Espectroscopia no Infravermelho

Prévia do material em texto

CENTRO UNIVERSITÁRIO AUTÔNOMO DO BRASIL 
GRADUAÇÃO EM FARMÁCIA 
BACHARELADO EM FARMÁCIA 
 
 
 
 
 
 
 
 
MARIANA ZANELA 
 
 
 
 
 
RESUMO – ESPECTROSCOPIA NO INFRAVERMELHO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CURITIBA 
2024 
 
 
 
MARIANA ZANELA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RESUMO – ESPECTROSCOPIA NO INFRAVERMELHO 
 
Resumo apresentado à componente curricular de 
Análise Instrumental do Centro Universitário 
Autônomo do Brasil como requisito de avaliação. 
 
Orientador: Prof. Mariana Lopes Teixeira 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CURITIBA 
2024 
 
 
 
1. Resumo – Espectroscopia no Infravermelho 
 
A espectroscopia no infravermelho é uma técnica analítica amplamente utilizada para 
identificar e caracterizar compostos orgânicos e inorgânicos. Ela baseia-se na interação da 
radiação infravermelha com a matéria, permitindo a análise de grupos funcionais e estruturas 
moleculares por meio de suas vibrações características. 
 
1.2. Fundamentos da Espectroscopia no Infravermelho 
 
A espectroscopia no infravermelho envolve a exposição de uma amostra à radiação 
infravermelha, que corresponde a comprimentos de onda entre 780 nm e 1 mm, o que inclui as 
regiões infravermelha próxima (780–2500 nm), infravermelha média (2500–25.000 nm), e 
infravermelha distante (25.000–1.000.000 nm). No contexto da análise química, a região do 
infravermelho médio (4000–400 cm⁻¹) é a mais utilizada, já que a maioria das transições 
vibracionais de moléculas orgânicas ocorre nessa faixa. 
 
Quando a radiação infravermelha interage com uma molécula, ela pode excitar modos 
vibracionais, tais como estiramentos e deformações de ligações químicas. Cada grupo funcional 
dentro de uma molécula possui frequências vibracionais específicas, resultando em picos 
característicos em um espectro IV, que pode ser usado para identificar e caracterizar diferentes 
substâncias. 
 
1.3. Modos Vibracionais e Transições 
 
As moléculas vibram de várias maneiras, dependendo de suas ligações e geometrias. Os 
modos vibracionais incluem: 
 
Estiramento Simétrico e Assimétrico: O estiramento de ligações ocorre quando as ligações 
entre átomos mudam de comprimento. Em estiramentos simétricos, as ligações se alongam ou 
se contraem ao mesmo tempo. Em estiramentos assimétricos, uma ligação alonga enquanto a 
outra se contrai. 
 
Deformações angulares: Incluem deformações de ligações (cisalhamentos), que envolvem 
mudanças nos ângulos entre as ligações atômicas. 
 
 
 
 
Cada modo vibracional tem uma frequência associada, e a quantidade de energia necessária 
para excitar um modo vibracional depende da força da ligação química e da massa dos átomos 
envolvidos. As frequências de absorção no infravermelho são diretamente relacionadas às 
forças das ligações: ligações mais fortes e átomos mais leves resultam em frequências de 
vibração mais altas. 
 
1.4. Instrumentação e Técnicas de Coleta de Dados 
 
Um espectrômetro de infravermelho típico consiste em uma fonte de radiação IV, um 
sistema de amostragem, um detector e um sistema de processamento de dados. A fonte de 
radiação infravermelha gera luz infravermelha que atravessa a amostra. Dependendo do modo 
de operação, a radiação pode ser transmitida, refletida ou dispersa pela amostra. 
 
A técnica mais comum de coleta de dados é a Transformada de Fourier (FTIV). O 
espectrômetro FTIV usa interferometria para gerar um sinal chamado interferograma, que é 
então convertido em um espectro IV através de uma transformada de Fourier. Esse método 
oferece alta precisão e rapidez, tornando-se o padrão para análises de IV em muitas áreas, como 
química orgânica, farmacologia e ciência de materiais. 
 
1.5. Interpretação de Espectros 
 
A interpretação de um espectro envolve a identificação de picos característicos que 
correspondem a diferentes modos vibracionais. Cada composto tem um "perfil" espectral 
distinto. Por exemplo, um grupo carbonila (C=O) apresenta um pico forte entre 1650 e 1750 
cm⁻¹, enquanto grupos hidroxila (OH) tendem a apresentar absorções largas e intensas em torno 
de 3200 a 3550 cm⁻¹. 
 
A análise de um espectro pode ser qualitativa, para identificar compostos, ou quantitativa, 
para determinar a concentração de uma substância em uma amostra. Na análise quantitativa, a 
intensidade dos picos de absorção é diretamente proporcional à concentração da substância, de 
acordo com a Lei de Beer-Lambert. 
 
1.6. Aplicações da Espectroscopia no Infravermelho 
 
 
 
A espectroscopia no infravermelho tem uma vasta gama de aplicações em várias áreas 
científicas e industriais. Alguns exemplos incluem: 
 
Identificação de Compostos Orgânicos e Inorgânicos: Um dos usos mais comuns da 
espectroscopia IV é na identificação de grupos funcionais em moléculas orgânicas, como 
álcoois, cetonas, ésteres, ácidos carboxílicos e aminas. 
 
Monitoramento de Reações Químicas: A espectroscopia IV é amplamente utilizada para 
monitorar o progresso de reações químicas em tempo real, permitindo a observação de 
mudanças estruturais moleculares à medida que ocorrem. 
 
Controle de Qualidade na Indústria Farmacêutica: Na indústria farmacêutica, a 
espectroscopia IV é usada para verificar a pureza de substâncias e identificar possíveis 
contaminantes ou impurezas em produtos finais. 
 
Estudos de Materiais e Polímeros: A espectroscopia IV é empregada no estudo de materiais 
e polímeros para caracterizar suas propriedades químicas, como a composição e estrutura 
molecular. 
 
1.7. Limitações da Espectroscopia IV 
 
Apesar de suas vantagens, a espectroscopia no infravermelho possui algumas limitações. 
Ela não é capaz de fornecer informações detalhadas sobre a estrutura tridimensional das 
moléculas, e pode ser difícil de interpretar em casos onde há sobreposição de bandas de 
absorção. Além disso, substâncias que não possuem dipolos permanentes, como o oxigênio 
molecular (O₂) ou o nitrogênio (N₂), não apresentam bandas de absorção no infravermelho. 
 
2. Conclusão 
 
A espectroscopia no infravermelho é uma ferramenta essencial na análise química moderna, 
oferecendo uma maneira rápida e eficiente de identificar e caracterizar compostos. Sua 
versatilidade e aplicação em diversas áreas científicas e industriais a tornam indispensável para 
o estudo de estruturas moleculares e para o monitoramento de processos químicos. 
 
 
 
 
REFERÊNCIAS 
 
PAVIA, Donald L.; LAMPMAN, George M.; KRIZ, Gary S.; VYVYAN, James R. 
Introdução à Espectroscopia. 4. ed. São Paulo: Cengage Learning, 2010.