5- Espectrofotometria Infravermelho

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Espectrometria
no Infravermelho
Análise Instrumental
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Conceito
O sol bombardeia uma ampla faixa de raios carregados de energia. Nossos olhos somente detectam um dos componentes da radiação solar; o restante é invísivel.
Radiação visível (luz branca) que é composta de uma mistura de cores – prisma – revelam várias cores.
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A radiação infravermelha é um importante componente da porção invisível dos raios emitidos pelo sol.
Ambas radiações visível e invisível são formas de energia eletromagnética.
Infravermelho próximo (near) – 14290 a 4000 cm-1
Infravermelho distante (far) – 700 a 200 cm-1
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Interações do infravermelho
A radiação infravermelha é absorvida por moléculas orgânicas ou outras moléculas, causando uma vibração.
Oooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooo
o
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A quantidade de energia para estirar uma ligação depende da força de ligação e da massa dos átomos ligados (modelo oscilador):
onde:  ... frequência;
 f ... constante da força de ligação;
 m1, m2 ... massa dos átomos 1 e 2;
Lei de Hooke
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Deformações
+
-
-
Deformação axial simétrica
Deformação axial assimétrica
Deformação angular
simétrica no plano
Deformação axial simétrica
Deformação axial assimétrica
Deformação angular
simétrica no plano
Deformação angular
simétrica no plano
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Os espectrometros infravermelhos podem ser:
a) monofeixe;
b) duplo feixe;
c) transformada de Fourier (interferômetro);
d) laser.
Espectrometros
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Espectrofotômetro infravermelho de duplo feixe
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Utilização de referências:
Previne que flutuações da energia elétrica da saída da fonte afetem os resultados finais;
Previne a influência de variações no resultado final devido ao fato de que a fonte não necessariamente emite a mesma intensidade de luz para todos os comprimentos de onda; 
Permite que os efeitos do solvente sejam cancelados. 
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Princípio de Funcionamento do Equipamento FTIV
Gerando o interferograma
A medida é feita pela diferença de energia de entrada e saída
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Fonte: Emite radiação infravermelha na faixa de número de ondas de interesse.
(varre o espectro em vários comprimentos de onda)
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O feixe de infravermelho parte da fonte e é defletido em um espelho. O espelho guia o feixe dentro do interferômetro onde a mensagem espectral é formada.
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O feixe de infravermelho sai do interferograma e é defletido por um par de espelhos antes de chegar ao detector. O detector produz um sinal elétrico em resposta à mensagem da radiação recebida por ele.
Ex: Termopar
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Um interferograma é gerado por registro da quantidade de radiação que chega ao detector todo tempo. Nós chamamos isso de “ interferograma de fundo” porque ele mostra a energia passando através dos componentes do banco ótico.
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A amostra é então colocada no caminho do feixe de infravermelho. A radiação infravermelha é absorvida pela amostra.
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Quando a amostra absorve alguma quantidade de radiação, a quantidade que chega ao detector é reduzida. Essa redução de intensidade do interferograma, mostra a quantidade de radiação infravermelha que chega ao detector.
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O laser produz uma única freqüência de luz vermelha que segue o mesmo caminho da radiação infravermelha. O laser calibra o instrumento internamente.
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As informações contidas nos interferogramas de fundo (background) e da amostra são transmitidas ao computador, onde são processadas, produzindo-se assim o espectro.
 Vantagens do FTIV:
 Mais barato que os convencionais com monocromador;
 Mais rápido;
 Maior sensibilidade.
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Gases
Gases ou líquidos com baixo ponto de ebulição: célula evacuada.
Técnica de fase vapor: necessária elevada pressão de vapor – células aquecidas
Espectros na saída de cromatógrafo de fase gasosa e analisador termogravimétrico (TGA) – equipamentos de varredura rápida.
Preparação da amostra
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Líquido (puro ou solução)
Líquidos puros: placas sem espaçadores – produzindo filmes (1 a 10 mg de amostra)
Líquidos voláteis: células fechadas com espassadores muito finos.
Soluções são manuseadas em células de espessura de 0,1 a 1 mm.
Placas: NaCl, AgCl
Solvente para as soluções: tetracloreto de carbono ou tetracloreto de carbono/dissulfeto de carbono.
Obs.: Necessário usar o solvente ou a placa como referência. E que seja transparente na região de interesse. Os solventes não podem reagir quimicamente com o soluto.
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Sólidos
Pulverizados: 2 a 5 mg de amostra  2 gotas de Nujol ou Fluorolube – colocar entre duas placas de sal.
Disco prensado (pastilhas): 0,5 a 1,0 mg de amostra mais 100 mg de KBr – moagem em ágata – prensagem (700 a 1050 Kg/cm2) – pastilhas de 0,5 a 1,5 mm de espessura.
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Técnica de depósito de filme sólido: O material é depositado por evaporação do solvente a partir de uma solução ou por resfriamento de uma massa fundida de microcristais ou filme vítreo – resinas e plásticos.
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Acoplamentos de Técnicas
Infravermelho e Cromatografia gasosa e líquida
Infravermelho e Espectrômetro de massa
Infravermelho e Analisador Termogravimétrico
Infravermelho e Microscópio Ótico
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Interpretação dos Espectros
O espectro deve ser resolvido e de razoável intensidade.
O espectro deve ser de um composto razoavelmente puro.
Equipamento devidamente calibrado.
O método de preparo da amostra deve ser identificado.
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Comparar com padrões encontrados na literatura.
Extrapolação de resultados a partir de moléculas simples.
Informações para montagem de estruturas moleculares.
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As absorções em moléculas orgânicas
estão registradas em números de onda (cm-1):
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Interpretação de espectros: 
4000 a 1300 cm-1 região em que aparecem OH, NH e C=O
1850-1540 cm-1 – ligação C=O (principalmente entre 1700 e 1800 cm-1)
1600-1300 cm-1 – esqueleto aromático e de heteroaromáticos
1300-909 cm-1 – impressão digital, característico de cada composto, interpretação difícil
Ausência de bandas entre 909 – 605 cm-1 (via de regra) não possui anéis aromáticos
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Número de onda característico
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 Técnica largamente utilizada tanto na indústria
quanto na pesquisa científica;
 Técnica rápida e confiável para medidas, controle de qualidade e análises dinâmicas;
 Medindo-se a uma freqüência específica ao longo do tempo, mudanças no caráter ou na quantidade de uma ligação em particular podem ser medidas;
Usos e aplicações
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Avaliar a eficiência de uma modificação química.
X.F. Sun et al. / Bioresource Technology 95 (2004) 343–350