Absorbância

Absorbância, também chamada de absorvância, é a capacidade intrínseca dos materiais em absorver radiações em frequência específica. Usualmente, tal propriedade é empregada na análise de soluções em química analítica.

Em espectroscopia, a absorbância ( $A\,$ ) é definida como

A_{\lambda }=\log _{10}\left({\frac {I_{0}}{I}}\right)

onde $I\,$ é a intensidade da luz com um comprimento de onda específico $\lambda \,$ e que é passada por uma amostra (intensidade da luz transmitida) e $I_{0}\,$ é a intensidade da luz antes que entre na amostra (intensidade da luz incidente).

As medidas de absorbância são frequentemente usadas em química analítica, já que a absorbância é proporcional à espessura de uma amostra e a concentração da substância nesta, em contraste à transmitância ${\frac {I}{I_{0}}}$ , a qual varia exponencialmente com a espessura e a concentração. (Ver a lei de Beer-Lambert).^[1]

Explicação

Ao se incidir luz em um material, fótons de determinados comprimentos de onda serão absorvidos quando estes possuem a energia correspondente à diferença entre dois níveis energéticos dos átomos ou moléculas que estão atravessando. A energia é transferida para o material, e o feixe incidente sofre diminuição do número de fótons por segundo naqueles comprimentos de onda, sendo portanto atenuado.^[2]

O termo absorção refere-se ao processo físico de absorver a luz, enquanto absorbância refere-se à quantificação matemática. Também, absorbância não mede sempre a absorção: se uma dada amostra é, por exemplo, uma suspensão (dispersão), parte da luz incidente irá de fato ser dispersada pelas partículas suspensas, e não propriamente absorvida. Absorbância somente contempla o raio de luz transmitido sobre a luz incidente, não o mecanismo pelo qual a intensidade da luz decresce. Apesar deste fato, absorbância pode ainda ser usada para determinar concentrações (de partículas) em alguns casos, sendo maior sua precisão quanto menor a interferência do espalhamento, uma vez que a luz transmitida levará em conta a fração absorvida e a fração dispersada (espalhamento de Rayleigh). Medidas de absorbância para quantificação de substâncias obtêm melhores resultados quando feitas em soluções diluidas.

Fora do campo da química analítica, a absorvância é algumas vezes definida como o logaritmo natural ao invés do logaritmo de base $10$ .

Embora a absorvância não tenha unidades verdadeiras, é frequentemente tratada em "Unidades de Absorvância" ou $AU$ .^[3]

Medição

Método

A medida da absorbância de uma substância é realizada em um espectrofotômetro. As medidas são usualmente realizadas em solução. Luz monocromática do comprimento de onda desejado atravessa uma cubeta contendo a amostra, e outro feixe idêntico de luz atravessa um branco, composto pela cubeta preenchida pelo mesmo solvente da amostra, porém sem a substância sendo analisada. Um detector mede a intensidade dos feixes transmitidos. Alguns equipamentos requerem que o branco seja medido antes da amostra, enquanto outros medem os dois simultaneamente. A comparação com o branco, garante que só será avaliada a absorbância relativa ao soluto de interesse, e a absorbância do solvente e as perdas por reflexões na cubeta serão descontadas.^[2] A absorbância é dada por:

$A=-log\left({\frac {I_{amostra}}{I_{branco}}}\right)$

Quanto maior for o comprimento atravessado pelo feixe (caminho ótico), maior será a absorbância, pois o feixe interagirá com mais partículas da substância atenuadora. Normalmente, utilizam-se cubetas padrão com comprimento interno de 1 cm.

Absorbância e transmitância

Como a absorbância é uma medida logarítmica de uma razão de intensidades luminosa, não possui dimensionalidade. O logaritmo em base 10 gera a seguinte relação:

Absorbância: −log₁₀(I/I_o)	Transmitância: I/I_o
0	1
0.1	0.79
0.25	0.56
0.5	0.32
0.75	0.18
0.9	0.13
1	0.1
2	0.01
3	0.001

Dessa maneira, uma absorção de 1 significa que 90% da luz está sendo atenuada. uma absorção de 2 implica atenuação de 99%.

Limites de medição

Boa parte dos equipamentos perdem a relação linear quando a absorbância é superior a 2 (1% de transmissão), e devem ser diluídas. Medidas de valores de absorbância menores que 0,0001 são de difíceis realização. A quantificação também é desaconselhada para soluções com concentrações superiores a 0,01Mol/L, devido a ocorrência de interações soluto-soluto que alteram a extensão da absorção.^[2] Neste caso também recomenda-se a diluição.

Espectro de absorção

Um espectrofotômetro também pode ser usado para se medir absorbância de uma amostra em diversos comprimentos de onda a intervalos regulares. O gráfico Absorbância x comprimento de onda (ou frequência ou número de onda) resultante é denominado espectro de absorção. O espectro de absorção pode ser utilizado para analisar todas as absorções realizadas pelo analito, selecionar quais os melhores comprimentos de onda para realização de medições, e na identificação de transições eletrônicas . A coloração da amostra está associada a seu espectro de absorção.^[2]

Ver também

Referências

↑ Lakowicz, Joseph R, Principles of fluorescence spectroscopy, 3ª edição, Springer, 2009. ISBN 978-0-387-46312-4 doi:10.1007/s00216-007-1822-x ISSN 1618-2642 Livro, ISSN 1618-2650 e-Livro (em inglês)
↑ ^a ^b ^c ^d SKOOG, WEST, HOLLER, CROUCH, Fundamentos de Química Analítica, Tradução da 8ª Edição norte-americana, Editora Thomson, São Paulo-SP, 2006.
↑ How to Make Your Next Paper Scientifically Effective". J. Phys. Chem. Lett. (4): 1578−1581. 2013. doi:10.1021/jz4006916 (em inglês)

Bibliografia

Raymond Chang, Físico-Química - 3.ed.: Para as Ciências Químicas e Biológicas, McGraw Hill Brasil, 2010 ISBN 8-563-30830-0
Donald Voet, Judith G. Voet, Charlotte W. Pratt, Fundamentos de Bioquímica - 4.ed.: A Vida em Nível Molecular; Artmed Editora, 2014, ISBN 8-582-71066-6
Srinivasan Damodaran | Kirk L. Parkin | Owen R. Fennema, Quimica de Alimentos de Fennema, Artmed, 2010 ISBN 8-536-32334-5
Alessandra Nejar Bruno, Biotecnologia I: Princípios e Métodos, Artmed Editora, 2014 ISBN 8-582-71101-8
Robert White, Chromatography/Fourier Transform Infrared Spectroscopy and its Applications, CRC Press, 1989 ISBN 0-824-78191-0 (em inglês)
Frank H. Stephenson, Calculations for Molecular Biology and Biotechnology: A Guide to Mathematics in the Laboratory 2e , Academic Press, 2010 ISBN 0-123-75691-X (em inglês)
Randy D. Down, Jay H. Lehr, Environmental Instrumentation and Analysis Handbook, John Wiley & Sons, 2005 ISBN 0-471-47332-4 (em inglês)
Franklin H. Farmer, Olin Jarrett, Clarence A. Brown, United States. National Aeronautics and Space Administration. Scientific and Technical Information Branch, Visible absorbance spectra: a basis for In Situ and passive remote sensing of phytoplankton concentration and community composition, National Aeronautics and Space Administration, Scientific and Technical Information Branch, 1983 OCLC 9839377 - Biblioteca Digital HathiTrust’s NASA (em inglês)