Capitulo 5a Análise instrumental

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Capítulo 5
 
 
 
 
 
 	
Espectrometria no Infravermelho
INTRODUÇÃO
Região do Infravermelho
	3,8 x 1014 Hz	1,2 x 1014 Hz	6,0 x 1012 Hz	3,0 x 1011 Hz
	 	 	 	 
	0,78 m	2,5 m	50 m	1000 m
	(780 nm)	 	 	(5 x 105 nm)
				
	14000 cm-1	4000 cm-1	200 cm-1	10 cm-1


	INFRAVERMELHO
PRÓXIMO
(NIR)	INFRAVERMELHO
MÉDIO
(MID)	INFRAVERMELHO
AFASTADO
(FAR-IR)

região mais utilizada nos métodos analíticos
P0
P
(a)Transmitância (T)
(b) Absorbância (A)
Espectrometria de absorção molecular no IV

Lei de Beer
A =  b C
Espectros de absorção molecular – IV médio
Espectro de absorção no IV de filme de poliestireno
Aplicações da espectroscopia no IV médio
Análises quantitativas e qualitativas
Análises qualitativas  identificação de compostos orgânicos  espectros no IV médio  complexos  numerosos máximos e mínimos
na maior parte dos compostos orgânicos  espectros podem ser considerados a sua “impressão digital”  identificação qualitativa  mais precisa e com aplicação mais ampla que UV/VIS
Análises quantitativas  elevada seletividade do método
determinação da concentração de uma dada espécie presente numa mistura complexa com poucos ou nenhuma etapa preliminar de separação
Análises por CG/IV  espectroscopia no IV acoplada à cromatografia gasosa
Cromatografia gasosa  separação dos componentes de uma mistura
Espectroscopia IV  identificação de cada componente
Absorção da radiação no infravermelho
Radiação IV  não é suficientemente energética para provocar as transições eletrônicas observadas com a radiação UV/VIS

absorção restrita a espécies moleculares para as quais existam diferenças de energia entre os níveis vibracionais e rotacionais

apenas transições vibracionais e rotacionais
Além disso  absorção radiação IV  alteração no momento de dipolo da molécula associado aos movimentos vibracionais e/ou rotacionais da mesma
Ex:
1)	H  Cl			  molécula polar
		
momento de dipolo:
 diferença de carga dos átomos + 	distância interatômica
Como a molécula vibra  flutuação regular no momento de dipolo
Se a frequência da radiação for idêntica à frequência de vibração da molécula  absorção da radiação  transferência de energia para a molécula  alteração da amplitude de vibração molecular  alteração no momento de dipolo
+ -
2)	O2, N2 ou Cl2  distribuição homogênea de carga 
		
	mesmo com vibração e rotação dos átomos

não apresentam dipolo  moléculas apolares 

não absorvem radiação infravermelha
Transições rotacionais puras
 Envolvem energia muito baixa
radiação  > 100 m ou  < 100 cm-1 (IV afastado)
Níveis rotacionais  quantizados
Espectros de absorção
gases  região IV afastado  linhas discretas bem definidas
líquidos/sólidos  colisões intermoleculares e interações causam alargamento das linhas  espectro contínuo de linhas alargadas
Transições Vibracionais + Rotacionais
Radiação IV médio  fótons têm energia para promover transições vibracionais e rotacionais (ambas quantizadas)  maior parte das moléculas  Efoton = Evibracional + Erotacional 
Espectros de absorção
gases  série de linhas espaçadas próximas  existência de vários níveis rotacionais para cada nível vibracional
sólidos e líquidos  rotação molecular altamente restrita  espectro contínuo com picos ligeiramente alargados
Resumindo:
Condições para absorção da radiação IV
Energia da radiação (E = h) deve coincidir com a diferença de energia entre os estados vibracionais excitado e fundamental da molécula  frequência da radiação é idêntica à frequência de vibração molecular
A molécula deve apresentar momento de dipolo como consequência de seus movimentos vibracionais ou rotacionais
Vibrações Moleculares
Existem dois tipos de vibrações moleculares:
estiramento ou deformação axial
Envolve alterações na distância entre os átomos ligantes ao longo da ligação. Corresponde ao movimento rítmico ao longo do eixo da ligação de modo que a distância interatômica aumente e diminua alternadamente.
Simétrica
Assimétrica
deformações angulares
Correspondem a variações nos ângulos de ligação, seja internamente ao grupo de átomos seja deste grupo de átomos em relação à molécula com um todo (movimentos dos átomos fora do eixo de ligação
Vibrações de deformação angular
Simétrica fora do plano
Assimétrica no plano
Simétrica no plano
Assimétrica fora do plano
Balanço
Sacudida
Torção
Tesoura
Modelo mecânico das vibrações de estiramento
Aproximação:
modelo mecânico de duas massas conectadas por mola
F = - K y		(1)
sendo:	F = força restauradora
	K = constante de força da mola
Energia potencial (E)
	dE = - F dy			(2)
Substituindo (1) em (2)
	dE = K y dy			(3)
Integrando entre a posição de equilíbrio (y = 0) e y
(4)
Diagrama de energia potencial de um oscilador harmônico
O movimento da massa em função do tempo pode ser deduzido da 2a lei de Newton: 
F = m.a		(5)
(6)
Combinando-se as equações (1), (5) e (6)
(7)
Solução:	
y = A.cos (20t + b)		(8)
Da equação (7) tem-se:
(9)
(10)
Como 	 	equação (10) = equação (9)
(11)
sendo:	0 = freqüência do oscilador mecânico
A equação (11) pode ser modificada para descrever o comportamento de um sistema com duas massas:
	massa reduzida
(12)
Problema:
De acordo com o modelo a energia pode assumir qualquer valor que satisfaça à equação 
Porém os níveis vibracionais são quantizados  só assumem determinados valores de energia
Falha no modelo
Tratamento quântico das vibrações
Modelo oscilador harmônico considerando o caráter quantizado das vibrações:
sendo:	v = número quântico vibracional
	v = 0, 1, 2, 3, ..........
Combinando-se as equações (12) e (13), tem-se:
(13)
(14)
apenas certos valores discretos de energia podem estar associados à vibração quantizada
Transição vibracional (E)
Regras de seleção  teoria quântica só ocorrem as transições nas quais o número quântico vibracional varia de uma unidade
		v =  1
Níveis vibracionais  igualmente espaçados  um único pico de absorção é observado para uma dada vibração molecular
Energia vibracional
v = 0
v = 1
v = 2
v = 3
v = 4
v = 5
Diagrama de energia e os níveis vibracionais
Ex:
Transição  v = 0  v = 1		Transição  v = 1  v = 2
E = h 0
E = h 0
Transição  v = 2  v = 3		Transição  v = 3  v = 4
E = h 0
E = h 0
Quaisquer que sejam os níveis vibracionais envolvidos a energia envolvida na transição é a mesma

é também idêntica à energia prevista pelo modelo da mecânica clássica para a energia de vibração de duas massas fixas por uma mola

Em termos do número de onda (  )
_
Em termos do número de onda ()
sendo:	[] = cm-1
	[K] = N/m ou dina/cm
	[c] = m/s ou cm/s
	[] = kg ou g
OBS:
Ligações simples  K  3,0 x 102 – 8,0 x 102 N/m	(5,0 x 102 N/m)
Ligações duplas  K  1,0 x 103 N/m
Ligações triplas  K  1,5 x 103 N/m
Exercício:
Calcular o número de onda aproximado para os seguintes estiramentos:
(a) C – H
(b) F – H
sendo:	 = número de onda (cm-1) 
	c = velocidade da luz (cm/s) = 3,0 x 1010 cm/s
	K = constante de força da ligação (dina/cm)
	m1, m2 = massa dos átomos 1 e 2, respectivamente (g)
estiramento C – H
mC = 19,8 x 10-24 g	e mH = 1,64 x 10-24 g
OBS:
Na prática observa-se bandas associadas ao estiramento C – H na faixa de 3300-2850 cm-1  desvios podem ser associados a fenômenos não considerados na fórmula  interações entre os átomos de C e o resto da molécula e o tipo de hibridização do C
(b) estiramento F - H
mF = 31,2 x 10-24 g
F - H < C - H
na realidade F - H = 4138 cm-1 e C - H = 3050 cm-1
a constante de força (K) da ligação F - H é maior do que a da C – H

quanto maior a diferença entre a eletronegatividade do par de átomos, maior a constante de força da ligação
_
_
_
_
K = 9,479 x 105 dina/cm
A posição da banda no espectro pode ser usada para calcular a constante de força da ligação. Assim, para aligação H - F
Tratamento mecânica clássica ou mecânica quântica  oscilador harmônico  energia potencial do oscilador varia periodicamente com a variação na distância entre as massas

não descreve bem a vibração molecular:
quando os dois átomos se aproximam  repulsão coulômbica entre os núcleos  força que age na mesma direção da força restauradora  E aumenta mais rapidamente que o previsto pelo modelo do oscilador harmônico
quando a distância interatômica se aproxima daquela onde ocorre a dissociação dos átomos  decréscimo da força restauradora  decréscimo de E mais rapidamente que o previsto pelo modelo do oscilador harmônico

Oscilador anarmônico
Oscilador anarmônico 
Diagrama de energia potencial do oscilador anarmônico
OBS:
Para números quânticos (v) elevados  E torna-se menor  regra de seleção não é obtida rigorosamente  transições com v =  2 ou  3 são observadas  sobretons
 Sobretons  picos que aparecem a frequências duas a três vezes maiores que a frequência da vibração fundamental (pouco intensos)
Os espectros vibracionais podem se complicar devido à possibilidade de interações entre as diferentes vibrações da molécula  picos a frequências iguais à soma ou à diferença entre as frequências das vibrações fundamentais
Estimativa do número de vibrações fundamentais
Graus de liberdade de uma molécula =  graus de liberdade de seus átomos individualmente
Cada átomo  3 graus de liberdade  x, y, z
Molécula  3 N graus de liberdade
Movimentos da molécula:
translação  perda de três graus de liberdade 
rotação  perda de até três graus de liberdade 
vibrações dos átomos uns em relação aos outros 
Número de vibrações fundamentais da molécula  3 N – 6
Molécula linear  3N - 5
Espectros de absorção no IV de moléculas poliatômicas
Aumento do número de bandas de absorção no espectro no IV das moléculas com o aumento do número de átomos
Número de vibrações fundamentais  3 N – 6 (valor teórico nem sempre é observado)
Fatores que tendem a reduzir o número de vibrações fundamentais
simetria da molécula é tal que uma dada vibração não altera o seu momento de dipolo
as energias de duas ou mais vibrações são idênticas ou quase idênticas
intensidade de absorção é muito baixa para ser detectada
o comprimento de onda da radiação corresponde a dada vibração está fora da faixa de detecção do instrumento
Ex:
1) CO2  molécula linear com três átomos
	 3 N graus de liberdade	rotação: - 2 G. L.
					translação: - 3 G. L.
	 número de vibrações fundamentais = 3 N – 5 
(2) estiramento assimétrico 
( = 2350 cm-1)
(3) deformação angular simétrica no plano ( = 667 cm-1)
(4) deformação angular simétrica no plano ( = 667 cm-1)
(1) estiramento simétrico 
Na prática  2 bandas de absorção  2350 cm-1 e 667 cm-1
(1) é inativa no IV  não altera o momento de dipolo da molécula 
(3) e (4) são idênticas  movimentos de deformação possíveis nos planos em torno do eixo de ligação
39
2) H2O  molécula angular com 3 átomos 
	 3 N graus de liberdade 	rotação – 3 G.L.
					translação – 3 G. L.
	 número de vibrações fundamentais = 3N – 6
(1) estiramento simétrico ( = 3650 cm-1)
(3) deformação angular no plano ( = 1596 cm-1)
(2) estiramento assimétrico (=3760cm-1)
Fatores que tendem a alterar as frequências de vibração fundamentais
Interações entre as vibrações  acoplamentos vibracionais
acoplamento entre vibrações de estiramento  existe átomo comum às duas vibrações
acoplamento entre vibrações de deformação  existência de ligação comum entre os átomos que vibram
acoplamento entre estiramento e deformação  ligação que vibra forma um dos lados do ângulo que se deforma
pouca ou nenhuma interação é observada entre grupos separados por duas ou mais ligações
acoplamento requer que as vibrações sejam da mesma classe de simetria
OBS:
Estiramentos ocorrem a  maiores do que as deformações.
Estiramentos simétricos e assimétricos geralmente ocorrem a  próximos.
O acoplamento das vibrações é fenômeno comum  posição do pico de absorção correspondente a dado grupo funcional varia um pouco.
Ex: estiramento C - O
	- metanol 	CH3 - O - H			 = 1034 cm-1
	- etanol 	CH3 – CH2 - O - H 		 = 1053 cm-1
	- butanol-2	CH3 - CH2 – C(OH)H - CH3	 = 1105 cm-1
Estas variações resultam do acoplamento do estiramento C - O com o estiramento C - C vizinho ou com as vibrações C – H
INSTRUMENTOS PARA MEDIDAS DE ABSORÇÃO MOLECULAR NO INFRAVERMELHO
Três tipos básicos de instrumentos para medidas de absorção de radiação IV :
espectrofotômetros dispersivos (monocromador reticular)
uso em análises qualitativas
espectrômetros multiplex (interferométricos - uso de transformada de Fourier)
uso em análises quantitativas e qualitativas
fotômetros não dispersivos
determinação quantitativa de espécies orgânicas presentes na atmosfera
Componentes básicos:
Fonte
Amostra
Disp. Sel. de 
Detector
Proc. e Leitura
Fontes:
Características:
estabilidade
fornecer espectro contínuo na região de trabalho
potência suficiente para ser detectada
Espectrofotômetros dispersivos e fotômetros
Fontes de IV 
sólidos inertes aquecidos eletricamente a temperaturas entre
1500 – 2000 K
Curvas de radiação do corpo negro
Filamento de Nernst (IV médio)
Óxidos de terras raras (Th, Ce) moldados em um cilindro de  = 1 a 2 mm e L = 20 mm
Máximo de energia = 1,4 m (1400 nm)
Fonte incandescente (1200 K- 2200 K)
Fragilidade mecânica
Necessita de aquecimento prévio para se tornar condutor
Resistência decresce com aumento da temperatura  dispositivo para limitar a corrente
Distribuição espectral da energia de um filamento de Nernst operando a 2200 K
Globar (IV médio e afastado)
Fonte incandescente (1300 K – 1500 K)
Bastão de carbeto de silício  = 5 mm e L = 50 mm
Distribuição espectral de energia semelhante à do filamento de Nernst
Máxima intensidade de energia 1,8 –2,0 m
Refrigeração contínua com água corrente  evitar arco voltaico
Coeficiente de resistência positivo
Intensidade de radiação é comparável à do filamento de Nernst
Hélice de Ni-Cr (IV médio)
Fio espiral de Ni-Cr aquecido por corrente elétrica
Fonte incandescente (1100 K)
Intensidade menor que Globar ou filamento de Nernst, mas é mais durável
Lâmpada de arco de mercúrio (IV afastado  > 50 m)
Tubo de quartzo contendo vapor de Hg a p > 1 atm
Passagem de corrente elétrica através do vapor forma uma fonte interna de plasma radiação contínua na região IV afastado
Lâmpada de filamento de W (IV próximo)
Fonte adequada para IV próximo  4000 – 12800 cm-1 (2,5 a 0,78 m)
Laser de CO2 sintonizável
Fonte para monitoramento de poluentes no ar atmosférico e para determinação de espécies em soluções aquosas
Espectro de banda entre 900 e 1100 cm-1 constituído por linhas ( 100) muito próximas
Útil para determinação quantitativa de butadieno, amoníaco, benzeno, etanol, dióxido de nitrogênio e tricloroetileno
Potência em cada linha é muito maior que a das fontes incandescentes
Detectores
Radiação IV  detectores  três tipos:
térmicos  espectrofotômetros dispersivos e fotômetros
piroelétricos  espectrofotômetros dispersivos, fotômetros e espectrômetros interferométricos
fotocondutores  espectrômetros interferométricos
Térmicos
Radiação IV é absorvida por um pequeno corpo negro e a variação de temperatura resultante é medida
Capacidade térmica do material deve ser a menor possível para detectar a variação de temperatura ( 10-3 K)
Características:
resposta depende do efeito de aquecimento da radiação
usados em ampla faixa de 
detectores encapsulados e abrigados de radiação térmica produzida por objetos na vizinhança  evitar ruídos térmicos
a radiação é modulada para minimizar sinais estranhos
Termopar
Par bimetálico cujas extremidades são soldadas (ex: Bi e Sb)  junção dos dois metais  geração de mV proporcional a T entre eles
Junção é enegrecida (melhorar a capacidade de absorver calor) e selada numa câmara sob vácuo com janela transparente à radiação IV
Bom detector  responder a diferençasde temperaturas na faixa de 10-6 K 
Detector mais utilizado no IV médio
Tempo de resposta : 40 ms
Bolômetro
Tipo de termômetro de resistência construído por tiras de metal (Pt ou Ni) ou por material semicondutor (ex: Si ou Ge)  apresentam grande variação na resistência com a temperatura
Menos utilizados que termopares
Faixa de 2000 a 25 m (5 – 400cm-1)  detetor ideal  bolômetro de Ge operando a 1,5 K (necessidade de resfriamento com He líquido)
Detector piroelétrico (DTGS)
Pastilha de material piroelétrico, que é um isolante (dielétrico) com propriedades térmicas e elétricas especiais (sulfato de triglicina - (NH2CH2COOH)3.H2SO4, usualmente deuterado)

Cristal de sulfato de triglicina montado entre dois eletrodos paralelos, um deles transparente à radiação IV  capacitor dependente de T

radiação IV incide no cristal

alteração na distribuição de cargas no cristal

detectada como corrente no circuito externo
Magnitude da corrente é proporcional à área do cristal e à taxa de polarização com a temperatura
Tempo de resposta muito rápido  uso nos espectrofotômetros interferométricos
Mais sensível que o termopar
Fotocondutores
Consistem num filme de material semicondutor (PbS, PbTe, PbSe, InSb) com espessura de 0,1 m depositado numa placa de vidro não condutora e selado sob vácuo num invólucro para proteção do semicondutor
Baseiam-se no efeito fotocondutor interno em consequência da transição de um elétron de uma banda de valência (não-condutora) para uma banda de condução  decréscimo da resistência elétrica do semicondutor
Montagem  detector em série com fonte de alimentação e resistência  queda de voltagem na resistência  medir a potência do feixe de IV 
IV próximo (1 a 3 m)  PbS (operado a T ambiente)
IV médio/afastado  HgTe/CdTe (resfriados com N2 líquido (minimizar ruído térmico) - MCT
Mais rápidos (tempo de resposta < 10 s) e mais sensíveis que detectores térmicos e piroelétricos  usados em espectrofotômetros interferométricos e em CG-IV
Espectrômetros por Transformada de Fourier 
Inicialmente:	caros		( > U$ 100000)
			volumosos
			ajustes mecânicos freqüentes
	uso limitado
atualmente	mais baratos	( U$ 25000 - 30000 )
			compactos
			manutenção fácil
	substituindo gradativamente os instrumentos dispersivos
Espectrômetro FTIR  Instrumentos analíticos multiplex
Dispositivos de canal único no qual todos os elementos do sinal são observados simultaneamente
Não possuem dispositivo para seleção de  (filtros ou monocromadores)
Fazem uso da transformada de Fourier para decodificar o sinal  INSTRUMENTOS POR TRANSFORMADA DE FOURIER
Vantagens da espectroscopia por transformada de Fourier
 equipamentos têm menos componentes óticos e não possuem fendas para atenuar a radiação  potência da radiação que alcança o detetor é maior que nos instrumentos dispersivos assim como a relação sinal/ruído  Vantagem Jacquinot
 elevada exatidão e precisão na determinação dos  (ou )
possibilidade de calcular a média dos sinais
melhora a relação sinal/ruído
 todas as frequências da fonte alcançam o detector simultaneamente  redução do tempo para aquisição do espectro  Vantagem multiplex
Espectroscopia no domínio tempo X domínio de frequências
Representação de espectros nos domínios tempo (a, b) e frequência
(c, d, e)
Representação de espectros no domínio tempo para uma fonte policromática
Domínio tempo e domínio frequência

mesmas informações

convertidos um no outro:
P(t) = k [cos(21t) + cos (22t)]
k = constante; t = tempo
Obtenção de espectros no domínio tempo ( P = f(t) )
Espectroscopia ótica  radiações com alta frequência (1011 – 1015 Hz)  não existem transdutores que respondam a variações de potência de radiações com frequências tão elevadas

Necessidade de “modular” o sinal:
sinal de alta frequência	 sinal de frequência mensurável sem distorcer a dependência original de P = f(t)
Interferômetro de Michelson
Representação esquemática do interferômetro de Michelson iluminado com radiação monocromática
Movimentação de um dos espelhos  flutuação da potência que alcança o detector:
posição = 0	(M = F)
posição = 		 
posição = 	(M – F = )
 interferência destrutiva máxima  P=0
 interferência construtiva máxima  P é máxima
 recombinação dos feixes “em fase”  interferência construtiva máxima  P é máxima
Definindo:
  = retardação = 2 (M-F)  diferença entre o percurso dos feixes divididos

P(t) vs   interferograma
( frequência() << frequência() )
sendo:	vM = velocidade de movimentação do espelho (cm/s)
	 = tempo para espelho percorrer /2 cm (1 ciclo) (s)
	f = freqüência de oscilação do sinal no detector (s-1)
Relação entre a frequência da fonte () e a do interferograma (f)
							
							
como:	 vM = constante	 	 f  
Ex:
vM = 1,5 cm/s			
f = 10-10 		f <<< 
Transformação dos interferogramas em espectros
radiação monocromática
		
onde:	P() = potência no domínio tempo
		B() = termo proporcional à potência no domínio 
sendo: 
então: 		
mas: = 2 vM t	
	assim:				
_
71
Radiação formada por dois comprimentos de onda diferentes
	
Para espectro contínuo		
			
	obtenção de B()  transformada de Fourier
Espectroscopia por Transformada de Fourier
aquisição do interferograma  espectro P() vs  	(P() vs )
cálculos matemáticos complexos
(computadores)
Espectros do background, da amostra e da amostra corrigido
Componentes dos espectrômetros por transformada de Fourier (FTIR)
Componentes básicos
Fonte
Interferô-metro
Amostra
Detector
Aquisição de dados
Interferômetro de Michelson
mecanismo para movimentação do espelho
velocidade de movimentação do espelho  constante
posição do espelho conhecida exatamente a cada instante
IV longínquo parafuso micrométrico acionado por motor
IV médio/próximo mecanismo mais sofisticado
modelos com três interferômetros
fonte de IV
luz branca
determinação exata do ponto zero de retardação
laser (He/Ne)
obtenção dos interferogramas a intervalos de aquisição precisamente espaçados
interferômetro triplo
elevada precisão na determinação das frequências espectrais  importante quando se calcula a média das várias varreduras espectrais
Interferômetro triplo para espectrômetros FTIR
Sinais no domínio tempo para os três interferômetros presentes num espectrômetro FTIR
modelos com interferômetro único (equipamentos atuais)
feixe laser paralelo ao feixe IV
 = 0  calculado pelo interferograma do feixe IV
 Representação esquemática de espectrômetro FTIR com interferômetro único
 Representação esquemática de espectrômetro FTIR com interferômetro único
Divisor de feixe
dividir o feixe	50% transmitido
			50% refletido
IV afastado  filme de Mylar entre duas placas de sólido com baixo índice de refração
IV médio  filme de Si ou Ge depositado sobre CsI, CsBr, NaCl ou KBr
IV próximo  filme de Fe2O3 depositado sobre CaF2
Fontes e transdutores
Fontes  as mesmas dos instrumentos dispersivos
Detectores
Detector piroelétrico  sulfato de triglicina  IV médio
Detector fotocondutor
maior sensibilidade
resposta mais rápida
Cd/Hg Te (MCT) ou InSb refrigerados com N2 líquido
Características dos espectrômetros por transformada de Fourier
Feixe simples
Operação:
 obtenção do interferograma do material de referência (branco)  média de 20 a 30 aquisições  tratamento de dados armazenados como espectro de referência
obtenção do interferograma da amostra  média de 20 a 30 aquisições  relação entre os dados espectrais da amostra e da referência  espectro de absorção
OBS:
Equipamentos modernos  fontes e detectores estáveis  espectro de referência medido ocasionalmente
Preço:
equipamentos simples  U$ 25000 – 30000 (7800 – 350 cm-1)
equipamentos sofisticados  U$ 150000 (25000 – 10 cm-1)
 fontes, detectores e divisores de feixe intercambiáveis
resolução instrumentos comerciais  8– 0,01 cm-1
Vantagens sobre os instrumentos dispersivos
IV médio  FTIR
maior sensiblidade
melhor relação sinal ruído
rapidez na aquisição dos espectros
resolução elevada ( < 0,1 cm-1)
determinação dos  com maior precisão e exatidão
sistema ótico  quantidade de energia que atravessa o instrumento 10 a 100 x maior
não tem problema de radiação estranha
não tem limitações a aplicação em determinações quantitativas
Aplicações do instrumento
Trabalhos em que elevada resolução é necessária (misturas gasosas)
Amostras com absorbâncias elevadas
Substâncias com bandas de absorção fracas
espécies quimicamente adsorvidas em catalisadores
Análises que requerem rápida determinação do espectro 
estudos cinéticos, detecção de efluentes cromatográficos
Obtenção de espectros de reflexão
Estudos por emissão de RIV
Instrumentos não dispersivos
Fotômetros de filtro
análise quantitativa de substâncias orgânicas na atmosfera
Fotômetro infravermelho portátil para análise de gases
fonte  hélice de Ni-Cr
detector  piroelétrico
seleção do  de trabalho  filtros de interferência intercambiáveis (3000–750 cm-1)
amostra introduzida por bombeamento
percurso da radiação 0,50 m 20 m (espelhos no compartimento da amostra)
aplicação:
análise de acrilonitrila, hidrocarbonetos clorados, CO, fosgênio e HCN
Fotômetros sem filtro
monitoração de um único componente em correntes gasosas
Referência  gás que não absorve radiação
Detector  célula sensora com dois compartimentos preenchidos com o gás em análise
Fotômetro no IV não dispersivo para monitorar CO
Instrumento automático para análise quantitativa
Fotômetro automático para análise quantitativa no IV
Seleção de   filtros
três placas espelhadas parcialmente transparentes separadas por camada de dielétrico em forma de cunha
 transmitido  varia com a espessura da cunha
Controlado por computador
programado para medir absorbância de mistura de vários componentes em vários  e depois computar a concentração de cada componente
_
_
_
image1.wmf
l
=
n
1
oleObject1.bin
image2.wmf
100
x
P
P
(%)
T
0
=
image3.wmf
P
P
log
)
T
log(
P
P
log
A
0
0
=
-
=
-
=
oleObject2.bin
oleObject3.bin
image4.jpeg
image5.gif
image6.gif
image7.gif
image8.gif
image9.gif
image10.gif
image11.png
image12.jpeg
image13.wmf
ò
ò
=
E
0
y
0
dy
 
y
 
K
 
dE
image14.wmf
2
y
 
K
 
2
1
E
=
oleObject4.bin
oleObject5.bin
image15.wmf
2
y
 
K
 
2
1
E
=
image16.png
oleObject6.bin
image17.wmf
2
2
dt
y
d
a
=
image18.wmf
y
.
K
dt
y
d
.
m
2
2
-
=
oleObject7.bin
oleObject8.bin
image19.wmf
y
4
)
t
2
cos(
.
A
4
dt
y
d
2
0
2
0
2
0
2
2
2
n
p
-
=
pn
n
p
-
=
image20.wmf
y
m
K
dt
y
d
2
2
-
=
image21.wmf
2
0
2
4
m
K
n
p
=
image22.wmf
m
K
2
1
0
p
=
n
image23.wmf
\
oleObject13.bin
oleObject9.bin
oleObject10.bin
oleObject11.bin
oleObject12.bin
image24.wmf
2
1
2
1
0
m
.
m
)
m
m
(
K
2
1
K
2
1
+
p
=
m
p
=
n
image25.wmf
)
m
m
(
m
.
m
2
1
2
1
+
=
m
oleObject14.bin
oleObject15.bin
oleObject16.bin
image26.wmf
m
p
÷
ø
ö
ç
è
æ
+
=
n
K
2
1
.
2
1
v
image27.wmf
0
2
1
v
n
÷
ø
ö
ç
è
æ
+
=
n
oleObject17.bin
oleObject18.bin
image28.wmf
0
.
h
.
2
1
v
h
E
n
÷
ø
ö
ç
è
æ
+
=
n
=
oleObject19.bin
image29.png
image30.wmf
0
0
h
2
1
E
n
=
image31.wmf
0
1
h
2
3
E
n
=
image32.wmf
0
1
h
2
3
E
n
=
image33.wmf
0
2
h
2
5
E
n
=
image34.wmf
0
4
h
2
9
E
n
=
image35.wmf
0
3
h
2
7
E
n
=
image36.wmf
0
2
h
2
5
E
n
=
image37.wmf
0
3
h
2
7
E
n
=
oleObject24.bin
oleObject25.bin
oleObject26.bin
oleObject27.bin
oleObject20.bin
oleObject21.bin
oleObject22.bin
oleObject23.bin
image38.wmf
foton
0
E
K
2
h
 
h
E
=
m
p
=
n
=
D
image39.wmf
m
p
=
n
=
n
K
2
1
0
foton
image40.wmf
2
1
2
1
m
.
m
)
m
m
(
K
c
2
1
K
c
2
1
+
p
=
m
p
=
n
oleObject28.bin
oleObject29.bin
oleObject30.bin
image41.wmf
2
1
2
1
12
2
1
2
1
m
.
m
)
m
m
(
K
10
 
x
 
3
,
5
m
.
m
)
m
m
(
K
c
2
1
K
c
2
1
+
=
+
p
=
m
p
=
n
-
oleObject31.bin
image42.wmf
2
1
2
1
m
.
m
)
m
m
(
K
c
2
1
+
p
=
n
oleObject32.bin
image43.wmf
)
10
 
x
 
8
,
19
 
x
 
10
 
x
 
64
,
1
(
10
 
x
 
)
64
,
1
8
,
19
(
10
x
0
,
5
)
10
 
x
 
0
,
3
(
2
1
24
24
24
5
10
-
-
-
+
p
=
n
image44.wmf
m)
 
3,28
(
 
cm
 
3050
 
 
cm
 
10
x
05
,
3
1
-1
3
m
=
l
=
=
n
-
oleObject33.bin
oleObject34.bin
image45.wmf
1
-
24
24
24
5
10
cm
 
3010
)
10
 
x
 
2
,
31
 
x
 
10
 
x
 
64
,
1
(
10
 
x
 
)
64
,
1
2
,
31
(
10
 
x
 
0
,
5
)
10
 
x
 
3
(
2
1
=
+
p
=
n
-
-
-
oleObject35.bin
image46.wmf
24
24
24
10
10
 
x
 
2
,
31
 
x
 
10
 
x
 
64
,
1
10
 
x
 
)
64
,
1
2
,
31
(
 
K
)
10
 
x
 
3
(
2
1
4138
-
-
-
+
p
=
oleObject36.bin
image47.jpeg
image48.jpeg
image49.jpeg
image50.jpeg
image51.jpeg
image52.gif
image53.jpeg
image54.jpeg
image55.jpeg
image56.gif
image57.jpeg
image58.jpeg
image59.jpeg
image60.jpeg
image61.jpeg
image62.jpeg
image63.wmf
4
l
image64.wmf
÷
ø
ö
ç
è
æ
l
=
-
2
F
M
image65.wmf
2
l
oleObject37.bin
oleObject38.bin
oleObject39.bin
image66.wmf
2
 
 
x 
 
v
M
l
=
t
image67.wmf
l
=
t
=
M
v
2
1
f
image68.wmf
ν
v
2
f
M
=
oleObject40.bin
oleObject41.bin
oleObject42.bin
image69.wmf
l
=
M
v
2
f
image70.wmf
n
=
l
c
image71.wmf
c
 
v
 
2
f
M
n
=
image72.wmf
n
=
10
10
 
x
 
3
5
,
1
 
x
 
2
f
image73.wmf
\
oleObject47.bin
oleObject43.bin
oleObject44.bin
oleObject45.bin
oleObject46.bin
image74.wmf
ν
v
2
f
M
=
image75.wmf
t
 
f
 
π
2
cos
 
)
ν
(
B
)
δ
(
P
=
image76.wmf
t
 
ν
 
v
 
π
4
cos
 
)
ν
(
B
)
δ
(
P
M
=
image77.wmf
 
ν
 
δ
 
π
2
cos
 
)
ν
(
B
)
δ
(
P
=
oleObject51.bin
oleObject48.bin
oleObject49.bin
oleObject50.bin
image78.wmf
ν
d
.
)
 
ν
πδ
cos(2
 
)
ν
(
B
)
δ
(
P
ò
=
¥
+
¥
-
image79.wmf
)
ν
 
δ
 
π
cos(2
 
)
ν
B(
 
 
)
ν
 
δ
 
π
2
cos(
 
)
ν
(
B
)
δ
(
P
2
2
1
1
+
=
image80.wmf
d
ò
n
pd
d
=
n
¥
+
¥
-
d
.
)
 
cos(2
 
)
(
B
)
(
B
oleObject52.bin
oleObject53.bin
oleObject54.bin
image81.jpeg
image82.jpeg
image83.jpeg
image84.jpeg
image85.jpeg
image86.jpeg
image87.jpeg
image88.jpeg
image89.gif
image90.jpeg
image91.png
image92.jpeg