Laboratório e Análises

Análise instrumental: Conceitos e avanços da análise no infravermelho

Quimica e Derivados
24 de março de 2003
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    A rede de difração é responsável pela separação da radiação (fótons) de acordo com o seu comprimento de onda, e sua função pode ser representada esquematicamente como na figura 2, onde se observa que apenas fótons com 4.000 cm-1 chegam ao detector.

    Química e Derivados: Análise: analise02. Química e Derivados: Análise: analise02. Química e Derivados: Análise: analise02. Por meio de um movimento circular, a rede de difração focaliza no detector, um a um, todos os comprimentos de onda separadamente (4.000 cm-1, 3.999 cm-1, 3.998 cm-1, 3.997 cm-1), e assim sucessivamente até completar a varredura.

    A figura 3 representa esquematicamente o que ocorre numa determinação por IV.

    Química e Derivados: Análise: analise03. No detector, só incidem os fótons de 4.000 cm-1 vindos da referência e da amostra. Como estas não absorvem nenhum fóton em 4.000 cm-1 – aliás, a referência não absorve nenhum fóton na faixa 4.000 cm-1 – 200 cm-1 –, não ocorrerá diferença de potencial no detector, nem tampouco movimento no servomecanismo que aciona a pena do registrador. Assim, tem-se um ponto que corresponde a 0 de absorbância, ou 100% de transmitância. A amostra nada absorve, transmitindo toda a radiação, como se vê na figura 4.

    Química e Derivados: Análise: analise04.As redes de difração movimentam-se continuamente. O mesmo fenômeno descrito anteriormente acontece nos números de onda 3.999 cm-1, 3.998 cm-1,…, 3.101 cm-1, porém, quando as redes de difração focalizam no detector 3.100 cm-1, por exemplo, algo diferente acontece, pois a amostra absorveu parte dos fótons deste número de onda.

    Deste modo, a intensidade de fótons que passa a amostra em 3.100 cm-1 é menor que a intensidade que passa pela referência, o que gera uma corrente no detector que aciona o servomecanismo, e a pena no registrador registra um pico que nada mais é que o registro da parte da energia absorvida pela amostra (figura 5).

    Química e Derivados: Análise: analise05.Pode-se ver que 80% da energia com número de onda igual a 3.100 cm-1 foi absorvida. Com a continuação do movimento de rotação das redes de difração, chega-se novamente em números de onda que não puderam ser absorvidos pela amostra. Neste ponto, a corrente no detector volta a ser nula, e retorna-se à linha base do aparelho (0% de absorção). Isto se dá abaixo de 3.100 cm-1. No espectrograma da figura 6, o fenômeno é retratado como um pico em 3.100 cm-1, pois a amostra absorve este número de onda.

    Química e Derivados: Análise: analise06. Continuando o movimento de rotação das redes de difração até o número de onda 200 cm-1, o espectro final da molécula será semelhante ao da figura 7. Picos aparecem nos valores 1.550 cm-1, 1.080 cm-1 e 610 cm-1, onde a molécula absorve a radiação.

    Química e Derivados: Análise: analise07.Os tipos de vibração – Basicamente, o termo espectroscopia tem sido utilizado para designar métodos analíticos em que se estuda a interação de radiações eletromagnéticas com moléculas ou partículas. Tanto radiações, como moléculas, porém, possuem energias características, cuja conseqüência é a propriedade de uma molécula absorver energia proveniente de uma radiação. O fenômeno, no entanto, não ocorre em todos os casos, mas somente naqueles onde a energia do fóton (outra forma de se chamar radiação) for compatível com a energia da vibração molecular.

    Deste modo, se um feixe de fótons com intensidade I0 incidir sobre uma amostra com moléculas que apresentam energia de vibração incompatível com a energia dos fótons, nenhuma energia será absorvida e todos os fótons passarão pela amostra, isto é, o feixe I, que emerge da amostra, tem a mesma intensidade que o feixe Io (I0 = I). Por outro lado, se a energia dos fótons for compatível com a energia vibracional, cada molécula absorverá um fóton, aumentando seu movimento vibracional. Como conseqüência, a intensidade dos fótons que deixa a amostra será menor do que a intensidade incidente (Io > I), pois parte dos fótons foi absorvido. Depreende-se que, quanto maior for o número de moléculas presente na amostra, menor será a intensidade final, pois maior será a chance dos fótons serem absorvidos.

    Vários modelos são propostos para explicar o comportamento vibracional das moléculas, porém, nenhum deles é tão eficiente quanto o da bola-mola. De acordo com este modelo, os átomos são representados por bolas de tamanho variável, ao passo que as ligações são descritas como molas com elasticidades diferentes. Uma molécula só estaria na posição estática a 0 K Em qualquer temperatura diferente, existe o movimento vibracional, representado por vários estágios de estiramento da “mola”, nos limites dos estiramentos máximo e mínimo. Estas vibrações e seus respectivos estados de estiramento dependem fundamentalmente dos tipos de átomos envolvidos (“tamanho das bolas”) e da força de ligação (“força da mola”). Dependendo dos fatores citados, cada vibração apresenta uma energia característica, denominada energia vibracional.

    Além da abordagem baseada no movimento de elongação da “mola”, porém, o fenômeno pode ser estudado de outra maneira. Existem outros tipos possíveis de vibrações, cada um deles com energia própria e, portanto, apto a absorver fótons com número de ondas diferentes.

    Alguns exemplos de vibrações de um grupo –CH2 são o estiramento assimétrico (3.080 cm-1), o estiramento simétrico (3.010 cm-1), a deformação (1.415 cm-1), o rock (720 cm-1) e o waggin (1.200 cm-1 ). O grupo –CH3 pode apresentar vibrações do tipo estiramento em fase (2.870 cm-1), deformação fora de fase (1.463 cm-1), deformação em fase (1.378 cm-1), torção (variável) e rock (variável).


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