Espetroscopia no infravermelho com Transformada de Fourier

  • View
    425

  • Download
    3

Embed Size (px)

Text of Espetroscopia no infravermelho com Transformada de Fourier

Slide 1

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE SANTA CRUZPROGRAMA DE PS-GRADUAO EM CINCIA, INOVAO E MODELAGEM EM MATERIAIS - MESTRADO ACADMICO

AUTOR: Rosemaire S. Santana de OliveiraDezembro/ 2014Espectroscopia de Infravermelho (por Transformada de Fourier)Introduo2 um tipo de espectroscopia de absoro a qual usa a regio do infravermelho do espectro eletromagntico.

Baseia-se no fato de que as ligaes qumica das substncias possuem frequncias de vibraes especficas as quais correspondem aos nveis vibracionais.

A freqncia ou comprimento de onda de uma absoro depende:

da constante de fora das ligaes da geometria dos tomos; das massas relativas dos tomos.

Figura 1: Espectroscopia do IVFonte: Thermo Nicolet CorporationFT-IR significa infravermelho com Transformada de Fourier, o mtodo preferido de espectroscopia de infravermelhos o resultanterepresenta o espectro molecularabsoro e transmisso,criando uma impresso digital molecularda amostra.

Introduo

3pode identificar materiais desconhecido

possvel determinar a quantidade de componentes em uma mistura.A energia fornecida de ordem de 4,4 a 48,0 KJ. mol-1

OrgnicosInorgnicosMolculas complexasIV prximo l = 0.78 - 2.5 m n = 12800 4000

IV mdio l = 2.5 - 25 m n = 4000 400

IV distante l = 25 - 1000 m n = 400 10

que se submetem a movimentos mecnicos (modos vibracionais e rotacionais), devido absoro de energiaIntroduo

Para absorver radiao no IV uma molcula deve ter variao no momento dipolo ( 0) como consequncia de seu movimento de rotao ou vibrao4

Introduo5

Absoro no IV quantizado.5Vibraes moleculares

Estiramento ou axial:

- Estiramento simtrico - Estiramento assimtrico

Deformao angular:

- Angular simtrica no plano (tesoura) - Angular assimtrica no plano (balano) - Angular simtrica fora do plano (toro) - Angular assimtrica fora do plano (abano)

6Vibraes molecularesMolcula no-lineares

As molculas lineares

3N 6 3N 5 Para molculas muito grandes e com diferentes tipos de ligao muitos modos de vibrao espectros complexos.7

Figura 2: Molcula com N tomos.Fonte: GUIMARAES, 2011Vibraes molecularesNo caso da gua, podem ser observadas trs vibraes no espectro de IV.

83(3)-6= 3Frequncia de vibrao (n) A equao derivada da lei de Hooke calcula aproximadamente a frequncia da vibrao:

9Efeitos que afetam a frequncia

Tipo de ligao (simples, dupla ou tripla)Efeito da massa do tomo envolvido na vibraoTipos de vibraes10Efeito de hibridizaoA hibridizao afeta a constante de fora, k. Ligaes so mais fortes na ordem:

e as freqncias observadas para as vibraes de C H ilustram isso facilmente: 2900cm-1sp > sp2 > sp3 sp sp2 sp3 C H =C HC H 3300cm-1 3100cm-1 2900cm-111Absores em molculas orgnicas12

Figura 3: Regies de interesse no espectro IV. Fonte: Material didtico do professor PissaniAbsoro caractersticas de alguns grupos funcionais mais comuns

13Instrumentao

So classificados em:

dispersivos (feixe simples e feixe duplo)

no dispersivos (FTIR)

14tem como princpio o interfermetro de Michelson.InstrumentaoEspectrofotmetros dispersivos

15Fonte de radiao Monocromador Compartimento da amostra Detector

InstrumentaoFTIR

16Figura 4: Instrumento no dispersivo- FTIRFonte: Thermo Nicolet Corporation

16rose souza santana02/12/2014De Fourier Transform Infravermelhos (FT-IR) Espectrometria foi desenvolvido a fim de ultrapassar as limitaes encontrado com os instrumentos de disperso. A principal dificuldade foi o processo de digitalizao lenta. Um mtodo para a medio de todas as frequncias de infravermelhos simultaneamente, em vez de individualmente, era necessrio. A soluo foi desenvolvida que empregou um dispositivo ptico muito simples chamado um interfermetro. O interfermetro produz um nico tipo de sinal que tem todas as frequncias de infravermelhos "codificados" nele. O sinal pode ser medido muito rapidamente, normalmente na ordem de um segundo ou mais. Assim, o elemento tempo por amostra reduzida para uma questo de alguns segundos, em vez de vrios minutos. A maioria dos interfermetros empregar um separador de feixe que leva o feixe infravermelho de entrada e a divide em dois feixes pticos. Um feixe reflete fora de um espelho plano, que fixada no lugar. o outro feixe reflete fora de um espelho plano que est em uma mecanismo que permite que esta para mover um espelho muito distncia curta (tipicamente poucos milmetros) de distncia a partir de o divisor de feixe. Os dois feixes refletir fora de seu respectivos espelhos e so recombinados quando eles se encontram de volta para o separador de feixe. Porque o caminho que um feixe viaja tenha um comprimento fixo e o outro constantemente mudando medida que seus movimentos de espelho, o sinal que sai o interfermetro o resultado das duas vigas "interferentes" uns com os outros. O sinal resultante chamado um interferograma que tem a propriedade nica que cada ponto de dados (uma funo do movendo posio do espelho), que torna-se o sinal tem informaes sobre todas as frequncias do infravermelho que vem da fonte.InstrumentaoFTIR

Dois espelhos planos posicionados perpendicularmente um ao outro. Um espelho semitransparente alinhado com a fonte de radiao. Retornando ao separador de feixes, recombinando e sofre interferncia. O raio vai em direo a amostra e em seguida ao detector denominado de radiao transmitida. Os espectros so obtidos pelo clculo da transformada de Fourier do referido interferograma.

17Figura 5: Interfermetro de MichelsonFonte: Gasmet Technologies17Vantagens

uma tcnica no destrutivaAlta velocidade de anlise Alta resoluo espectral Alta sensibilidade Excelente preciso e exatido em relao ao comprimento de ondaMelhoria na razo sinal-rudo. A amostra fica pouco tempoem contato com a radiao.18Vantagens

A resoluo no determinada pelo tamanho do feixe, mas pelas viagens do espelho mvel e o nmero dos dados recolhidos durante a viagem.

Em vez de um monocromador, um interfermetro para medir freqncias mltiplas simultaneamente, produzindo um interferograma que recalculado usando algoritmos complexos para dar o espectro original.

19Estas vantagens pticas resultar em uma significativa reduo do tempo de aquisio de dados em comparao com um espectro obtido com resoluo semelhante em um instrumento dispersivo Calibrao

20 Os espectrmetros FTIR emprega um laser HeNe como um padro de calibrao de comprimento de onda interna, no h necessidade de ser calibrado pelo usurio.

Preparao das amostras21Preparao das amostras

Clulas para gases

Prensa manualCristais e p de KBr

Molde evacuvel paraempastilhamento22Diferenas entre o IV e o Raman23RamanIV devido espalhamento da luz pelas molculas de vibrao. o resultado da absoro de luz pelas molculas de vibrao.Ativa se ela provoca uma mudana na polaridade.Se houver uma alterao no momento de dipolo durante a vibrao.A gua pode ser usada como um solvente.A gua no pode ser usado devido sua absoro intensa.A preparao da amostra no muito elaborado, amostra pode ser quase em qualquer estado. A preparao da amostra elaborada.Custo de instrumentao muito alta

Comparativamente barato.23Comparao dos espectros de absoro no infravermelho FTIR e Raman24

Esta complementaridade devido caracterstica eltrica da vibrao.24 Em geral, as bandas fortes no espectro de IV de um composto corresponde a bandas fracas no Raman e vice-versa. Esta complementaridade devido caracterstica elctrica da vibrao. Se uma ligao fortemente polarizado,vai se apresentar no espectro do raman com bandas fortes.. Vibrations envolvendo ligaes polares (CO, NO, OH) so, portanto, comparativamente fracas scatterers Raman.. .

Preparao e caracterizao do pluronic F127-b-poli(-caprolactona)

Pluronic F127

Poli( -caprolactona)- PCL25

PCL-F127-PCL25

26C=OO-HC-HO-C-OEspectros FTIR do Pluronic F127 e Pluronic F127-CLxPluronic como no gelificao in situ F127-g-poli (cido acrlico) veculo para o sistema de distribuio de drogas oftlmicas27Pluronic F127 (a)

Poli( cido acrlico)-PAA

Fonte: Dissertao de mestrado de Maria Lima

28Espectro de FTIR do Pluronic F127 (a), PAA (b) e o copolmero Pluronic-g-PAA (c).C=OC-O-CC-O-CC=OO-HReferncias bibliogrficas29 ZHOU, Qi. et al. Preparation and characterization of thermosensitive pluronicF127-b-poly(-caprolactone) mixed micelles. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 2011. 86: 4557.

MA, Wen-Di. Pluronic F127-g-poly(acrylic acid) copolymers as in situ gellingvehicle for ophthalmic drug delivery system. International Journal of Pharmaceutics, 2008. 350:247256.

LIMA, M. S. P. Preparo e caracterizao de membranas de quitosana modificadas com Poli( cido acrlico). Tese ( mestrado em Qumica) Universidade Federal do Rio Grande do Norte. Natal. 2007.

RODRIGUEZ-SAONA , L.E. ; ALLENDORF, M.E. Use of FTIR for Rapid Authentication and Detection of Adulteration of Food. Rev. Food Sci. Technol. 2011. 2: 46783.

ALVES O. L. Espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier: feliz combinaes de velhos conhecimentos de ptica, matemtica e Informtica. 1-21.Referncias bibliogrficas30 PASQUINI C. Near Infrared Spectroscopy: Fundamentals, Practical Aspects and Analytical Applications. J. Braz. Chem. Soc. 2003. 14: 198-219.

LIMA, M. S. P. Preparo e caracterizao de membrana de quitosana modificadas com o Poli(cido acrlico). Dissertao de mestrado. Natal, Novembro de 2006.

GUIMARAES C. Espectroscopia Raman e Infravermelho na molcula (4E)-4((E)-3-fenilalil