ESPECTROSCOPIA NO INFRAVERMELHO

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ESPECTROSCOPIA NO INFRAVERMELHO: FUNDAMENTOS E APLICAÇÕES EM CIÊNCIAS FARMACÊUTICAS
A radiação eletromagnética é uma forma de energia que se propaga no espaço como onda, a uma enorme velocidade. É uma combinação de dois vetores, perpendiculares entre si. Uma das composições, é o campo elétrico e outra, o campo magnético, associado.
Pode ser descrito por um gráfico de oscilação de uma onda. “Lâmbida” – comprimento de onda de máxima absorção, amplitude e frequência – em que completa um ciclo. Sempre expresso em Hz. 
A RE revela características ondulatórias e corpusculares, que diz respeito ao comportamento dual da luz (possibilidade de descrever fenomenos físicos, quando a RE se comporta como uma onda, são fenômenos ondulatórios, como reflexão, refração, interferência, difração e polarização da luz. E alguns casos onde a RE se comporta como partículas, que é muito útil para descrição de emissão e absorção. 
A equação de planck nos mostra que: quando há aumento no comprimento de onda, a energia do feixe luminoso, tende a ser menor e vice-versa. Fóton de Uv possui comprimento de onda menor e por isso, é mais energética. Por isso, a radiação UV é ionizante, por conta da grande intensidade de radiação ionizante, pode implicar na replicação celular e causar danos ao organismo. 
Essa imagem abaixo mostra uma visão ampla da radiação eletromagnética, comprimento de onda, energia contida em pacote de fótons e frequência. Radiações com comprimentos de onda de 103 são quase do tamanho de um campo de futebol, por exemplo. 
Os resultados são expressos em número de onda e não em comprimento de onda. Para os estudos que interessam as ciências farmacêuticas, sempre no infravermelho médio, ou seja, 4000 a 400 cm-1 . 
FUNDAMENTOS DA INTERAÇÃO DA RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA COM A MATÉRIA
Quando a RE inside sobre a matéria, podem acontecer transições entre estados energéticos. Assim, de acordo com a quantidade de energia, as transições podem ser divididades em eletrônicas, vibrancionais e rotacionais. A que tem mais relação com a técnica de UV/VIS é a transição eletrônica, as de fluorescências também. No infravermelho, são as vibracionais. No UV/VIS, irradiamos uma solução contendo analito, com fótons nessa região, ocasionando mudança no estado dos eletrons. Já os feixes de fótons do infravermelho, não causam esse tipo de mudança, ao interagir com a molécula, altera o grau de vibração das ligações entre os átomos que compõe a molécula. 
As transições ocorrem em subníveis eletrônicos. toda vez que inside sobre uma molécula, causa transições eletrônicas, não apenas em subníveis eletrônicos, mas, altera a conformação de estado fundamental, para excitado, saindo do E0, para E1 e podem avançar pelos subníveis. NO UV, a magnitude ainda é maior, saindo do E0, para E2, podendo também avançar nos subníveis, comprovando o que foi dito no início da aula, que o UV tem menor comprimento de onda, mas são mais energéticos, e uma vez que essa energia é transferida para a matéria, pode observar no gráfico abaixo que há maior transferência para os elétrons e dar maiores saltos eletrônicos.
A radiação de IR tem maior comprimento de onda, menor energia, e as alterações são mudanças em estados vibracionais. A técnica de IR se baseia em insidir radiação p0 em uma amostra (causa mudanças no estado vibracional) e parte da radiação é transmitida.
ESPECTROSCOPIA NA REGIÃO DO IV
Por que quando inside radiação IV em materiais, causa aumento da temperatura? Ocorre devido ao aumento no grau de agitação das moléculas.
Quando tem moléculas com dipolo =0, não há absorção no IV. Então, deve observar a absorção e transmissão em moléculas com dipolo diferente de 0. A água possui 1 átomo oxigênio, que possui eletronegatividade maior que os átomos de hidrogênio, o efeito indutivo do oxigênio desloca as nuvens eletrônicas para si, e gera momento de dipolo, por isso a água é polar.
MODOS DE VIBRAÇÃO
INTERPRETAÇÃO BÁSICA DO ESPECTRO
No eixo da abcissa tem o número de onda (de 4000 – 400 cm-1) e na ordenada tem o valor de transmitância ou absorbância. Devemos observar a posição da banda espectral (frequência de absorção), intensidade da absorção e formato das bandas.
Cada molécula tem um padrão específico de absorção. 
INSTRUMENTAÇÃO
Fonte de luz – liberam fotons na região do IV
Divisor de feixes – elemento ótico que faz passar a onda eletromagnética e divide em dois caminhos diferentes: uma que vai em direção ao espelho plano fixo e outra em direção a espelho plano móvel. Quando a radiação toca os espelhos, volta para o divisor de feixes e “toma um novo caminho”, em direção a amostra e o detector. Atravessa a amostra, tem transmitância e absorção e a radiação transmitida, chega ao fóton detector. 
Os espelhos vão se movendo, e há formação de interferências construtivas e destrutivas, que resulta em um gráfico de interferências. 
O método de transmissão se baseia no produto da intensidade que é transmistida; o preparo de amostro é trabalhoso. De reflexão (ATR) expressão em absorbância e não em transmitância.
NO ATR não precisa fazer a pastilha, mas é um método caro, porque o cristal não pode ser arranhado, pelo alto custo. Precisa de distribuição homogenea sobre o pó ou liquido, senão o espectro não sai bom. Dentro do detector tem insidencia de feixe IV que toca a amostra, uma reflete e toca o cristal, sendo um procedimento repetitivo, no final, tem um feixe de fotons que interagiu com a amostra e vai para o detector, isso é multireflexão. Antigamente os detectores tinham uma única reflexão, ou seja, tocava a amostra e ia direto para o detector, isso gerava um grande problema, pois amostras que possuiam grande reflexão, não podiam ser analisadas. As diferenças nos resultados são visíveis, na detecção única, o sinal é fraco e difícil de interpretar.
APLICAÇÕES DE IV 
Alguns espectrometros apresentam a capacidade de ligar no dispostivo ATR, uma fibra ótica. Assim, substui o monitoramento de AAS, de cromatografia liquída, para IR, que é mais simples de operar. Observou-se que tem uma banda espectral que é sensível a concentração do analito, então, quanto mais o comprimido de AAS está dissolvido no meio, menor é a intensidade de absorção da banda. 
Neste último exemplo, o principio do método é que as vibrações das ligações cis e trans, ocorrem em diferentes regiões espectrais, não interferindo uma na outra.
 
MAPA CONCEITUAL