Espectroscopia Infravermelho

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Espectroscopia
Infravermelho
(IV)
É um tipo de espectroscopia de absorção, em que a energia absorvida se
encontra na região do infravermelho do espectro eletromagnético.
Pode ser usada para identificar um composto - investiga a composição de
uma amostra
Não destruição da amostra ≠ espectroscopia de emissão
O que é?
As ligações químicas das substâncias possuem frequências de vibração
específicas, as quais correspondem a níveis de energia da molécula
(chamados nesse caso de níveis vibracionais). 
Tais frequências dependem da forma da superfície de energia potencial da
molécula, da geometria molecular, das massas dos átomos, etc.
Se a molécula receber radiação eletromagnética com 'exatamente' a mesma
energia de uma dessas vibrações, então a luz será absorvida, desde que
sejam atendidas determinadas condições. 
Para que ocorra a vibração da ligação química e esta apareça no espectro IV,
a molécula precisa sofrer uma variação no seu momento dipolar devido a
essa vibração.
As ligações podem
vibrar de seis
modos
Nem toda molécula absorve na região do infravermelho.
É necessário que o momento de dipolo da ligação varie em
função do tempo.
Ligações químicas simétricas não absorvem no IV.
(Exemplos: H2, Cl2, O2)
Banda larga: indicativo de interação
intermolecular
Banda muito larga: indicativo de
ligação de hidrogênio -> correspondem
em geral a grupos OH e NH
Ordem de largura das bandas em
espectros de IR: gás < líquido < sólido
Tanto na indústria quanto na pesquisa científica: Técnica rápida e confiável
para medidas, controle de qualidade e análises dinâmicas. 
Os instrumentos são pequenos, e podem ser transportados, mesmo para
medidas de campo. 
Amostras em solução podem ser medidas com precisão (a água produz uma
banda larga de absorbância na faixa de interesse, o que daria um espectro
ilegível sem esse tratamento computacional). 
Algumas máquinas até mesmo dirão automaticamente que substância está
sendo analisada a partir de milhares de espectros de referência armazenados
na memória.
Usos e aplicações
Descrição do
equipamento
O ESPECTRÔMETRO DE INFRAVERMELHO
Dispersivo - luz
monocromática;
Espectrômetros com
Transformada de
Fourier; 
Fourier: vantagens
sobre os dispersivos;
 Resulta numa escala
de número de onda
mais acurada e
reprodutível do que as
escalas obtidas nos
instrumentos
dispersivos
Espectrômetros de IV
funcionam entre 2,5x10-
4cm e 25x10-4cm; 
Número de onda (1/�)
corresponde ao número de
ciclos em cm;
Espectro de IV é expresso
em números de ondas 4000
– 400 cm-1
REPRESENTAÇÃO ESQUEMÁTICA DO INTERFERÔMETRO
DE MICHELSON
 O interferômetro de Michelson é um arranjo que permite dividir um feixe de radiação, em dois e recombiná-
los. 
O INTERFEROGRAMA GERADO E O
ESPECTRO. 
Diferença de caminho ótico entre
os feixes que vão ao espelho fixo
e ao móvel- "ATRASADO" (x).
EM FT-IR TODAS AS
FREQUÊNCIAS SÃO
AMOSTRADAS AO
MESMO TEMPO (1 S,
COMPARADO A 4 MIN
PARA IR DISPERSIVO).
Como no espectrômetro o espelho se
movimenta de x = 0 até x = nl, o sinal no
detector varia senoidalmente com os
máximos de intensidade ocorrendo quando
x é um múltiplo de l. Este sinal é o
interferograma
A equação é essencialmente constante, exceto para x=0
O ESPECTRO DE UMA SUBSTÂNCIA
EM UM APARELHO DE FEIXE
ÚNICO
Fazer um interferograma/espectro de referência (Ir) e o
interferograma/espectro com a amostra (Ia).
Para obtenção de espectros passíveis de
análise é necessário aplicar a
transformada de Fourier ao
interferograma obtido.
Há também outros fatores que afetam a
resolução espectral além de xmax e
dentre eles estão a faixa dinâmica de
digitalização e a razão sinal/ruído.
A amostragem ocorrer a intervalos
acima de 2Dx, os sinais de alta
freqüência (acima de nmax) ocorrerão
em uma freqüênciabaixa -“folding” ou
“aliasing”.
 
A razão sinal/ruído (S/R) também pode
reduzir a resolução espectral, pois
contribui para a incerteza da amplitude
do sinal. 
DIGITALIZAÇÃO DO SINAL
Espectrômetro de IR dispersivo de duplo feixe
INTERFERÔMETRO
USANDO TRANSFORMADA
DE FOURIER (FT-IR)
Os espectrômetros de FTIR utilizam o
interferômetro de Michelson. O sinal
é um interferograma, que é a
variação da amplitude da luz
absorvida ou transmitida em função
da varredura do espelho móvel. 
Preparo de amostras
PRINCIPAIS CUIDADOS
Escolha do recipiente:
Vidros e plásticos prejudicam a análise;
Material iônico: NaCl e KBr. 
Brometo de potássio - maior custo, mas permite
análise em uma faixa de 4000 a 400 cm-1. 
Cloreto de sódio - menor custo, mas análise
espectral mais limitada: 4000 a 650 cm-1.
Mais utilizada.
ESPECTRÔMETROS
DE INFRAVERMELHO
DISPERSIVOS
Dissolução de compostos: 
Solução: feixe de amostragem;
Solvente puro: feixe de referência.
O IV-dispersivo subtrai
automativamente o espectro do
solvente e dos gases atmosféricos
presentes (comum em ambos os feixes).
Líquido puro: 
Líquido: feixe de amostragem;
Feixe de referência: permanece vazio;
Gases atmosféricos presentes serão
cancelados.
ESPECTRÔMETROS
DE TRANSFORMADA
DE FOURIER
Em espectros de compostos, deve-se
obter primeiramente um interferograma
de "fundo" (gases atmosféricos).
Interferograma é submetido à uma
transformada de Fourier e o computador
produz um espectro de fundo.
Amostra é analisada.
O software subtrai automaticamente o
espectro de fundo da amostra, e o
espectro do composto é obtido.
Os instrumentos IV-FT operam no modo feixe
único.
Uma gota do composto orgânico puro é colocada
entre duas placas de sal e seguem pro
espectrômetro.
Espectro do líquido puro.
Atentar-se:
Composto não deve possuir água em sua
composição - placas de sal;
Inserir as placas de sal com a amostra em um
recipiente que caiba dentro do espectrômetro. 
AMOSTRAS DE LÍQUIDOS
AMOSTRAS DE SÓLIDOS
1 - sólido moído em pedaços bem finos + brometo de
potássio em pó. 
Alta pressão + compressão. 
KBr se funde junto ao sólido e o resultado é uma
pastilha de KBr, que pode ser inserida no suporte
do espectrômetro. 
O brometo de potássio é transparente até 400
cm-1, então nesse método, se houver cuidado na
preparação da pastilha, não haverá bandas
interferentes.
Cuidados: o brometo pode absorver água, o que
pode interferir na qualidade do espectro da
amostra.
Três métodos mais comuns.
AMOSTRAS DE SÓLIDOS
 2 - suspensão de Nujol (óleo mineral). 
Moer o composto com óleo mineral. 
Suspensão é colocada entre placas de sal para a
análise. 
As bandas de Nujol já são conhecidas - 2924,
1462 e 1377 cm-1.
Desvantagens: óleo mineral pode mascarar
bandas que podem estar presentes no composto
analisado. 
AMOSTRAS DE SÓLIDOS
 3 - dissolução do composto orgânico em um solvente
(CCl4). 
Processo semelhante ao anterior.
Atentar-se a regiões do composto encobertas
pelas bandas do solvente. 
EXEMPLOS DE CASOS
UTILIZANDO A
ESPECTROSCOPIA NO
INFRAVERMELHO
Caso 1
Caso 2
REFERÊNCIAS
BERTHOMIEU, C.; HIENERWADEL, R. Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy.
Photosynth. Res., [S. l.], v. 101, n. 2-3, p. 157-170, 2009.
DE LIMA, C. A., Toledo, R. V. Análise do Ciprofloxacino em Amostras de Medicamentos de
Referência, Similar e Genérico por Espectroscopia no Infravermelho. Artigo – INIC, 2016.
KOGIKOSKI JR, et al. Análise vibracional de compostos de coordenação de níquel (II): uma
abordagem de ensino dos grupos pontuais. Química Nova, v. 35, n.6, 2012. São Paulo.
Pavia, D.L. et al., Introdução à Espectroscopia, Ed. Cengage Learning, 2010. Bruice, P.Y. et
al., Química Orgânica, Ed. Prendice Hall, 2004.
Szafran, Z.; Pike, R.M.; Singh, M.M. Microscale Inorganic Chemistry, John Wiley & Sons Inc.,
London, chap. 6, p. 114-125, 1991.