ce consiste *mas sBo pro*/i*os *e forma *iferente.Os raios ) sBo pro*/i*os por transiJes eletr=nicas 5m*ana *e eltrons;K penetram facilmente matria mole, a escassos sli*os constit*os por e

leves, como car4ono, o0ignio e nitrognio

Os raios gama sBo pro*/i*os *rante a *esintegraBo ra*ioativa *

at=micosK a4sorvi*os pelo material rgi*o consiste em elementos pesa*os atravs


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Os raios gamaCmico francs Pal Willar* 5>H69?>7Q;

"Bo ftons *e energia mito alta 5para alm >99eW; s2ciente premover m eltron *e sa r4ita.

Eles tm m comprimento *e on*a mito crto, menos *e @ metpico,Kpro*/i*o pela *esintegraBo nclear, especialmente nos seiosestrelas macias no 2nal *a vi*a.

Os raios gama pro*/em *anos semelhantes aos pro*/i*os por

ltravioleta 5Ceima*ras, c-ncer e mtaJes genticas;.Fontes *e raios gama Ce o4servamos no Universo vm *e estremassivas 5h[pernova; Ce terminam sas vi*as por m colapsogravitacional, levan*o formaBo *e ma estrela *e ntrons o4raco negro.


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Os ftons *a ra*iaBoeletromagntica

!o*a ra*iaBo eletromagntica composta *e m fei0e *e partclas *enomina*a

"empre Ce voc estiver em contato com a l/, seMa Cal for o tipo *e l/,K por e0emplo, *o "ol, *as estrelas o *e ma l-mpa*a eltrica, voc estar em contato c

Essas partclas, os ftons, estBo em to*o o Universo com certe/a e em to*as as regiJes.K "Bo mito nmerosos no Universo.

K E0ce*em em mito as *emais partclas.

"e os ftons sBo tBo nmerosos, por Ce nBo sentimos os ses efeitos\K a reali*a*e, po*emos sentir os efeitos associa*os presena *e gran*e n


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F]!O".+an*o a ra*iaBo eletromagntica emiti*a o

a4sorvi*a, ocorre ma transferncia permanente *eenergia no o4Meto emissor o no meio a4sorvente.

!o*a a ra*iaBo eletromagntica Canti/a*a em ftons:K isto , a menor porBo *e ra*iaBo eletromagntica Ce po*e

e0istir m fton,K CalCer Ce seMa se comprimento, freCncia o energia.

Ftons estBo sempre se moven*o a veloci*a*e *a l/ 5a

Cal varia *e acor*o com o meio no Cal ela viaMa; emrelaBo a to*os os o4serva*ores.

Os ftons sBo partclas Ce apresentam proprie*a*es:

>^; "Bo partclas Ce nBo apresentam massa.

^; "Bo partclas Ce possem energia 4em *e2ni*a.


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Espectro eletromagnticoA peCena 4an*a *enomina*a l/ compreen*e compren*e o conMnto *e ra*

as Cais o sistema visal hmano sensvel.A 4an*a *o ltravioleta forma*a por ra*iaJes mais energticas Ce a l/ 5comprimento *e on*a;

por isso Ce penetra mais profn*amente na pele, casan*o Ceima*ras Can*o mito tempo e0posto ra*iaBo solar.

A 4an*a *e raios ) mais energtica Ce a ltravioleta e mais penetrante

isso e0plica porCe tili/a*a em me*icina para pro*/ir imagens *o interior *o coAs ra*iaJes *a 4an*a infravermelha sBo gera*as em gran*e Canti*a*e pe*evi*o sa temperatra eleva*a3

entretanto po*em tam4m ser pro*/i*as por o4Metos aCeci*os 5como 2lamentosl-mpa*as;.


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Proprie*a*es *a ra*iaBo eletromagnt

A l/ po*e ser consi*era*a como ma forma *e energia ra*iante Cpropaga*a como

on*as transversas.

PropagaBo *a ra*iaBo eletromagntica


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P - t * *


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Par-metros *e ma on*a

#O&PRI&E!O DE ODA 5_;: correspon*e a

*ist-ncia entre *as cristas *e on*a, me*i*a em*ireBo progressBo *e on*a.

FRE+U'#IA 5`;: representa o n.Uma oscilaBo por segn*o tam4m chama*a *e >

Lert/ 5L/;.

WE$O#IDADE DE PROPA(AbO 5vi;: mltiplicaBo*a freCncia pelo comprimento *e on*a 5vi G `_i;.A ni*a*e em metros por segn*o.


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Esta*os energticos *as espcies Cmi

%tomos, ons e molclas po*em e0istir somente em certos esta*

*iscretos, caracteri/a*os por Canti*a*es *e2ni*as *e energia 5esteletr=nicos;.

"e ma energia *e ma certa magnit*e for aplica*a no tomo, aser a4sorvi*a por este e os eltrons serBo promovi*os para camamaior energia.

Ao efetar essa transiBo *e m esta*o *e energia para otro, a rafreCncia o *e comprimento *e on*a est relaciona*a com a *ifeenergia entre os *ois esta*os pela eCaBo:


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Esta*o vi4racional *asmolclas

Esta*os vi4racionais

Canti/a*os Ce estBoassocia*os energia *asvi4raJes inter at=micas

Esta*os rotacionaisCanti/a*os Ce provm*a rotaBo *as molclasem torno *e ses centros

*e gravi*a*e.


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E i B * *i B


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EmissBo *e ra*iaBo

A ra*iaBo eletromagntica pro*/i*a Can*o ma partcla e0c

5tomos, ons omolclas; rela0a para nveis *e energia mais 4ai0os, fornecen*o se0cesso *e energia

como ftons.

Gala (susceptible)


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Espectro *e emissBoA ra*iaBo *e ma fonte e0cita*a

convenientemente caracteri/a*a por meio *oespectro *e emissBo, Ce normalmente tem aforma *e m gr2co *e potncia relativa *ara*iaBo emiti*a em fnBo *o comprimento*e on*a o freCncia.

Gala (susceptible)

Retention t

1

2

3

1

2

3

1

2

3

1

2

3

1

2

3


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!ipos *e espectros

$ILA": composto por ma srie *e picos estreitos e 4em *e2ni*os gera*os p

e0citaBo *e tomos in*ivi*ais. Este tipo *e espectro caracterstico *e tomos o *e ons e0cita*os Ce emitem e

forma *e l/ *e comprimento *e on*a 4em caracterstico.

XADA": consiste *e mitos grpos *e linhas tBo pr0imas Ce nBo sBo compcompletamente resolvi*as resolvi*as. (rpos *e linhas se apro0imam apro0imam ca*a ve/ mais at chegar a m limite, a

4an*a. Este tipo *e espectro caracterstico *e molclas e0cita*as.

#O!dUO: responsvel pelo amento *a ra*iaBo *e fn*o Ce ocorre acima "Bo emiti*os por sli*os incan*escentes e, neles, linhas claramente *e2ni*os estBo Essa classe *e ra*iaBo trmica, Ce chama*a *e ra*iaBo *o corpo negro, cara

sperfcie emissora, e nBo *o material Ce compJe a sperfcie.


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&to*os espectromtricosA espectrometria compreen*e m grpo *e mto*os analticos 4ase

proprie*a*es *os tomos e molclas *e a4sorver o emitir energiaeletromagntica em ma *etermina*a regiBo *o espectro eletromag


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A4sorBo *a ra*iaBo

+an*o a ra*iaBo atravessa

ma cama*a *e sli*o, lCi*o ogs, algmas freCncias sBoseletivamente removi*as pelaa4sorBoum processo no qual a energiaeletromagntica transferida

para tomos, ons, molculasque compem amostra.

As ra*iaJes visvel e ltravioletatm energia s2ciente paraprovocar as transiJes somente

*e eltrons *a cama*a mais


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A4sorBo moleclar

Os espectros *e a4sorBo

para molclas poliat=micasmais comple0os3


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Principais classes *e mto*oespectroCmicos


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&to*os *e A4sorBo!o*as as classes precisam *a me*i*a *e potncia ra*iaCe a energia *e m fei0e *e ra*iaBo Ce inci*e em *etermina*a rea por segn*o.

ReCerem *as me*i*as *e potncia: ma antes Ce mpasse atravs *o meio Ce contm o analito 5P9; e otr5P;.


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$ei *e Xeer

Espectrometria *e a4sorBo


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Espectrometria *e a4sorBomoleclar no UWWis

Aplicvel na regiBo *e comprimento *e onentre >69 e 8H9nm.Est 4asea*a na me*i*a *e transmit-nciaa4sor4-ncia.Espcies Ce a4sorvem no ltravioleta ovisvel 5espcies colori*as;.Espcies Ce nBo a4sorvem: reaBo comcromforo.#romforo: grpo fncional Ce tem m

es ectro *e a4sor Bo caracterstico na re

pticos


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pticos

Os instrmentos espectroscpicos comns tm cinco compone

inclin*o:

Uma fonte estvel *e energia ra*ianteUm recipiente transparente para conter a amostraUm *ispositivo Ce isole ma regiBo restrita *o espectro paraUm *etector *e ra*iaBo, Ce converta a energia ra*iante pasinal


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Componentes $sicos dosespectrofot-metros


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Fontesecessita?se *e ma fonte contina cMa potencia nBo v

4rscamente em ma fai0a consi*ervel *e comprimenon*a


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on*a


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on*a

Para a maioria *as anlises espectroscpicas, necessria ra*iaBo constit*a *e mgrpo estreito *e comprimentos *e on*a,limita*o e contno chama*o XADA.

Uma largra *e 4an*a estreita amenta asensi4ili*a*e *e me*i*as *e a4sor4-ncia,po*e fornecer seletivi*a*e para o mto*o *ea4sorBo, e freCentemente m pr?reCisito, *o ponto *e vista *a o4tenBo *ema relaBo linear entre o sinal ptico e aconcentraBo


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!ipos *e seletores *e on*aFiltros *e interferncia *isponveis para as regiJes UW, WI" e infrav

*o espectro. Utili/am a interferncia ptica para fornecer 4an*as era*iaBo.


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!ipos *e seletores *e on*asFiltros *e a4sorBo sBo mais 4aratos Ce os 2ltros *e interfernci

restritos a regiBo visvel *o espectro. O tipo mais comm consiste *colori*o o *e m corante sspenso em gelatina e *isposto entre pvi*ro.


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&OO#RO&ADORE""Bo proMeta*os para varre*ra espectral.

Em termos *e constrBo mec-nica empregam fen*as, lentes, espManelas e re*es o prismas.

Os materiais emprega*os na fa4ricaBo *esses componentes *epregiBo *e comprimento *e on*a em Ce se preten*e s?los.


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Efeito *a largra *a fen*a so4r


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Efeito *a largra *a fen*a so4rresolBo

?c4etas


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c4e as


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Detectores


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!rans*tores fotoeltricos#llas fotovoltaicas, nas Cais a energia ra*iante gera ma corren

interface entre ma cama*a *e material semicon*tor e m metal!4os fotomltiplica*ores, Ce contm sperfcie fotoemissora, alvrias sperfcies sperfcies a*icionais Ce emitem ma cascata *Can*o atingi*as por eltrons provenientes *a rea fotossensvel.


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!ipos *e instrmentos


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&lticanal


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Anlise CantitativaA leitra *o sinal para a amostra e pa*rBo li*a separa*amente e

i*enti2caBo *o composto *eseMa*o feita atravs *a comparaBocomprimento *e on*a.


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Analise Espectro eletromagnética

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