Espectroscopia do Infravermelho para a caracterização de polímeros.

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO CARLOS
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA / CCET
Disciplina: QUÍMICA ANALÍTICA EXPERIMENTAL
Prof. Antonio A. Mozeto 
EXPERIMENTO 6: ESPECTROSCOPIA NO INFRAVERMELHO
Alunos 
Marcos Vinicius de Oliveira Leite – 561673 
Vitor Vianna 
Introdução 
A espectroscopia do infravermelho é uma das ferramentas da caracterização dos materiais poliméricos mais utilizadas. A análise vibracional de polímeros pode fornecer informações em três importantes aspectos estruturais: composição química, estrutura configuracionismo e conformacional. Além disso, fornece indicações de forças interatômicas devido à presença de interações moleculares. A técnica de caracterização de materiais por infravermelho baseia-se na observação de frequência (analise qualitativa identificando o tipo de ligação química) e intensidade (análise quantitativa medindo a concentração da ligação química) de radiação infravermelha absorvida quando um feixe desta radiação atravessa a amostra. A figura 1.1 mostra o espectro eletromagnético com as principais faixas de radiação.
Figura 1.1 – O espectro eletromagnético. A região do infravermelho corresponde à faixa de comprimento de onda de um micron a 1 mm.
Para que a molécula absorva a radiação infravermelho, é necessário que ocorra a alteração no momento dipolar da molécula, devido aos seus movimentos de deformações axiais e angulares. A incidência de radiação infravermelha da molécula na mesma frequência da vibração de uma de suas ligações aumentará a amplitude desta vibração, absorvendo parte da energia incidente, reduzindo a intensidade da radiação transmitida, gerando um espectro de infravermelho característico do material em análise.
 
Figura 1.2 Representação das vibrações simétricas e assimétricas moleculares. 
As ligações covalentes nas moléculas estão constantemente vibrando, quando dizemos que uma ligação entre dois átomos possui determinando comprimento, estamos especificando uma média, pois a ligações se comportam como uma mola. Uma ligação vibra tanto com movimentos axiais quanto angulares, a deformação axial ocorre ao longo da linha de ligação e que modifica o comprimento de ligação. A vibração angular modifica o ângulo da ligação. Quando uma molécula absorve radiação eletromagnética na região do espectro infravermelho, aumenta a amplitude das vibrações axiais e angulares. Isso significa que as ligações químicas presentes na amostra absorvem seletivamente essa frequência. Tal conhecimento permite a identificação de algumas ligações da amostra, contribuindo para a sua identificação. Em termos práticos, espectros da amostra desconhecidas podem ser comparados aos espectros das amostras padrões, facilitando na identificação do material. 
Abaixo seguem as tabelas 
 
Análise de dados e resultados 
No espectro do infravermelho pode ser divido duas áreas, a região do espectro compreendida entre 4000-1400 cmˉ¹ representa a região onde a maioria dos grupos funcionais apresentam sua abanda de absorção, essa região é chamada de região do grupo funcional. A faixa de 1400-600cmˉ¹ é chama da região de impressão digital pois cada substancia apresenta um Único padrão nessa região.
A figura 2.1 representa o espectro gerado pelo bombardeio do feixe IV no Poliestireno. 
Figura 2.1. Poliestireno. 
Pode-se notar uma banda larga entre 2900- 3050 cmˉ¹ , verificando na tabela, pode se tratar de uma ligação hidrocarbônica de alceno, aromática ou alifática. 
Próximo de 1900 cmˉ¹ identifica-se absorção e vibração de estiramento do grupo dos alcenos.
Próximo de 1600, ocorre um pico de quase zero por cento de transmitância, caracterizando a presença de carbonos aromáticos, ou mesmo ligado átomos com pares livres. A banda 1500 é forte! 
Comparação :
Figura 2.2 Polietileno 
Analisando os três primeiros picos, em 2.919 cmˉ¹ houve uma absorção da radiação com transmitância próximo de zero: identificando carbonos primários e secundários. Em 2.849 cmˉ¹ outro pico de mesma intensidade identificando carbonos terciários. Em 1458 cmˉ¹ , outro tico identificando uma deformação angular do -(CH2 )- 
Comparando com a forma conhecida do polímero: 
 
Figura 2.3 Polipropileno 
Os picos mais agudos do espectro, foram 14.552 cmˉ¹ e 13.763 cmˉ¹ tangenciando 0 de transmitância: deformação angular do -(CH2 )- e m 13.763 cmˉ¹ há a presença de duplete, idetifica-se a deformação angular do radical Metil -CH3 . 
A banda larga na parte do grupo funcional é identificada pela presença de ligações duplas ou triplas dos carbonos alifáticos. 
Comparação : 
Conclusões 
Existem diversas maneiras de identificar um material, desde as técnicas mais rudimentares até as mais tecnologicamente modernas. Na caracterização de concentrações de elementos químicos em alimentos, por exemplo, necessita-se de ferramentas precisas que identifiquem com precisão e objetividade. As várias técnicas espectrópicas existentes podem ser utilizadas para uma série de finalidades como por exemplo, identificar substâncias presentes em uma cena de crime, que pode ser crucial para a identificação do culpado; determinar a concentração de substâncias em medicamentos, permitindo avanços no controle de qualidade desses produtos; melhor que compreender as propriedades microcópias responsáreis por características macroscópicas, algo fundamental para o desenvolvimento, produção e utilização de novos materiais; procurar e descobrir elementos e substâncias que constituem a matéria de estrelas e planetas. 
Nesse experimento, há uma analogia entre os arranjos e as peças de um quebra-cabeça. A cor azulada em uma peça dá a pista que ela pertence ao céu, a água ou a qualquer objeto azulado . De forma semelhante, as frequências características do espectro de absorção de cada material. Temos então que a espectroscopia é, sim, uma aplicação do conhecimento científico que permite gerar mais conhecimento. 
Bibliografia: 
SILVERSTEIN, Robert et al. Identificação Espectrométrica de Compostos Orgânicos. 7 ed. LTC, 2006 
CANEVAROLO, Sebastião V. Jr. Ciência dos polímeros. São Paulo: Editora Artliber, 2002.