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PROCEDIMENTOS EM QUÍMICA ANALÍTICA 
 
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Sumário 
NOSSA HISTÓRIA .................................................................................................... 3 
INTRODUÇÃO .......................................................................................................... 4 
MÉTODOS, QUANTIDADE E TITULAÇÃO .............................................................. 6 
Métodos de separação ....................................................................................... 6 
Quantidades físicas ............................................................................................ 6 
Titulação ............................................................................................................ 7 
MÉTODO ÓPTICOS ................................................................................................. 8 
Energia Radiante ............................................................................................... 8 
Regiões espectrais ............................................................................................. 9 
Espectros atômicos .......................................................................................... 10 
Espectros moleculares ..................................................................................... 12 
Espectros de absorção .................................................................................... 13 
Fluorescência ................................................................................................... 13 
Fosforescência ................................................................................................. 14 
Espectros Raman ............................................................................................. 14 
Refração .......................................................................................................... 15 
Polarização e atividade óptica.......................................................................... 16 
Práticas de radiação ........................................................................................ 18 
Fontes de linhas ............................................................................................... 21 
Lasers .............................................................................................................. 22 
Seleção dos comprimentos de onda ................................................................ 23 
Filtros ............................................................................................................... 23 
Monocromatizadores ........................................................................................ 25 
Dispersão por prismas ..................................................................................... 27 
Dispersão por redes ......................................................................................... 29 
Chuvas de dispersão ....................................................................................... 31 
 
2 
Detectores de radiação .................................................................................... 32 
Fotometria ........................................................................................................ 35 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFIA ............................................................................. 36 
 
 
 
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NOSSA HISTÓRIA 
 
 
A nossa história inicia com a realização do sonho de um grupo de empresários, em 
atender à crescente demanda de alunos para cursos de Graduação e Pós-Graduação. Com 
isso foi criado a nossa instituição, como entidade oferecendo serviços educacionais em 
nível superior. 
A instituição tem por objetivo formar diplomados nas diferentes áreas de 
conhecimento, aptos para a inserção em setores profissionais e para a participação no 
desenvolvimento da sociedade brasileira, e colaborar na sua formação contínua. Além de 
promover a divulgação de conhecimentos culturais, científicos e técnicos que constituem 
patrimônio da humanidade e comunicar o saber através do ensino, de publicação ou outras 
normas de comunicação. 
A nossa missão é oferecer qualidade em conhecimento e cultura de forma confiável 
e eficiente para que o aluno tenha oportunidade de construir uma base profissional e ética. 
Dessa forma, conquistando o espaço de uma das instituições modelo no país na oferta de 
cursos, primando sempre pela inovação tecnológica, excelência no atendimento e valor do 
serviço oferecido. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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INTRODUÇÃO 
 
 
A química analítica pode ser definida como a ciência e tecnologia que determinam a 
composição da matéria com base nos elementos ou compostos que os constituem. 
Historicamente, o desenvolvimento de métodos analíticos tem seguido de perto a 
introdução de novos instrumentos de medição. A primeira análise quantitativa foi a análise 
gravimétrica, graças à invenção das balanças de precisão. Logo ficou claro que o vidro 
cuidadosamente calibrado economizou muito tempo por meio da medição de volume em 
uma solução gravimétrica padronizada. 
Nas décadas que se aproximam do século XIX, a invenção do espectroscópio trouxe 
um método analítico que se mostrou extremamente útil. Inicialmente apenas aplicações 
qualitativas; métodos de análise gravimétrica e volumétrica têm sido os únicos métodos 
quantitativos disponíveis na maioria das análises por muitos anos. Alguns métodos 
colorimétricos e métodos de turbidez são gradualmente introduzidos, principalmente para 
outras substâncias tecnicamente desconhecidas ou inseguras. Posteriormente, foi 
descoberto que as medições elétricas podem detectar pontos de inflexão na titulação. Por 
volta de 1930, o rápido desenvolvimento de válvulas amplificadoras e fototubos e, mais 
recentemente, transistores e outros semicondutores levou à criação de muitos métodos 
analíticos baseados em seu uso. Hoje em dia, quer se denomine especialista analítico ou 
não, um químico deve ter pelo menos algum conhecimento prático. Pelo menos uma dúzia 
desses instrumentos são quase desconhecidos da geração anterior. 
Quase todas as propriedades físicas de um elemento ou composto específico podem 
ser usadas como base para seu método de análise. Portanto, a absorção da luz, a 
condutividade da solução ou a ionização do gás podem ser usadas como instrumentos 
analíticos. Todas as técnicas descritas dependem das propriedades elétricas variáveis de 
diferentes elementos. Como evidenciado pelo seu potencial redox, o fenômeno da 
radioatividade artificial tem levado a vários métodos analíticos de grande importância. 
Existem propriedades aplicáveis nas análises químicas, inclui propriedades que já 
foram estudadas, mas não todas exploradas. 
As propriedades extensivas: 
 Massa 
 Volume 
 
5 
As propriedades mecânicas: 
 Peso especifico ou densidade 
 Tensão superficial 
 Viscosidade 
 Velocidade do som 
As propriedades que envolve interação com energia radiante: 
 Absorção de radiação 
 Dispersão de radiação 
 Efeito Raman 
 Emissão de radiação 
 Índice de refração e dispersão de refração 
 Rotação do plano da luz polarizada e dispersão rotatória 
 Dicroísmo circular 
 Fluorescência e fosforescência 
 Fenômenos de difração 
 Ressonância magnética do núcleo e do elétron 
As propriedades elétricas: 
 Potenciais de meia-cela 
 Características de corrente-voltagem 
 Condutividade elétrica 
 Constante dielétrica 
 Susceptibilidade magnética 
As propriedades térmicas: 
 Temperaturas de transição 
 Calores de reação 
 Condutividade térmica 
E as propriedades nucleares: 
 Radiatividade 
 Massa isotópica 
 
 
6 
MÉTODOS, QUANTIDADE E TITULAÇÃO 
 
 
Métodos de separação 
 
Espero encontrar um método de análise específico para cada elemento, grupo ou 
classe composta. Infelizmente, apenas alguns métodos são completamente específicos, 
por isso muitas vezes é necessáriorealizar uma separação quantitativa para separar os 
componentes desejados de uma maneira mensurável e remover as substâncias 
interferentes. Esses métodos são os seguintes: 
 Precipitação 
 Eletrodeposição 
 Formação de complexos 
 Destilação 
 Extração por solventes 
 Cromatografia de partição 
 Cromatografia de absorção 
 Troca iônica 
 Eletroforese 
 Diálise 
 
 
Quantidades físicas 
 
Existem muito poucas quantidades físicas básicas que podem ser medidas 
diretamente. Muitas medições em laboratório envolvem basicamente observar o 
deslocamento linear ou angular e depois compará-lo com alguns padrões. Ao usar uma 
balança analítica, observamos o deslocamento do ponteiro ou equivalente e ajustamos a 
massa para restaurar o deslocamento a zero. Leia a bureta observando o deslocamento 
linear do menisco da posição inicial para a posição final. A medição elétrica é feita pelo 
deslocamento angular da agulha do medidor ou display do potenciômetro do medidor. A 
menos que tenhamos uma maneira de converter várias quantidades de outras quantidades 
(como a intensidade da luz ou do som) em uma forma que possa ser lida em um medidor, 
 
7 
elas são apenas indicadores vazios. A função do instrumento é converter a composição 
química em informações que o operador possa observar diretamente. Em quase todos os 
casos, o instrumento atua direta ou indiretamente como um comparador para a avaliação 
de amostras desconhecidas em relação aos padrões. 
Muitos dos métodos de análise que serão descritos são baseados na teoria 
matemática do som. Às vezes, um procedimento experimental é relatado, que é 
basicamente empírico e quase não tem base teórica. Esse método pode ser usado para 
fins analíticos, mas deve ser comprovado como eficaz por meio de um estudo detalhado de 
controle independente de valor para que o analista possa entender o que realmente mede. 
 
 
Titulação 
 
A titulação é definida como a dose de componente desconhecido obtida pela 
terminação de um equivalente exato de qualquer reagente padrão. A medição física envolve 
dois métodos: identificação de pontos de equivalência e medição do consumo de reagente. 
Geralmente, a menos que especificado de outra forma, a quantidade de reagente é medida 
em volume com uma bureta. A principal exceção é a titulação coulométrica. Os reagentes 
são produzidos in situ por eletrólise conforme necessário, e a quantidade é determinada 
por medição elétrica. Recentemente, foi demonstrado que a produção fotoquímica é 
adequada para titulação. 
 
 
 
8 
MÉTODO ÓPTICOS 
 
 
A principal categoria de métodos analíticos é baseada na interação da energia 
radiante com a matéria. Neste capítulo, revisaremos algumas das propriedades relevantes 
da radiação e da matéria e, em seguida, discutiremos as propriedades dos instrumentos 
ópticos aplicáveis a todas ou a várias regiões espectrais comuns. 
 
 
Energia Radiante 
 
O estudo das características da energia radiante revela a dualidade essencial de 
nossa compreensão de sua natureza. Em alguns aspectos, suas propriedades são 
propriedades de onda, enquanto em outros aspectos, é óbvio que a radiação consiste em 
uma série de pacotes discretos de energia (fótons). Ao lidar estritamente com a interação 
entre radiação e matéria, o conceito de fótons é geralmente necessário, e quando um 
grande número de fótons está envolvido, imagens de ondas podem ser usadas para 
fornecer resultados aproximadamente corretos. 
A energia radiante pode ser descrita nos termos numéricos de propriedades. A 
frequência é o número de oscilações por segundo descrita pela onda eletromagnética. A 
velocidade de propagação é próxima de 2,998x108m/s1 para a radiação atravessando o 
vácuo e algo menor pela passagem através de vários meios transparentes. 
O comprimento de onda é a distância entre as cristas adjacentes da onda em um 
feixe de radiação. A unidade de número de onda é o centímetro recíproco para o qual foi 
sugerido o nome kaiser. 
Portanto, é preferível expressar o espectro em termos de frequência ou número de 
onda E em vez de comprimento de onda. 
O feixe de radiação consiste na energia emitida pela fonte de energia e é paga ao 
receptor por meio de um meio ou uma série de meios, sendo absorvido no receptor. No 
trajeto da fonte ao último absorvedor, o feixe de luz pode ser parcialmente absorvido pelo 
meio por onde passa: pode mudar de direção por reflexão, refração ou difração; pode 
tornar-se parcial ou totalmente polarizado. 
 
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Como a energia por unidade de tempo é a potência, é correto dizer que a potência 
de radiação do feixe, portanto a intensidade de intensidade insatisfatória se refere com mais 
precisão à potência emitida pela fonte de luz por unidade de ângulo sólido em uma 
determinada direção. A célula fotovoltaica fornece uma resposta relacionada ao incidente 
de energia total em sua superfície sensível. Por outro lado, a placa fotográfica integra a 
energia durante a irradiação do feixe na unidade fotométrica e na unidade fotométrica, e 
sua resposta (deposição de prata) é função da energia incidente total por unidade de área 
(não energia). Na placa fotossensível e no olho humano, a sensibilidade é uma função 
relativamente complexa do comprimento de onda, e isso deve ser levado em consideração 
ao usá-la. 
 
 
Regiões espectrais 
 
O espectro de energia radiante pode ser facilmente dividido em várias regiões. Os 
limites dessas áreas dependem dos limites reais dos métodos experimentais de geração e 
detecção de radiação. Os valores na tabela em si não têm nenhum significado especial e 
devem ser considerados apenas como separadores claros. 
No sentido de que as interações físicas seguem mecanismos diferentes e fornecem 
diferentes tipos de informações, as diferenças nas regiões espectrais têm um significado 
adicional para os químicos. As transições atômicas ou moleculares mais importantes 
associadas a regiões contínuas são: 
 Raios X 
 Ultravioleta afastado 
 Ultravioleta próximo e visível 
 Ultravioleta próximo e médio 
 Infravermelho próximo e médio 
 Infravermelho afastado 
 Microondas 
 Elétrons das camadas K e L 
 Elétrons de camadas intermediárias 
 Elétrons de valência 
 Vibrações moleculares 
 
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 Rotações moleculares e vibrações fracas 
 Rotações moleculares 
 
 
Espectros atômicos 
 
A radiação eletromagnética se origina da desaceleração de partículas carregadas e 
pode ser absorvida pelo processo reverso, e sua energia ajuda a produzir aceleração. 
Portanto, a compreensão da interação entre matéria e radiação deve ser baseada apenas 
na compreensão da estrutura dos átomos e moléculas. 
Primeiro, vamos considerar o nível de energia de um átomo, que é representado pela 
linha horizontal na Figura 1. As linhas verticais na figura indicam as transições eletrônicas 
permitidas entre os vários níveis de energia. Quanto maior for a distância vertical entre os 
dois níveis de energia, maior será a diferença de energia e maior será a energia que os 
fótons devem emitir ou absorver durante essa transição. 
Figura 1: Níveis atômicos de energia 
 
Fonte: Desconhecido 
 
11 
 
Em um átomo normal (isto é, não excitado), os elétrons ocupam o número 
necessário, começando do mais baixo (1s), e então continuando para cima de acordo com 
as regras quânticas bem conhecidas. Por exemplo, o sódio tem 11 elétrons, chamados 1s2, 
2s2, 2p6, 3s1. O elétron 3s tem a ligação mais frouxa, por isso é fácil passar do nível de 
energia 3s para o nível de energia 3p. Este é um exemplo de excitação eletrônica. Isso 
pode ser alcançado fornecendo energia de várias maneiras. O elétron excitado tem uma 
forte tendência de retornar ao seu estado normal (estado 3s), e neste caso emite quanta de 
radiação (fótons). Os fótons emitidos possuem uma energia bem definida e uniforme, que 
é determinada pela distância do nível de energia. Em nosso exemplo, essa é aconhecida 
luz amarela, característica de uma chama ou lâmpada contendo sódio vaporizado. A 
situação simples em que os elétrons externos sobem do nível de energia e depois retornam 
é chamada de radiação de ressonância. Uma importante técnica de análise baseada neste 
fenômeno é chamada de absorção atômica. 
Se a energia fornecida ao elétron exceder a necessária para gerar a ressonância, o 
elétron ficará mais excitado e será elevado a um nível superior a 3p (por exemplo, 4p). 
Nesse caso, você não pode retornar 3s por meio de um processo simples, mas pode parar 
em um nível intermediário, como uma bola rolando por uma escada. Essa situação não só 
segue a definição de radiação de ressonância, mas também é mais complicada. Nem todas 
as transições previstas são realmente possíveis e certas transições são “proibidas” pelas 
regras de seleção da mecânica quântica. Portanto, os elétrons de sódio não podem ser 
elevados ao estado 4s em 3s. 
Se a energia da fonte de excitação for muito alta, os elétrons internos podem ser 
completamente removidos de seus átomos. Então, níveis mais altos de elétrons podem cair 
para preencher a lacuna. Como a troca de energia correspondente a essa transição é muito 
maior do que no caso dos elétrons excitados, os fótons irradiados terão uma frequência 
maior e, portanto, um comprimento de onda menor. Isso descreve os raios X emitidos por 
átomos bombardeados por, por exemplo, um feixe de elétrons. 
 
 
 
 
 
 
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Espectros moleculares 
 
Em uma molécula típica, em comparação com os átomos, quase nenhum nível de 
energia mostra a relação mostrada na Figura 2. A molécula à qual essa toupeira é aplicada 
hoje tem um estado básico de pico único So, indicando seu estado normal não excitado. 
Pode haver duas séries de estados excitados, série singlete S1, S2, ..., Sn e série tripla T1, 
T2, ... Tm. O nível de energia do trigêmeo geralmente tem menos energia do que o estado 
singlete correspondente. Essas duas séries referem-se aos diferentes spins de elétrons de 
átomos em vários níveis. 
 
Figura 2: Esquema dos níveis de energia molecular 
As setas dirigidas para cima indicam absorção de radiação; as setas dirigidas para 
baixo emissão de radiação; setas pontilhadas degradação não radiante. 
 
Fonte: Autor desconhecido 
 
É difícil mudar o spin do elétron, então a absorção de energia a radiação é limitada 
à altura de um átomo S, um nível ou subnível de energia S superior. O estado de trigêmeo 
 
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só pode ser alcançado por meio de um processo indireto. Da mesma forma, uma molécula 
em um estado tripleto é difícil de retornar ao nível básico. 
Cada nível de energia eletrônica (S ou T) está relacionado a uma série de níveis de 
energia do vibrador, que correspondem à energia necessária para excitar vários modos 
vibracionais na molécula. O nível filho associado a cada nível de vibração corresponde à 
energia rotacional do átomo ou grupo de átomos na molécula e é chamado de criança 
rotacional. 
Espectros de absorção 
 
As transições intramoleculares são geralmente estudadas por absorção seletiva da 
radiação que passa através das moléculas, e as transições intermoleculares são menos 
estudadas por processos de emissão como fluorescência e fosforescência. A transição 
entre os níveis de energia do elétron ocorre nas regiões de luz ultravioleta e visível. 
Vibrações entre o infravermelho próximo e o infravermelho médio entre os níveis de 
vibração dentro do mesmo nível eletrônico e aquelas entre os níveis quase rotacionais nas 
regiões do infravermelho distante e de microondas. 
A transição eletrônica envolve o salto entre vários subníveis, de modo que o espectro 
de absorção da luz ultravioleta é sempre composto de faixas de energia. O espalhamento 
de uma quantidade relativamente grande de energia de fóton necessária para o estado 
vibracional e rotacional das moléculas do nível de energia básico ao nível excitado que 
excita todos os vários estados vibracionais e rotacionais. 
O espectro ultravioleta geralmente mostra estruturas finas correspondentes às várias 
transições possíveis. Observando na fase gasosa ao invés da fase líquida e também 
resfriando a amostra com nitrogênio líquido, por exemplo, a estrutura fina é refinada ou 
refinada. Esses conhecimentos geralmente não são necessários para o trabalho analítico. 
 
 
Fluorescência 
 
A energia ganha pelas moléculas que absorvem os fótons não permanecerá nela, 
mas é perdida ou degradada por vários tipos de mecanismos. Pode ser emitida como 
radiação no mesmo comprimento de onda da energia absorvida (fluorescência de 
ressonância). Na química da solução, é mais importante que parte da energia seja 
 
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degradada termicamente, reduzindo assim a energia da molécula ao nível de vibração e 
energia de rotação mais baixo dentro do mesmo nível de energia eletrônica (simples). Em 
seguida, a energia restante é irradiada, retornando a molécula ao seu estado básico. Este 
é um fenômeno de fluorescência. A radiação emitida tem menos energia do que cada fóton 
da radiação de excitação e, portanto, tem um comprimento de onda maior. 
Quando irradiados com luz ultravioleta, muitos compostos orgânicos e alguns 
compostos inorgânicos apresentam fluorescência no espectro visível. A fluorescência 
também é muito importante no campo de raios X. No campo de raios X, a irradiação de 
amostras com raios X de alta energia é uma maneira conveniente de excitar espectros de 
raios X de baixa frequência. 
 
 
Fosforescência 
 
Em algumas moléculas, é possível fazer a transição do estado singlete excitado para 
o nível de energia tripleto correspondente, a partir do qual a energia restante é irradiada, 
enquanto a molécula retorna ao seu estado básico, que é não radiativo. No entanto, o 
estado tripleto é metaestável, o que significa que a transição para o estado singlete básico 
é pequena. Como resultado, a fosforescência pode continuar por um tempo mensurável 
após a radiação de excitação ser eliminada. Ao contrário da fluorescência, a fluorescência 
não mostra persistência mensurável. 
 
 
Espectros Raman 
 
Um fenômeno relacionado à fluorescência é o efeito Raman. Aqui, a radiação 
também é emitida pela amostra conforme o comprimento de onda da radiação de excitação 
incidente muda. No entanto, quando a fluorescência é excitada, a amostra deve absorver a 
radiação primária e, para produzir o efeito Raman, a luz incidente não pode ser 
significativamente absorvida. A mudança do comprimento de onda no efeito Raman é 
causada pela remoção de energia dos quanta da radiação incidente, o que faz com que as 
moléculas entrem em um estado vibracional superior. Portanto, pode-se imaginar que o 
quantum que aparece é igual ao quantum de entrada, mas com menos energia. 
 
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Uma vez que o nível de vibração é afetado por regras quânticas, a mudança de 
energia no efeito Raman também é quantificada, e mudanças discretas de comprimento de 
onda são observadas. Às vezes, há uma mudança Raman para ganhar mais energia. Para 
moléculas que são facilmente excitadas, esse efeito é o maior, então uma parte 
considerável delas já tem excesso de energia vibracional em relação ao estado 
fundamental. Ao contrário do processo mais comum, o excesso de energia pode ser perdido 
para a radiação. A linha do espectro gerada dessa forma no espectro é oposta à linha de 
Stokes e é chamada de linha anti-stokes, que tem um comprimento de onda maior do que 
a fonte de excitação. 
As transições vibracionais podem ser vistas na absorção de infravermelho e nos 
efeitos Raman, mas nem todas as transições possíveis são observadas em ambos. Pode-
se provar pela teoria da mecânica quântica que a absorção infravermelha só é causada 
pela vibração que acompanha a mudança do momento de dipolo molecular, ou seja, os 
centros de carga positiva são deslocados em vários graus entre si de acordo com a vibração 
das moléculas. Por outro lado, no espectroRaman, apenas o modo de vibração que causa 
a mudança na polarizabilidade é visível. A polarizabilidade pode ser definida como a 
capacidade das moléculas de separar temporariamente seus centros de cargas positivas e 
negativas por meio de um campo elétrico. 
Como isso para pesquisa de estrutura molecular, a tecnologia Raman e a tecnologia 
de infravermelho se complementam e, para fins de análise, a escolha pode depender de 
fatores como conveniência e disponibilidade do equipamento. 
 
 
Refração 
 
É o índice de refração é uma propriedade importante da maioria das substâncias. É 
definido como a razão da velocidade da radiação em uma determinada frequência no vácuo 
e em outros meios. A mudança do índice de refração de uma substância com comprimento 
de onda é chamada de dispersão refrativa ou simplesmente dispersão. A dispersão da 
matéria no espectro eletromagnético está intimamente relacionada ao grau de radiação 
absorvida. Na região de alta frequência, o índice de refração diminui à medida que o 
comprimento de onda aumenta (não linear). Na região de alta absorbância, é difícil medir 
 
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com precisão o índice, mas conforme o comprimento de onda aumenta, o índice deve 
aumentar drasticamente. 
A figura 3 mostra esquematicamente o espectro de absorção e a curva de dispersão 
de uma substância transparente à radiação visível. A forma da curva de dispersão na área 
transparente é um atributo importante, especialmente para sólidos, porque esta é a curva 
que controla o desenho de lentes e prismas. 
 
Figura 3: Índice de refração e absorbância como funções de comprimento de onda 
para todo o espectro eletromagnético. 
 
Fonte: Autor desconhecido 
Polarização e atividade óptica 
 
Outra propriedade às vezes exibida pela matéria é sua capacidade de polarizar a 
luz. Um feixe de radiação normal pode ser pensado como um feixe cuja vibração é 
distribuída em uma série de planos, cada plano incluindo uma linha de propagação. A figura 
4.a) mostra um corte da seção desse raio que se propaga em direção perpendicular ao 
plano do papel. Se esse feixe de luz passa através de um componente chamado 
polarizador, cada onda separada do feixe, por exemplo, aquela que vibra ao longo do vetor 
AOA’ (Figura 4.b), é desdobrada em seus componentes BOB e COC nas direções dos eixos 
 
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ortogonais X e Y característicos do polarizador. O material polarizante tem a propriedade 
de eliminar um desses componentes da vibração (por exemplo COC) e a de deixar 
atravessar o outro (BOB). Assim, o feixe emergente consiste de vibrações cm um único 
plano (Figura 4.c) e se chama plano-polarizado. 
 
Figura 4: Vetores de vibração 
 
Fonte: Autor desconhecido 
 
O segundo polarizador que passa pelo feixe (chamado de analisador), da mesma 
forma, apenas vibrará o componente de luz paralelo ao seu eixo. Como o feixe está sempre 
polarizado, quase toda a radiação pode passar em uma determinada posição, mas quando 
o analisador é girado em um ângulo de 90 °, nada passa. 
Visto que certos cristais e líquidos exibem a capacidade de girar o plano da luz 
polarizada que passa por eles, a polarização é importante na química. Essa característica 
é chamada de atividade óptica. Sua variação com o comprimento de onda é chamada de 
dispersão rotacional e está relacionada à zona de absorção da mesma forma que a 
dispersão refrativa. 
Muitas substâncias cristalinas transparentes exibem um fenômeno denominado 
birrefringência ou birrefringência, que inclui o fato de que quando um feixe de luz passa por 
um cristal, ele é dividido em dois feixes de igual intensidade, com uma pequena diferença 
de ângulo. Os dois feixes são polarizados em plano a 90 ° entre si. Esse papel, de grande 
valor na identificação e estudo de cristais, também é importante porque pode planejar 
equipamentos que podem ser usados para adquirir e medir luz polarizada. 
Vários componentes ópticos podem ser usados como polarizador. Um tipo de 
polarizador é composto por cristais birrefringentes, principalmente prismas de quartzo ou 
calcita, que são cortados em uma determinada direção em relação ao seu eixo óptico e 
 
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usados aos pares, entrando em contato e deixando um espaço entre eles. Cada tipo de 
prisma duplo pode dividir o feixe de radiação não polarizado em componentes de 
polarização X e Y. Os prismas em que estamos interessados são projetados para permitir 
que um componente passe com pouca deflexão, enquanto conduz o outro para fora do eixo. 
Outro tipo de polarizador depende do efeito combinado de incontáveis cristais 
submicroscópicos embutidos em um filme plástico. A pressão é aplicada durante o processo 
de fabricação para que todos os pequenos cristais fiquem alinhados com seus eixos 
paralelos. Polaroid é o exemplo mais famoso. É muito mais barato do que um prisma de 
cristal, especialmente quando uma grande área de iluminação é necessária, mas não se 
pode esperar que seja tão opticamente perfeito. 
 
 
 
 
Práticas de radiação 
 
De um ponto de vista puramente físico, é conveniente classificar as fontes com base 
no fato de elas produzirem um espectro contínuo ou descontínuo. 
Fontes de luz contínua (às vezes chamadas de fontes de luz "branca") emitem 
radiação em uma ampla faixa de comprimentos de onda. Eles são usados no estudo de 
espectros de absorção e como fontes de iluminação em outras áreas, como microscopia e 
turbidimetria. 
A fonte de radiação contínua mais comum é baseada em lâmpadas incandescentes. 
Qualquer substância com temperatura superior a zero absoluto emitirá radiação. Esta teoria 
da radiação térmica foi desenvolvida com base em um emissor ideal chamado corpo negro. 
A figura 5 mostra como é distribuída a radiação do corpo negro em função do comprimento 
de onda em várias temperaturas. 
 
Figura 5: Radiação de um corpo negro em função da temperatura 
 
19 
 
Fonte: Autor desconhecido 
Observe que à medida que a temperatura aumenta, o comprimento de onda 
correspondente à energia máxima se moverá para uma energia mais alta e o comprimento 
de onda ficará mais curto. Isso significa que as fontes de luz incandescente são muito 
práticas em infravermelho e luz visível, mas devem ser operadas em altas temperaturas 
inconvenientes para cobrir significativamente os raios ultravioleta. 
A curva da matéria real pode ser muito diferente da curva do corpo negro, porque a 
uma dada temperatura, alguma matéria pode emitir menos em certas faixas de 
comprimento de onda. Às vezes, são chamados de "objetos cinza". 
No campo infravermelho, os filamentos de Nernst com maior importância analítica 
são a fonte de uso contínuo. Consiste em uma haste ou tubo oco com cerca de 2 cm de 
comprimento e 1 cm de diâmetro, feito pela sinterização de óxidos de elementos como 
cério, zircônio, ítrio e ítrio. Por não ser oxidável, pode ser mantido em alta temperatura por 
aquecimento elétrico e pode ser operado ao ar. Outra fonte, a Globar, é uma haste de 
carboneto de silício ligeiramente maior que o filamento de Nernst. Embora o Globar seja 
utilizado para operação em temperatura mais baixa (para evitar oxidação), como os 
terminais tendem a superaquecer, eles devem ser resfriados com água. Ele tem uma 
emissão mais alta do que o filamento de Nernst em comprimentos de onda maiores do que 
cerca de 30µ. 
 
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Se o comprimento de onda necessário e a faixa de intensidade não forem muito 
grandes, uma espiral simples de fio denicromo pode ser usada como fonte de 
infravermelho. 
Para a região do infravermelho próximo e a região do infravermelho visível, lâmpadas 
de filamento de tungstênio em vidro ou lâmpadas de quartzo são sempre usadas. Em altas 
temperaturas, a duração pode ser estendida adicionando uma pequena quantidade de 
vapor de iodo (lâmpada de lama de quartzo). Obviamente, o iodo reage com o tungstênio 
vaporizado para formar compostos voláteis, que serão pirolisados quando entrarem em 
contato com o filamentoquente, de modo que os átomos de tungstênio sejam redepositados 
no filamento em vez de se acumularem na parede do bulbo frio. 
Para fontes contínuas de luz ultravioleta, podem ser usadas descargas de gás de 
alta pressão. Um espectro de linha típico é gerado pela descarga de gás. Em baixa pressão, 
cada "linha" se aproxima de um único comprimento de onda, mas conforme a pressão 
aumenta, a linha se torna proporcionalmente mais larga. Sob pressão suficientemente alta, 
os dutos próximos convergem para formar um espectro contínuo. A pressão necessária 
para um determinado grau de expansão depende de uma forma complicada da massa 
molecular do gás. Os espectros contínuos podem ser obtidos descarregando em vários 
gases (por exemplo, xenônio em várias atmosferas e vapor de mercúrio a uma pressão que 
pode ser maior que 100 atmosferas). A descarga contínua de hidrogênio e deutério é muito 
útil em pressões próximas a 10 Torr, o que ocorre devido à decomposição completa desses 
gases sob a tensão aplicada. Os elétrons caem continuamente de várias distâncias 
"infinitas" em qualquer nível de energia atômica ou molecular, formando assim um espectro 
contínuo que tem um limite de interrupção definido para comprimentos de onda mais longos 
e uma grande superposição de estruturas finas. 
Todas essas fontes gasosas podem ser usadas, desde ultravioleta (160 nm para 
lâmpadas de hidrogênio especialmente tratadas) até infravermelho próximo (cerca de 3,5 µ 
para xenônio), embora nenhuma lâmpada possa cobrir uma faixa tão ampla. Uma das 
fontes de luz mais potentes é uma lâmpada de mercúrio de alta pressão com tubo capilar 
de quartzo. No entanto, como precisa ser resfriada com água, raramente é usada em 
instrumentos analíticos. Esta é uma escolha conveniente. A lâmpada de mercúrio com 
menor potência não requer resfriamento forçado, por isso pode ser usada em uma faixa 
quase tão ampla. 
A lâmpada de xenônio tem a maior intensidade e a mais ampla faixa espectral é 
largo, requer uma fonte de alimentação especial (como uma lâmpada de mercúrio) e é 
 
21 
relativamente caro. As lâmpadas de arco de hidrogênio são fáceis de usar e relativamente 
baratas, mas sua saída contínua não se estende a comprimentos de onda superiores a 
cerca de 375 nm. A cobertura da lâmpada de deutério é a mesma da lâmpada de 
hidrogênio, com maior intensidade, maior vida útil e o dobro do custo desta última. 
Na área de raios-X, a radiação é produzida bombardeando o alvo normalmente por 
feixe de elétrons. A interação entre os elétrons do projétil e os elétrons atômicos alvo produz 
um espectro contínuo porque os elétrons que chegam por meio da interação contínua, sua 
velocidade diminui gradualmente. A desaceleração dessas partículas carregadas produz 
radiação, que se caracteriza por possuir uma banda espectral estendida com comprimento 
de onda definido que corresponde à energia máxima dos elétrons do feixe. Espectroscopia 
de raios-X contínua sempre mostre muitas linhas de emissão estreitas sobrepostas é 
causado pela queda dos elétrons atômicos excitados ao nível de energia básico. 
Por outro lado, nas áreas de microondas e rádio, não existe um mecanismo 
conveniente para gerar uma série contínua de radiação ao mesmo tempo. Esta lacuna pode 
ser superada usando a vantagem de um oscilador eletrônico de frequência variável para 
"varrer" toda a região do comprimento de onda. Essa tecnologia é tão diferente das usadas 
em outras partes do espectro eletromagnético que não será discutida neste capítulo 
introdutório. 
 
 
Fontes de linhas 
 
Para algumas aplicações de instrumentos, são necessárias fontes de luz que geram 
comprimentos de onda discretos. Na região da luz ultravioleta e visível, o uso de gás 
contendo substâncias monoatômicas neutras ou iônicas (como vapor de metal ou gás raro) 
para descarga de arco pode facilmente obter espectros de linha. A excitação pode ser 
térmica, como em uma chama, ou elétrica, como em um arco ou faísca. Você pode 
encontrar elementos que fornecem linhas de espaçamento na maioria das regiões visíveis 
e ultravioleta. 
A linha de emissão infravermelha característica pode ser obtida a partir do gás 
poliatômico aquecido. O espectro de raios X foi mencionado. 
Um tipo especial de fonte de linha em luz visível e luz ultravioleta é uma lâmpada 
catódica oca. Para manter a descarga do arco, o dispositivo é preenchido com gás raro a 
 
22 
uma pressão de vários Torr. O cátodo tem a forma de um cilindro oco, uma extremidade do 
qual é fechada e a radiação é obtida fora dele. O ânodo é um fio reto próximo ao cátodo. O 
cátodo é feito (ou revestido) do metal cujas linhas espectrais devem ser obtidas. A energia 
do arco faz com que átomos de metal sejam ejetados da superfície por meio de um 
processo de pulverização catódica. Esses átomos ejetados ficam excitados e emitem seu 
espectro característico. Se o potencial for mantido baixo o suficiente, apenas radiação 
ressonante será emitida com uma intensidade significativa. 
 
 
Lasers 
 
Lasers são fontes de radiação monocromática altamente especializadas, 
principalmente nas regiões vermelha e infravermelha. O primeiro exemplo foi descrito em 
1960 e ainda é o melhor exemplo hoje. É feito de hastes de rubi (AL2O3, baixo teor de Cr2O3) 
mecânica e cuidadosamente, e tem extremidades paralelas precisas. Uma das pontas é 
prata, então toda a luz de dentro do cristal será refletida. A outra extremidade é coberta 
com uma fina camada de prata, de forma que apenas uma pequena parte (geralmente 80% 
a 90%) da luz incidente é refletida. Quando a haste da válvula é submetida a um forte flash, 
como uma lâmpada de xenônio, quase todos os átomos de cromo são excitados, e muitos 
átomos de cromo imediatamente caem no nível de energia metaestável fosforescência. 
Então, o primeiro elétron retornando do nível de energia metaestável para o estado 
fundamental irradia um fóton com um comprimento de onda correspondente de 694,3 nm. 
Parte dessa luz é paralela ao eixo da haste e é refletida várias vezes. A ação do laser é 
causada pela presença dessa energia radiante na frequência precisa necessária, 
estimulando assim a emissão dos átomos de cromo metaestáveis restantes, de modo que 
o fluxo de radiação aumenta rapidamente. Em cada reflexão, alguma luz escapa da ponta 
parcialmente prateada, formando a saída do dispositivo. Essa ação é tão eficaz que um 
grande pulso de luz monocromática é emitido em 0,5 ms. A potência de cada pulso pode 
atingir o nível de megawatt. 
Outros materiais sólidos ativos (especialmente óxido de neodímio) e certos líquidos 
e gases podem ser usados para fazer lasers. O laser de gás é excitado pela descarga de 
alta voltagem no gás, eliminando assim a necessidade de uma fonte de luz externa. Eles 
 
23 
podem ser construídos para emitir luz continuamente, bem como em pulsação, o que é 
mais próximo do monocromático, mas com menos potência do que os lasers de rubi. 
O laser possui várias propriedades especiais. É altamente monocromático, embora 
apenas um número relativamente pequeno de comprimentos de onda discretos possa ser 
produzido. A luz emitida é coerente, o que significa que as ondas provenientes de todos os 
átomos da substância emissora estão em fase umas com as outras (não é o caso das fontes 
de luz convencionais). Até certo ponto, devido à coerência, o feixe de laser colimado quase 
não tem tendência a se espalhar (perda de colimação) quando se espalha. Mesmo a 
distâncias consideráveis, isso permite que uma grande quantidade de energia seja 
concentrada em um alvo pequeno. 
A importância dos lasers para fins analíticos é baseada no alto grau de 
monocromaticidade e os altos níveis de potência que podem ser alcançados. Descobriu-se 
que os lasers são usados como fontes de aquecimento locais, excitadores em 
espectrômetros Raman e fontes de iluminação em interferômetros de precisão. 
 
 
Seleção dos comprimentos de ondaNo estudo de espectroscopia de absorção e análise de absorbância, geralmente é 
necessário usar comprimentos de onda de banda estreita. Em alguns casos, a fonte de 
linha pode fornecer a banda estreita necessária, mas é mais preferível começar com a fonte 
de radiação contínua e, em seguida, selecionar a banda do mesmo comprimento de onda. 
Em comparação com a fonte de linha selecionada, este processo tem mais flexibilidade 
porque a banda de frequência selecionada pode ser obtida em qualquer posição desejada 
dentro da faixa coberta pela fonte. 
Existem dois métodos básicos para selecionar comprimentos de onda: 1) usando 
filtros e 2) dispersão geométrica através de prismas ou grades de difração. 
 
 
Filtros 
 
Um filtro é um dispositivo que transmite certos comprimentos de onda de radiação, 
mas absorve todos ou parte de outros comprimentos de onda. Os filtros usados na área 
 
24 
visível são geralmente de vidro colorido. Você pode usar gelatina colorida ou materiais 
semelhantes, que são mais baratos, mas menos duráveis. Um grande número de filtros de 
vidro é distribuído uniformemente na região de luz visível. 
O filtro também é construído com base no princípio de interferência. A Figura 6 
mostra a seção transversal do filtro de interferência. O dispositivo consiste em uma camada 
de material transparente (como fluoreto de magnésio), cada lado coberto com uma película 
de prata. Cada filme de prata reflete cerca de metade da luz e transmite qualquer radiação 
que alcance sua outra metade. Uma parte da radiação incidente é repetidamente refletida 
pela camada de prata, mas em cada reflexão, uma parte é transmitida para fora. Os vários 
raios de luz que aparecem à direita aumentarão mutuamente esses comprimentos de onda, 
que são exatamente múltiplos inteiros da distância que separa o filme de prata. 
 
Figura 6: Filtro de interferência, esquemático 
Os círculos abertos representam cristais; os pretos, depressões de onda da 
radiação 
 
Fonte: Autor desconhecido 
Para outros comprimentos de onda, o feixe irá interferir destrutivamente, então não 
há energia. Em filtros de interferência comerciais, a camada mostrada na figura é 
comprimida entre duas placas transparentes. A Figura 7 mostra as curvas de transmissão 
de alguns filtros de interferência. Comparado com o caso dos filtros de vidro coloridos, o 
comprimento de onda da faixa de isolamento é muito mais estreito e o pico de transmitância 
é muito maior. 
 
Figura 7: Espectros de transmissão de alguns filtros de interferência 
 
25 
 
Fonte: Bbaush & Lomb, Inc., Rochester, N.Y. 
 
Um tipo ou outro tipo de filtro pode ser usado sozinho ou em combinação, e esses 
filtros permitem a seleção de bandas de comprimento de onda em quase toda a região 
espectral de raios X ao infravermelho. 
 
Monocromatizadores 
 
Um monocromador é um dispositivo que permite isolar uma banda que geralmente 
é muito mais estreita do que o comprimento de onda obtido pelo filtro. A diferença mais 
significativa entre os dois é que o uso de um monocromador pode alterar a posição da 
banda selecionada dentro de uma faixa espectral maior, enquanto o filtro permite apenas 
uma pequena alteração espectral (se houver). 
O monocromador é formado por um elemento dispersivo (prisma ou rede de difração) 
e duas fendas estreitas, que servem como entrada e saída da radiação. A lacuna incidente 
define um feixe estreito que incide sobre o elemento de espalhamento. Para o caso mais 
simples na região do visível, o papel desse componente consiste em desviar o feixe de um 
ângulo dependente do comprimento de onda e "espalhar" o feixe, conforme mostrado na 
 
26 
Figura 8. O slot de saída pode ser colocado em uma posição que em cada ponto do 
espectro, uma faixa estreita pode passar. (Um monocromador prático geralmente requer 
uma lente ou um espelho inerente à sua função principal, ou ambos). 
 
Figura 8: Dispersão da luz branca por (a) um prisma e (b) uma rede de 
transmissão 
 
Fonte: Autor desconhecido 
 
Quanto mais estreita for a lacuna de saída e mais longe do prisma ou rede, melhor 
será a resolução do comprimento de onda. Mesmo que a fissura seja muito estreita e a 
largura próxima de zero, o feixe emitido terá uma certa largura, além disso, uma série de 
máximos de menor importância será produzida em cada lado devido à difração. Isso torna 
necessário estabelecer um padrão arbitrário para medir a distância entre dois comprimentos 
de onda próximos, o que foi feito por Lord Rayleigh alguns anos atrás. De acordo com o 
critério de Rayleigh, quando o valor máximo central de um coincide com o primeiro valor 
mínimo do outro, dois comprimentos de onda diferentes podendo ser distinguidos. O poder 
de resolução do monocromatizador pode ser definido como: 
𝑅 = 𝜆/𝛥𝜆 
Onde λ é a média dos dois comprimentos de onda. 
O espectrógrafo é um instrumento semelhante a um monocromador e não possui 
exportação. Monte filmes ou negativos fotográficos para focar comprimentos de onda 
contínuos em pontos contínuos. Portanto, toda a região espectral pode ser fotografada ao 
mesmo tempo. 
 
27 
Um espectrofotômetro é um instrumento composto de uma fonte de radiação 
contínua, um monocromador e um detector (como uma fotocélula adequada para observar 
e medir espectros de absorção). 
Com exceção da fonte de luz e da câmera ou detector fotométrico, os problemas de 
planejamento para monocromadores, espectrômetros e espectrofotômetros são os 
mesmos. Portanto, é conveniente discuti-los juntos. 
 
 
Dispersão por prismas 
 
Os prismas são um elemento de dispersão conveniente entre as regiões do 
ultravioleta próximo e do infravermelho médio, mas geralmente não são adequados para 
outras áreas. Em princípio, qualquer meio transparente pode ser usado para formar um 
prisma, mas sua praticidade depende de sua dispersão, ou seja, da relação entre a 
mudança do índice de refração e o comprimento de onda. 
Na luz ultravioleta, os únicos materiais sólidos com transparência e dispersão 
suficientes que geralmente são úteis são a sílica e a alumina. O silício pode ser usado como 
quartzo ou na forma de vidro e é comumente referido como "sílica fundida". A alumina é 
usada na forma de safira. Todas podem transmitir livremente na luz ultravioleta de cerca de 
200 nm e na luz infravermelha de cerca de 4µ. A qualidade óptica da maioria do quartzo de 
vidro não é tão boa quanto o melhor quartzo ou safira, mas o preço é barato muitos. Embora 
os dois objetivos claramente não sejam alcançados na mesma amostra, houve progresso 
na melhoria da transmissão da sílica no ultravioleta e infravermelho. 
Na região da luz visível, a sílica e a safira são inferiores ao vidro óptico em termos 
de dispersão. Ao trabalhar sob luz infravermelha abaixo de cerca de 3 µ, os prismas são 
geralmente feitos de sais de haleto de metal alcalino, como NaCl, KBr ou CsBr. (Outras 
substâncias transmissivas em raios infravermelhos serão discutidas no Capítulo 5.) Os 
prismas monocromáticos são mais simples no conceito. Eles são baseados em um prisma 
de 60 ° com duas lentes. A radiação entra pela fenda n 1 e é paralela à lente do colimador 
e focada em uma superfície do prisma em um ângulo oblíquo. Para centralizar o 
comprimento de onda, a radiação espalhada emitida pelo prisma focalizado pela segunda 
lente é ideal na ranhura de saída. Como a lente não é acromática, comprimentos de onda 
contínuos serão focalizados em distâncias diferentes. O ponto focal do ponto focal é 
 
28 
chamado de curva do ponto focal. Para alterar o comprimento de onda, a fenda pode ser 
movida ao longo da curva de comprimento focal, mas geralmente a lente de foco e a fenda 
de saída são montadas em um braço que gira como um todo em torno de um pivô sob o 
centro do prisma. Se o instrumento for usado como espectrômetro, a placa fotográfica deve 
ser colocada ao longo da curva de distância focal. 
Ao planejar o uso destesistema óptico na região ultravioleta, surgem complicações 
devido às propriedades especiais do quartzo cristalino. O quartzo não é apenas 
birrefringente, mas também opticamente ativo. Isso significa que o feixe de luz que passa 
pelo quartzo é dividido em dois feixes, o que é insuportável em componentes óticos de 
precisão, como lentes e prismas. 
O uso criterioso de formas de quartzo para destros e canhotos pode superar essa 
dificuldade, eliminando assim a rotação dessas duas formas. Historicamente, Cornu 
resolveu esse problema com um prisma de 60 °, que consiste em duas metades de 30%, 
uma de cada tipo de quartzo. Mais tarde, foi descoberto que, mais importante, o 
componente Littrow foi inventado para a combinação de prisma e espelho. No projeto do 
espectrômetro de Littrow, a radiação que penetra na rachadura é colimada por uma lente 
de quartzo, depois espalhada por um prisma de quartzo de 30 ° e refletida especularmente. 
A luz espalhada é focada em uma placa fotográfica pela mesma lente de quartzo, que é 
inclinada e levemente curvada para acompanhar a curva de foco. A radiação passa primeiro 
pela mesma óptica de quartzo em uma direção e depois na outra, eliminando assim todas 
as dificuldades devido à polarização. 
Embora o espectrômetro de prisma Littrow ainda esteja em uso, raramente é 
fabricado agora, mas a contribuição do projeto é grande, porque os mesmos componentes 
ou pequenas mudanças nos componentes são muito úteis não apenas para quartzo, mas 
também para materiais isotrópicos. , Assim como o prisma de cloreto de sódio usado no 
infravermelho. Os componentes Littrow também são excelentes equipamentos para uso 
com redes reflexivas planas, que serão discutidas na próxima seção. 
Quando características específicas são necessárias, outros tipos de prismas às 
vezes são usados, como desvio constante, desvio zero e autocolimação. Alguns são muito 
engenhosos. Para obter informações detalhadas, os alunos devem consultar qualquer livro 
sobre espectroscopia. 
 
 
 
29 
Dispersão por redes 
 
 
Observou-se que o feixe de radiação monocromática emite vários feixes ao passar 
pela placa transparente, que possui um grande número de linhas paralelas muito finas. Um 
deles continuou em frente, como se não houvesse tábua para arranhar. Os outros feixes 
são defletidos para a frente nessa direção, cujo ângulo depende da distância entre as linhas 
marginais e o comprimento de onda da radiação. Isso pode ser ilustrado assumindo que 
cada parte transparente entre as linhas é iluminada por trás, o que é como uma fonte de 
radiação de todas as direções (princípio de Huygens). No entanto, os relâmpagos 
provenientes desse grande número de fontes secundárias serão destruídos pela 
interferência de várias direções. Somente no ângulo correto da geometria as vigas podem 
se reforçar mutuamente. O ângulo de desvio é 0, a diferença do comprimento do caminho 
da área transparente contínua é a, e a distância entre os centros das linhas adjacentes (a 
distância da rede) é d. Portanto, a = d sen0. Somente quando a diferença no comprimento 
do caminho é igual ao inteiro do comprimento de onda da radiação, os diferentes feixes se 
intensificam. Isso fornece um relacionamento básico chamado de equação de rede: 
𝑛𝜆 = 𝑑 𝑠𝑒𝑛 𝜃 
Onde n é qualquer número inteiro, 0,1,2,3, ... , chamado ordem, e λ é o comprimento de 
onda. 
Se um feixe de radiação policromático passar pela rede, ele se espalhará em uma 
série de espectros simetricamente distribuídos em ambos os lados da rede. Em cada lado 
há um espectro correspondente a cada primeiro valor de n. 
A equação também mostra que, para um ângulo θ, haverá vários comprimentos de 
onda com o mesmo valor de nλ. 
O fato de as sucessivas ordens do espectro se sobreporem pode ser considerado 
uma grande desvantagem, mas na verdade causa poucos problemas. Se o espectro deve 
ser observado visualmente, desde que as regiões de luz visível (400 a 750 nm) das várias 
ordens não se sobreponham, não haverá problema. Se o espectro for registrado por 
fotografia, a sensibilidade espectral da placa limitará o grau de sobreposição, mas alguma 
sobreposição ainda será encontrada. Você pode reduzir ou eliminar a sobreposição 
colocando um pequeno prisma auxiliar de desvio (chamado de prisma frontal ou 
 
30 
classificador de ordem) na frente da rede ou usando um filtro de absorção para remover 
uma área do espectro e deixar outra área passar. 
A rede discutida acima pertence à conhecida rede de transmissão plana. Em muitas 
ferramentas manuais, as redes de reflexão são mais comuns. Entre eles, as linhas são 
gravadas na superfície do espelho, que pode ser uma placa de metal polido ou uma placa 
de vidro sobre a qual é depositada uma película metálica. 
A rede pode ser riscada para direcionar a maior proporção de energia radiante entre 
aqueles comprimentos de onda difratados no ângulo selecionado. Isso pode ser conseguido 
arranhando com um diamante de formato especial colocado em um ângulo específico. A 
rede resultante é chamada de escalão, e dizemos que ela tem um certo brilho (tremulação) 
em todos os ângulos. A figura 9 mostra a geometria de uma parte de uma rede de reflexão 
echelette. 
 
Figura 9: Geometria de uma rede se reflexão luminosa 
 
Fonte: Autor desconhecido 
 
 
 
31 
O ângulo α será refletido pela inclinação do ângulo β, tornando α + θ = β - θ. Os raios 
refletidos pelas franjas contínuas são então perturbados. Devido à eficiência das reflexões 
especulares nas superfícies metálicas, para um dado valor de α, mais energia será difratada 
neste ângulo (β) do que em qualquer outro ângulo. Para ângulos próximos a β, a energia é 
apenas ligeiramente reduzida. Portanto, em uma determinada ordem, a rede pode ser 
usada para aproveitar uma faixa de comprimento de onda relativamente longa. Para uma 
rede emissora de luz com um comprimento de onda completo na primeira ordem, metade 
do comprimento de onda na segunda ordem e um terço da terceira ordem também emitirá 
luz. Quase não há energia na posição simétrica perpendicular ao outro lado da grade e 
quase nenhuma energia na "ordem zero". 
Geralmente, melhores resultados são obtidos através de redes, onde a distância 
entre as linhas é da mesma ordem de magnitude que a região do comprimento de onda 
que deve ser dispersa. Para propósitos especiais, outras distâncias da rede podem ser 
úteis. Por exemplo, uma escada é uma rede de formas escalonadas, centenas de vezes 
mais larga do que o comprimento de onda médio a ser estudado. Seu número de ordem n 
deve ser 100 ou próximo a 100, o que causará o problema de sobreposição de ordem, mas 
o grau de dispersão é muito grande. 
A fabricação de telas de precisão exige um trabalho delicado. É obtido por uma 
máquina extremamente precisa e delicada chamada raspadora, que raspa finas linhas 
paralelas com uma ponta de diamante. Devido ao alto custo, apenas o espectrômetro mais 
preciso usa a rede original. A espectroscopia de grafos mais barata e quase todos os 
espectrofotômetros de rede utilizam uma rede de cópia, que é obtida cobrindo-se a rede 
original com um material plástico, removendo-o e instalando-o em um suporte rígido. A 
reprodução da obra de arte atingiu um nível em que a qualidade da rede feita por este 
método é quase tão alta quanto a da rede original. 
 
 
 
Chuvas de dispersão 
 
A dispersão de um espectrômetro é geralmente definida como a derivada dl / dx, 
onde x é a distância medida ao longo da curva de comprimento focal (ou seja, na superfície 
da placa fotográfica revelada). Pode ser especificado em Angstroms/mm ou unidades 
 
32 
semelhantes. Em um monocromador ou espectrofotômetro, a quantidade correspondente 
é a largura de banda efetiva (em Angstroms (ou mícrons, etc.) em unidades de Angstroms 
(ou mícrons, etc.) por milímetro da largura da lacuna. Isso é muito conveniente, 
especialmente em instrumentos onde a largurada lacuna pode variar. 
O instrumento de rede produzirá um espectro normal, ou seja, um espectro 
uniformemente distribuído por toda a faixa de comprimento de onda. Desta forma, a 
dispersão ou largura de banda é uniforme em todo o espectro. Por outro lado, os prismas 
fornecem espectros com espaçamento desigual, com os comprimentos de onda mais 
longos empilhados juntos em comparação com os comprimentos de onda mais curtos. A 
largura de banda de uma determinada largura de slot não é mais constante, mas de um 
comprimento de onda para outro, de um projeto de instrumento para outro comprimento de 
onda, a largura de banda é diferente. 
 
 
Detectores de radiação 
 
A energia da radiação eletromagnética pode ser detectada e medida por meio de 
efeitos químicos, geração de calor, geração de mudanças eletrônicas na matéria e por 
indução eletromagnética direta (na região de microondas). 
 
Detecção fotoquímica 
Os detectores fotoquímicos são dispositivos integrados. Em certo sentido, eles 
fornecem uma resposta cumulativa a todas as radiações incidentes durante a exposição, 
sem ter que considerar as mudanças de fluxo em um curto período de tempo. 
Fotografia 
Uma quantidade suficiente de radiação de alta energia pode dissociar uma variedade 
de compostos químicos, incluindo haleto de prata. 
Geralmente, o sal de prata é preparado pela imersão de partículas finas em uma 
matriz de gelatina. Essa mistura é chamada de emulsão fotográfica e é espalhada em uma 
camada fina para cobrir uma placa de vidro ou filme de acetato de celulose. O principal 
processo fotoquímico indicado acima produz apenas pequenos centros invisíveis de prata 
metálica, a imagem latente, na superfície dos grãos expostos à radiação. Para obter uma 
quantidade mensurável de prata, a placa exposta é submetida à ação de um revelador 
 
33 
químico redutor. A prata na imagem latente atua como um catalisador, de modo que a 
quantidade de prata depositada quimicamente é reproduzível em relação à quantidade 
originalmente liberada pela radiação. 
 
Ionização de um gás 
Outro efeito da radiação de alta energia que pode ser classificado como fotoquímica 
é a geração de pares de íons no gás. Isso é muito útil na detecção e medição de áreas de 
raios-X, e também pode ser usado para observar partículas e radiação nuclear 
eletromagnética. Os instrumentos utilizados nessas medições são câmaras de ionização, 
contadores proporcionais e contadores Geiger, que são diferentes entre si, principalmente 
no sistema elétrico que coleta íons. 
 
Foto válvulas a vácuo 
De acordo com o efeito fotométrico clássico, quando a energia cai sobre uma 
superfície metálica, os fótons com um conteúdo de energia maior que um valor crítico farão 
com que os elétrons sejam liberados. Este princípio é usado para válvulas de escape e 
válvulas de inflação. Esta válvula consiste em dois eletrodos alojados em um invólucro 
transparente. O cátodo é uma placa metálica que recebe a radiação a ser medida. É 
revestido com uma substância com grande probabilidade de perder elétrons sob a influência 
da energia radiante. O ânodo é usado apenas como um fio para o coletor de elétrons. 
Em comparação com muitos dispositivos que mencionaremos mais tarde, a principal 
vantagem da válvula emissora de luz é sua sensibilidade à luz ultravioleta. 
 
Válvulas fotomulpilcadas 
O tubo fotomultiplicador é uma foto de uma válvula de vácuo, assim é chamado 
porque pode atingir uma ampliação milhões de vezes em uma única válvula. Isso é feito por 
meio de um segundo lançamento. Os elétrons saem do cátodo sob a ação da luz, assim 
como em uma válvula fotoelétrica simples, mas em um multiplicador, esses elétrons são 
guiados a colidir com um segundo diodo de superfície sensível de maior potencial positivo. 
Aqui, cada elétron libera vários elétrons secundários devido ao seu impacto. Estes, por sua 
vez, são acelerados e colidem com outro bipolar, onde o número de elétrons aumenta 
novamente por um fator semelhante. Esse processo pode ser repetido de dez a quinze 
 
34 
vezes. A multiplicação da etapa depende da voltagem aplicada, geralmente duas ou três 
vezes, proporcionando uma ampliação de 210 a 310 (para dez etapas). 
 
Fotocelas semicondutoras 
Um semicondutor é uma substância cristalina entre um condutor metálico de um lado 
e um isolante não condutor do outro. Combinar a energia dos elétrons mantidos em trilhas 
fixas no cristal semicondutor permite que eles sejam deslocados com relativa facilidade pela 
radiação incidente. Eles podem se mover livremente dentro do cristal. A "lacuna" que 
remove os elétrons atua como uma entidade carregada positivamente. Sob a influência do 
campo elétrico aplicado, os elétrons e o gap se movem em direções opostas para formar 
uma corrente. 
 
Detecção fluorescência 
A radiação geralmente pode ser detectada indiretamente por meio de um processo 
de conversão de comprimento de onda. Duas aplicações comuns são: na foto, a 
sensibilização à luz ultravioleta sob luz ultravioleta já foi descrita antes, e na área de raios-
X, o método mais amplamente utilizado de detecção de raios-X (incluindo partículas de 
decaimento nuclear) é Contagem de raios-X. Piscando. Os raios são absorvidos pelo 
material fluorescente, produzindo um leve flash de luz visível (tremulação) para cada fóton 
de raio-X absorvido. A válvula fotomultiplicadora e o equipamento eletrônico relacionado 
podem observar e contar as descargas atmosféricas. A substância fluorescente 
amplamente utilizada nesta aplicação é o cristal de iodeto de sódio, que é ativado. Adicione 
a quantidade mínima de iodeto de potássio. 
 
Detecção térmica 
Em princípio, você pode medir a energia radiante em cada área convertendo-a em 
calor e, em seguida, medir o aumento da temperatura. Na verdade, este é o único método 
explicado pela teoria quantitativa, podendo ser utilizado na determinação absoluta e como 
detector de referência para calibração. Exceto para a região do infravermelho, raramente é 
escolhido como um detector de trabalho porque outros dispositivos são mais sensíveis e 
convenientes. 
Os detectores térmicos têm uma constante de tempo relativamente longa, porque 
toda vez que recebem um sinal e são aquecidos por ele, eles precisam de tempo para 
 
35 
resfriar novamente para se preparar para o próximo sinal. Portanto, a radiação não pode 
ser interceptada em frequências maiores que 15 a 20 Hz. Na faixa de infravermelho médio 
e infravermelho distante, não há detector de banda larga mais conveniente. 
Para detectores de calor práticos, a capacidade de aquecimento deve ser mantida 
em um nível mínimo, de modo que uma quantidade muito pequena de calor gere um 
aumento mensurável de temperatura. A radiação é geralmente irradiada em uma placa de 
metal escura (pode ser 0,5 x 5 mm) e então fixada na placa do detector. Se o detector for 
composto de várias junções de termopar, ele é chamado de termopilha; se for um termistor 
ou termômetro de resistência de platina, é chamado de bolômetro. A sensibilidade dos dois 
tipos é quase a mesma. 
 
 
Fotometria 
 
Existem muitos arranjos de componentes ópticos e elétricos para medir a potência 
relativa de um feixe de radiação. A determinação absoluta da potência é muito difícil e 
raramente necessária em aplicações químicas. Normalmente estamos interessados na 
razão de potência de dois pacotes relacionados. 
Se estamos interessados em determinar a energia absorvida pela amostra, não 
basta correlacionar P a Pf, pois a potência do feixe é perdida por um mecanismo diferente 
do de absorção da amostra. Para eliminar essas perdas redundantes, o potencial 
emergente da célula de amostra deve ser comparado com a mesma ou com a mesma célula 
que contém a substância de referência. Em termos de impurezas de absorção e índice de 
refração, o conteúdo da cubeta de referência deve ser o mais semelhante possível à 
amostra. Se a faixa de mediçãofor estendida para uma faixa de comprimento de onda mais 
estreita, a dispersão deve ser semelhante à amostra. O índice de refração é importante 
porque determina a quantidade de perda devido à reflexão na superfície interna da cubeta. 
 
 
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