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Universidade Federal do Oeste da Bahia Centro das Ciências Exatas e das Tecnologias Disciplina: Química Analítica Instrumental Prof. Dr. Jonatas Gomes da Silva Aluna: Mariane Miclos Monteiro INFRAVERMELHO Introdução A radiação eletromagnética é uma forma de energia que é transmitida através do espaço a velocidades enormes. É possível denominar a radiação eletromagnética nas regiões do UV/visível e algumas vezes no infravermelho (IV) de luz. A radiação eletromagnética pode ser descrita como uma onda com propriedades como comprimento de onda, frequência, velocidade e amplitude. E por não ser como as ondas sonoras, a radiação eletromagnética não requer nenhum meio transmissor, dessa forma, ela se propaga rapidamente através do vácuo. Sendo um tipo de radiação eletromagnética, o infravermelho é uma radiação não ionizante na porção invisível do espectro eletromagnético que está adjacente aos comprimentos de ondas longos, ou final vermelho do espectro da luz visível. Ela foi descoberta em 1800 por William Herschel, um astrônomo inglês de origem alemã. Ele colocou um termômetro de mercúrio no espectro obtido por um prisma de cristal com o a finalidade de medir o calor emitido por cada cor. Dessa forma, ele descobriu que o calor era mais forte ao lado do vermelho do espectro, observando que ali não havia luz. E essa foi a primeira experiência que demonstrou que o calor pode ser captado em forma de imagem, como acontece com a luz visível. De acordo com seus efeitos biológicos, a radiação IV é dividida em três categorias, a radiação infravermelha curta, média e longa. Os primeiros trabalhos com os diferentes tipos de radiação IV, relatavam diferenças entre as formas de ação biológicas do infravermelho curto e médio/longo (Dover et al., 1989). Acreditava-se que a radiação curta penetrava igualmente na porção https://pt.wikipedia.org/wiki/Radia%C3%A7%C3%A3o_n%C3%A3o_ionizante https://pt.wikipedia.org/wiki/Radia%C3%A7%C3%A3o_n%C3%A3o_ionizante https://pt.wikipedia.org/wiki/Eletromagn%C3%A9tico https://pt.wikipedia.org/wiki/William_Herschel https://pt.wikipedia.org/wiki/Term%C3%B4metro_de_merc%C3%BArio https://pt.wikipedia.org/wiki/Espectro_(f%C3%ADsica) profunda da pele sem causar aumento marcante na temperatura da superfície do epitélio, enquanto que a maior parte da energia do infravermelho médio/longo era absorvida pela camada superior da pele e frequentemente causasse efeitos térmicos danosos, como queimaduras térmicas ou a sensação de queimação (relato de pacientes). Mas alguns anos depois, uma nova visão do infravermelho médio/longo foi apresentada demonstrando que todas as faixas da radiação infravermelha possuem efeitos biológicos de regeneração celular. Absorção no infravermelho Quando absorvem radiação no infravermelho, as moléculas são excitadas para atingir um estado de maior energia. Assim como outros processos de absorção, a absorção no infravermelho é um processo quantizado, e além disso, uma molécula absorve apenas frequências selecionadas de radiação do infravermelho. No processo de absorção são absorvidas as frequências de radiação no infravermelho que equivalem às frequências vibracionais naturais da molécula em questão, e a energia absorvida serve para aumentar a amplitude dos movimentos vibracionais das ligações na molécula. Mas, nem todas as ligações em uma molécula são capazes de absorver energia no infravermelho, mesmo que a frequência da radiação seja exatamente igual à do movimento vibracional. Apenas as ligações que têm um momento de dipolo que muda como uma função do tempo são capazes de absorver radiação no infravermelho. Ligações simétricas, como as do H2 ou Cl2, não absorvem radiação no infravermelho. Para transferir energia, uma ligação deve apresentar um dipolo elétrico que mude na mesma frequência da radiação que está sendo introduzida. O dipolo elétrico oscilante da ligação pode, então, acoplar-se com o campo eletromagnético da radiação incidente, que varia de forma senoidal. Assim, uma ligação simétrica que tenha grupos idênticos ou praticamente idênticos em cada ponta não absorverá no infravermelho. Usos do espectro no infravermelho Como cada tipo de ligação tem sua própria frequência natural de vibração, e como dois tipos idênticos de ligações em dois diferentes compostos estão em dois ambientes levemente diferentes, os padrões de absorção no https://pt.wikipedia.org/wiki/Epit%C3%A9lio infravermelho, ou espectro infravermelho, em duas moléculas de estruturas diferentes nunca são exatamente idênticos. Apesar de as frequências absorvidas nos dois casos poderem ser iguais, nunca os espectros infravermelhos (os padrões de absorção) de duas moléculas diferentes serão idênticos. Dessa forma, o espectro infravermelho pode servir para moléculas da mesma forma que impressões digitais. Quando se comparam os espectros infravermelhos de duas substâncias que se acredita serem idênticas, pode-se descobrir se elas são, de fato, idênticas. Se os espectros infravermelhos coincidirem pico a pico (absorção a absorção), na maioria das vezes as duas substâncias serão idênticas. Outro uso do espectro infravermelho é fornecer a informação estrutural de uma molécula. As absorções de cada tipo de ligação são, em geral, encontradas apenas em certas pequenas regiões do infravermelho vibracional. Uma pequena faixa de absorção pode ser definida para cada tipo de ligação, fora dessa faixa, as absorções normalmente se devem a algum outro tipo de ligação. Preparo de amostras Para a obtenção do espectro infravermelho, deve-se colocar o composto em um recipiente de amostra ou cela. Na espectroscopia no infravermelho, isso é um problema. Vidros e plásticos absorvem muito em quase toda essa região do espectro. As celas devem ser construídas a partir de substâncias iônicas, normalmente cloreto de sódio, mas são úteis em uma faixa de 4000 a 400 cm- 1. Placas de cloreto de sódio são mais usadas por causa de seu custo mais baixo, mas seu uso em espectroscopia vai de 4000 a 650 cm-1. O cloreto de sódio começa a absorver em 650 cm-1, e qualquer banda com frequências mais baixas que isso não será observada. Como poucas bandas importantes aparecem em menos de 650 cm-1, as placas de cloreto de sódio são mais comuns na espectroscopia no infravermelho. Espectrômetro O equipamento que obtém o espectro de absorção no infravermelho de um composto é chamado de espectrômetro de infravermelho ou, mais precisamente, espectrofotômetro. Dois tipos de espectrômetros de infravermelho são bastante utilizados em laboratórios químicos: instrumentos dispersivos e de transformada de Fourier (FT). Os dois oferecem espectros de compostos em uma faixa comum de 4.000 a 400 cm-1. Mas, apesar de os dois produzirem espectros praticamente idênticos para um composto qualquer, espectrômetros de infravermelho FT produzem o espectro muito mais rapidamente do que os instrumentos dispersivos. Aplicações do infravermelho - Pode ser usada para detectar a temperatura de objetos distantes, sendo muito útil à astronomia. - Os controles remotos enviam as informações aos respectivos receptores por meio da radiação infravermelha. - As fotografias térmicas são utilizadas na medicina para diagnosticar a aterosclerose (bloqueio dos vasos sanguíneos). Isso é possível porque a região mal irrigada apresenta menor temperatura, emitindo menos radiação infravermelha do que as regiões irrigadas normalmente. - Além disso, lâmpadas de emissão no infravermelho são de uso tradicional na área de fisioterapia sendo utilizadas em tratamentos fitoterápicos tanto de doenças crônicas (artrites e tendinites) como em traumatismos. - Mas apesar da radiação infravermelha poder ser transmitida, refletida ou penetrar no material, ela só produz efeito terapêutico quando é absorvida pela pele. A radiação no infravermelhopróximo pode penetrar alguns centímetros em tecidos biológicos, contudo, grande parte da radiação é absorvida pela pele devido a grande quantidade de água presente. - Os efeitos fisiológicos advindos da radiação infravermelha podem se apresentar nas seguintes formas: - vasodilatação cutânea: o calor gerado pela radiação gera a liberação de substâncias vasodilatadoras (histamina dentre outros) promovendo a dilatação dos vasos sanguíneos. - Aumento do metabolismo: o aumento da temperatura cutânea promove maior irrigação levando ao aumento do metabolismo. https://www.ecycle.com.br/categoria/consumo-e-producao/residuos/lampadas/ - Alterações crônicas: apesar de todos os benefícios do uso do infravermelho para fins terapêuticos, sua aplicação prolongada e excessiva pode causar a destruição de hemácias. Referências C., H. D. Análise Química Quantitativa, 9ª edição. São Paulo, SP: Grupo GEN, 2017. 9788521634522. Disponível em: https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/9788521634522/. Acesso em: 2021 ago. 26. Skoog, D. A.; West, D. M.; Holler, F. J.; Crouch, S. R. Fundamentos de Química Analítica: Tradução da 9ª edição norte-americana. São Paulo, SP: Cengage Learning Brasil, 2015. 9788522121373. Disponível em: https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/9788522121373/. Acesso em: 2021 ago. 26. ECYCLE. Radiação Infravermelha. Disponível em: https://www.ecycle.com.br/radiacao-infravermelha/. Acesso em: 26 ago. 2021.
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