Fotometria e reflectometria

Fotometria

Fotometria é a medição da luz absorvida na faixa de ultravioleta (UV) a luz visível (VIS) a infravermelha (IV). Esta medida é usada para determinar a quantidade de um analito em uma solução ou líquido. Fotômetros utilizam uma fonte de luz específica e detectores que convertem a luz que é passada por uma solução de amostra em um sinal elétrico proporcional. Esses detectores podem ser, por exemplo, fotodiodos, fotorresistores ou fotomultiplicadores. A fotometria usa a lei de Beer–Lambert para calcular coeficientes obtidos a partir da medida de transmitância. Uma correlação entre absorbância e concentração de analito é, em seguida, estabelecida por uma função de calibração específica do teste para obter medições altamente precisas.

A fotometria é uma análise quantitativa amplamente usada em laboratórios de pesquisa para determinar as quantidades de compostos inorgânicos e orgânicos em soluções e outros líquidos. A fotometria também tem amplas aplicações industriais na determinação de contaminantes em água potável e água residual, análise de nutrientes no solo, amostras de alimentos e bebidas, composição de materiais de construção e muitas outras áreas.

Estrutura e funcionamento do fotômetro

Os componentes de um fotômetro típico incluem uma fonte de luz, o monocromador, a amostra e um detector. As fontes de luz podem ser lâmpadas halógenas de tungstênio (fonte de luz comumente usada para análises na faixa de luz visível) ou LEDs. Para medições na faixa UV-Visível, pode ser usada uma lâmpada de arco de xenônio. O monocromador filtra a luz irradiada pela fonte de luz para permitir que passe apenas um espectro bem estreito. Em seguida, a luz passa pela cubeta ou pela célula que contêm a amostra. Com base na quantidade do analito (ou um corante derivado dele) que está presente na solução da amostra, uma parte da luz é absorvida pela solução e o restante é transmitido. A luz transmitida é dirigida para os detectores, que produzem uma corrente elétrica proporcional à intensidade da luz.

Lei de Beer–Lambert

A lei de Beer–Lambert, também conhecida como lei de Beer, estabelece que a quantidade de luz absorvida por uma amostra é diretamente proporcional à concentração de analito presente na mesma e ao comprimento do caminho óptico através da amostra. “Amostra” neste contexto significa o analito propriamente dito (medição direta) ou um corante derivado do analito (quando se usa reagentes ou kits). A relação é descrita pela fórmula:

A = elc

onde

A = absorbância da amostra l = comprimento do caminho óptico (cm) c = concentração do analito (M) e = coeficiente de extinção molar (M-1cm-1)

O espectrofotômetro mede a intensidade da luz antes e depois de passar através de uma solução e a relaciona à transmitância (T) pela equação a seguir:

Transmitância(T)=It/Io

It e Io são a intensidade de luz antes e depois de passar pela solução, respectivamente. A transmitância é relacionada à absorbância pela equação:

Absorbância(A)=−log(T)

Reflectometria

Reflectometria (também conhecida como fotometria de remissão) é uma técnica analítica não destrutiva que usa a reflexão da luz por superfícies e interfaces para medir características, como intensidade da cor, espessura do filme e índice de refração.

Assim como com outros fotômetros, os principais elementos dos reflectômetros incluem uma fonte de luz, tipicamente LEDs de longa duração de comprimentos de onda específicos, as quais são focadas na superfície de uma amostra por um sistema de lentes, e a luz refletida é medida pelos detectores.

Com frequência, os reflectômetros são projetados para medir características físicas de superfícies, como alterações de cor em uma tira de teste. Nesta abordagem, uma amostra pode ser colocada em uma tira de teste e seu valor de remissão (REM) pode ser comparado com controles e padrões adequados. Assim como na fotometria, a diferença de intensidade entre a luz emitida e a refletida permite uma determinação quantitativa da concentração de analitos específicos.

A reflectometria é comumente usada em aplicações industriais como um método rápido e sensível para quantificar diversos parâmetros orgânicos e inorgânicos em amostras de água, alimentos, bebidas e ambientais, bem como outros usos diversos, como análise da superfície de materiais de construção e quantificação da cor da pele.

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