Questão de Química — Equipamentos e Técnicas Básicas — FGV 2021

Espectrometria de absorção molecular: princípio de funcionamento

Gabarito: letra C. O espectrofotômetro de absorção molecular (UV-VIS) mede a resposta do composto químico quando exposto a ondas variadas — ou seja, a varredura de diferentes comprimentos de onda na região do ultravioleta e do visível —, e não a uma faixa fixa. A alternativa C é a correta porque o equipamento opera com fonte contínua e seleciona comprimentos de onda ao longo de um intervalo, permitindo identificar o comprimento de onda de máxima absorção da substância.

A espectrometria de absorção molecular é uma técnica de análise instrumental baseada na interação da radiação eletromagnética com a matéria. O princípio fundamental é a Lei de Beer-Lambert, que relaciona a absorbância (A) com a concentração (c) da espécie absorvente, o caminho óptico (b) e a absortividade molar (ε): $A = \varepsilon \cdot b \cdot c$. O equipamento mede a quantidade de luz absorvida pela amostra em função do comprimento de onda.

O termo "absorção molecular" refere-se à absorção de fótons por moléculas, que promove transições eletrônicas (elétrons de valência) e vibracionais. Diferentemente da espectrometria atômica (que mede átomos isolados), a absorção molecular ocorre em bandas largas, pois as moléculas possuem muitos níveis de energia vibracional e rotacional associados a cada estado eletrônico.

A faixa de comprimentos de onda utilizada na absorção molecular é tipicamente o ultravioleta-visível (UV-VIS), que abrange aproximadamente de 190 nm a 800 nm. O equipamento, chamado espectrofotômetro UV-VIS, possui uma fonte contínua (lâmpada de deutério para UV e lâmpada de tungstênio para o visível), um monocromador que seleciona o comprimento de onda desejado, um porta-amostra e um detector. O operador pode varrer o espectro, variando o comprimento de onda, para obter o espectro de absorção da substância.

A alternativa C é a correta porque o equipamento varre diferentes comprimentos de onda — ou seja, expõe a amostra a ondas variadas — e não a uma única faixa fixa. As alternativas A, B e E citam faixas específicas (visível, invisível, ultravioleta), mas o princípio de funcionamento envolve a varredura de um intervalo, não a restrição a uma faixa. A alternativa D (raio-X) está incorreta porque a absorção molecular não utiliza raios-X; essa radiação é usada em técnicas como difração de raios-X ou fluorescência de raios-X, que envolvem transições de elétrons internos, não transições moleculares.

Alternativa A — ❌ Incorreta

A alternativa afirma que o equipamento mede a resposta quando exposto a ondas no espectro visível. Embora o espectrofotômetro UV-VIS opere na região do visível (e também no UV), o princípio de funcionamento não se restringe a essa faixa: o equipamento varre um intervalo de comprimentos de onda, incluindo o ultravioleta. A banca tenta confundir o candidato ao citar uma faixa específica, mas o correto é a varredura de ondas variadas.

Alternativa B — ❌ Incorreta

A alternativa menciona "espectro invisível", termo vago e não técnico. O espectro eletromagnético é contínuo, e a região de interesse para absorção molecular é o UV-VIS, que inclui tanto o visível quanto o ultravioleta (este último invisível ao olho humano). No entanto, a expressão "espectro invisível" não corresponde a uma faixa definida e não descreve o princípio de funcionamento do equipamento, que opera com varredura de comprimentos de onda.

Alternativa C — ✅ Correta ⟵ GABARITO

A alternativa correta afirma que o equipamento mede a resposta do composto quando exposto a ondas variadas. Isso reflete o princípio de funcionamento do espectrofotômetro UV-VIS: a fonte contínua emite radiação em uma ampla faixa, e o monocromador seleciona comprimentos de onda específicos, permitindo a varredura do espectro. A amostra é exposta a diferentes comprimentos de onda, e o equipamento registra a absorbância em cada um, gerando o espectro de absorção. Essa varredura é essencial para identificar o comprimento de onda de máxima absorção, utilizado para quantificação.

Alternativa D — ❌ Incorreta

A alternativa cita raios-X, que são radiações de alta energia e comprimento de onda muito curto (da ordem de 0,01 a 10 nm). A absorção molecular não utiliza raios-X; essa radiação é empregada em técnicas como difração de raios-X (para determinação de estruturas cristalinas) e fluorescência de raios-X (para análise elementar). A absorção molecular envolve transições eletrônicas de valência, que ocorrem na região do UV-VIS, não em raios-X.

Alternativa E — ❌ Incorreta

A alternativa cita apenas o espectro ultravioleta. Embora o UV seja uma das regiões utilizadas na absorção molecular, o equipamento também opera no visível. A restrição a uma única faixa (UV) não descreve o princípio de funcionamento, que envolve a varredura de ondas variadas (UV e visível). A banca tenta induzir o candidato a escolher uma faixa específica, mas o correto é a varredura de comprimentos de onda.

Gabarito: letra C.