Slide Determinação Fluorimétrica de Quinino em Água Tônica Comercial-2021 1

Determinação Fluorimétrica de Quinino em água tônica comercial Disciplina QUI01110 (Química Analítica Quantitativa II) Instituto de Química UFRGS Fig 1 -Imagens de água tônica sob irradiação UV, fórmula estrutural da quinina responsável pela característica luminescente do composto e diagrama de cromaticidade da emissão do quinino em 451 nm sob excitação em 310 nm. Acesso em: http://quimiton.blogspot.com/2010/01/ LUMINESCÊNCIA DA QUININA Fig 2 -No ano de 2017, Semenov fez um vídeo impressionante dos anjos subquáticos, cientificamente conhecido como Clione limacina. Essas lesmas marinhas semi-transparentes tem corpos translúcidos azuis claros, com baús rosa-alaranjados e apêndices em forma de asa. Acesso em:http://Imagens raríssimas capturadas de anjos luminescentes nadando sob o gelo - Universo Interessante (universosuperinteressante.com.br) em 30/03/2021 EXEMPLOS DE LUMINESCÊNCIA NA NATUREZA Fig 3 -Vagalumes Fig 4 -Moluscos Luminescência molecular fotoluminescência quimiluminescência fluorescência fosforescência M* → M + h’ Duração do efeito: 10-7 a 10-5 s. Duração do efeito: 10-4 a 10 s. Luminescência Molecular: visão geral Quimiluminescência A quimiluminescência consiste na produção de luz a partir de uma reação química. Dois produtos químicos reagem para formar um intermediário excitado (de alta energia), que se decompõe libertando parte da sua energia como fotões de luz para alcançar o seu estado fundamental. Características: - Alta sensibilidade - Alto intervalo de resposta linear F é proporcional a C (só para soluções diluídas) - Interferências de matriz são relevantes - Poucas substâncias exibem fluorescência (derivação) Fluorescência molecular O que acontece com a energia absorvida? Diagrama de nível de energia parcial para um sistema fotoluminescente, geralmente chamado de diagrama de Jablonski. Relaxação vibracional Estados excitados Singlete e Triplete • Singlete Estado eletrônico molecular no qual todos os spins eletrônicos estão emparelhados e nenhuma separação de níveis de energia ocorre quando a molécula é exposta a um campo magnético. • Dublete Estado fundamental para um radical livre onde, o elétron isolado pode ter duas orientações em um campo magnético, o que dá energias diferentes. • Triplete Estado eletrônico molecular no qual os spins eletrônicos estão desemparelhados e são paralelos. Princípio da exclusão de Pauli Estado fundamental singlete Estado excitado singlete Estado fundamental triplete S0 S2 S1 energia T1 estados excitados singlete l2 l1 ABSORÇÃO estado excitado triplete relaxação vibracional Energia perdida devido às colisões entre moléculas excitadas e solvente estado fundamental S0 S2 S1 energia T1 estados excitados singlete estado fundamental l2 l1 ABSORÇÃO conversão externa estado excitado triplete relaxação vibracional Interação e transferência de energia entre a molécula excitada e o solvente ou soluto (transição não radiativa para o estado fundamental) S0 S2 S1 energia T1 estados excitados singlete estado excitado triplete l2 l1 ABSORÇÃO relaxação vibracional conversão externa conversão interna Passagem para um estado de menor energia. Sobreposição dos níveis vibracionais estado fundamental S0 S2 S1 energia T1 estados excitados singlete estado excitado triplete l2 l1 ABSORÇÃO relaxação vibracional conversão interna FLUORESCÊNCIA l3 Envolve transição a partir do nível vibracional mais baixo do estado excitado estado fundamental Amostra real: Espectros de excitação e emissão do quinino 2 picos de excitação  (conversão interna)  1 pico de emissão Excitação Emissão INTENSIDADE RELATIVA COMPRIMENTO DE ONDA, nm 200 250 300 350 400 450 500 550 600 S0 S2 S1 energia T1 estados excitados singlete estado excitado triplete estado fundamental l2 l1 ABSORÇÃO relaxação vibracional conversão interna cruzamento intersistema Inversão do spin de um elétron excitado S2 S1 T1 estados excitados singlete estado excitado triplete estado fundamental l1 ABSORÇÃO relaxação vibracional conversão externa conversão interna l3 cruzamento intersistema S2 S1 T1 estados excitados singlete estado excitado triplete l1 ABSORÇÃO relaxação vibracional conversão interna l3 cruzamento intersistema FOSFORESCÊNCIA S0 l2 Após cruzamento intersistema pode ocorrer: -Desativação por conversão interna ou externa - Fosforescência -Obs: transição triplete/singlete é improvável! Estado excitado triplete Estado excitado singlete Estado fundamental singlete Relembrando.... Estados eletrônicos do spin eletrônicos: (a) No estado de menor energia, ou estado fundamental, os spins estão sempre emparelhados e o estado é considerado um estado singleto. (b) Se os spins permanecem pareados no estado excitado, a molécula está em um estado singlete excitado. (c) Se os spins não forem pareados, a molécula está em um estado de tripleto excitado. O princípio de exclusão de Pauli afirma que dois elétrons, em um átomo, não podem ter o mesmo conjunto de quatro números quânticos. Ou seja, somente dois elétrons ocupam um orbital molecular e apresentam spins opostos. excitação fluorescência fosforescência Espectros de excitação, fluorescência e fosforescência Fluorescência molecular Substâncias que exibem fluorescência: ➢ Aromáticos ➢ compostos contendo carbonila ou duplas ligações altamente conjugadas ➢ espécies com estruturas rígidas Fluorescência e estrutura molecular Os efeitos de fluorescência são mais proeminentes em compostos contendo grupos funcionais aromáticos com transições π → π * de baixa energia. Rendimento quântico (): No moléculas que luminescem / no moléculas excitada Fluorescência molecular 𝜙𝐹 = 𝐾𝐹 𝐾𝐹 + 𝐾𝑛𝑟 = 𝐹ó𝑡𝑜𝑛𝑠 𝑒𝑚𝑖𝑡𝑖𝑑𝑜𝑠 𝐹ó𝑡𝑜𝑛𝑠 𝑎𝑏𝑠𝑜𝑟𝑣𝑖𝑑𝑜𝑠 Eficiência da fluorescência molecular n. De Moléculuas que fluorescem n. De Moléculas excitadas Fluorescência molecular Variáveis que afetam a fluorescência 1. Alteração da rigidez: aumenta conversão interna 2.  Temperatura:  colisões →  conversão externa 3.  viscosidade:  conversão externa 4. pH 5. O2 dissolvido:  cruzamento intersistema F = ( b P0 ) c K F = K c Auto-supressão auto-absorção c Análise quantitativa: Efeito da concentração  – Absortividade molar b – espessura da cubeta (caminho óptico) P0 – potência da radiação incidente  – eficiência quântica Instrumentação Vastuuhenkilö: Timo Pääkkönen ATI UNICAM Fundamentos de um experimento de fluorescência. A amostra é irradiada com um determinado comprimento de onda e a emissão é observada em uma faixa de diferentes comprimentos de onda. Componentes de um Fluorímetro Lamp Sample aperture disk Shutter A Primary filter B C Mirror F Reference aperture disk Reference photomultiplier Secondary filter E Sample photomultiplier D Sample Componentes de um Espectrofluorímetro Monocromador de emissão Monocromador de excitação Rede Rede Fotomultiplicadora da amostra espelho atenuador Compartimento da amostra Divisor de feixes Lâmpada de xenônio Fotomultiplicadora de referência Experimento Relatório Etapas - Assistir ao vídeo com os procedimentos experimentais; 1. Preparo das soluções padrão Soluções de concentração conhecidas utilizadas na construção da curva de calibração. 2. Preparo da solução amostra Pré-tratamento da amostra evitando a análise de uma alíquota muito concentrada. Em nosso caso faremos uma diluição da amostra em H2SO4. 3. Determinação do λemissão O comprimento de onda de emissão de fluorescência escolhido será o comprimento de onda correspondente a maior intensidade de fluorescência obtida. O λemissão será utilizado na análise quantitativa. Etapas 4. Determinação da curva de calibração (Análise quantitativa) Para os λexcitação e λemissão selecionados obtêm-se os valores de Intensidade de fluorescência para as soluções padrão e para a amostra. AMOSTRA I (Fluorescência) 0,4 mg.L-1 0,8 mg.L-1 1,2 mg.L-1 1,6 mg.L-1 2,0 mg.L-1 Amostra problema IX= 73,56 CX Gráfico de calibração em análise instrumental AMOSTRA I (Fluorescência) 0,06 mg.L-1 13,33 0,15 mg.L-1 26,67 0,30 mg.L-1 53,40 0,45 mg.L-1 80,00 0,60 mg.L-1 120,00 Amostra X 73,56 y = ax-b R2 = 0,9999 y = ax − b 𝐼𝐹 = 𝑎𝐶 − 𝑏 𝐶 = (𝐼𝐹 + 𝑏) 𝑎 Concentração da Amostra na alíquota analisada, considera-se o fator de diluição ao calcular o valor da concentração da amostra no rio. Dados de um experimento com um composto organometálico em amostra de rio.