Espectroscopia de Infra-Vermelho

Luís Santos

NIR MIR FIR

14000 4000 20500 Número de onda (cm-1)

NIR NIR –– IV prIV próóximo; MIR ximo; MIR –– IV mIV méédio; FIR dio; FIR –– IV longIV longíínquonquo

Região do InfravermelhoRegião do Infravermelho

Fontes, detectores e materiais Fontes, detectores e materiais óópticos diferentespticos diferentes

Vibrações Moleculares

Modos normais de vibração (3N-6). Harmónicos e combinações.“Impressão digital”. As frequências específicas dependem de:

• massa dos átomos, • força das ligações, • geometria.

Vibrações Moleculares

CH2 - 2925 cm-1 2850 cm-1

Vibrações Moleculares

http://www.psrc.usm.edu/macrog/irabs.htmCH2: ~720 cm-1 1350 - 1150 cm-1

Regras de Selecção

Para um modo ser activo em IV, deverá ocorrer variaçãoda momento dipolar durante a transição vibracional.Para um modo ser activo em Raman, deverá ocorrervariação da polarizabilidade durante a transiçãovibracional.IV e Raman são em geral complementares, em virtude de as regras de selecção que governam ambos os processosserem diferentes. Ex.: H2O; CO2

Instrumentação

Técnica Dispersiva

Técnica de transformada de Fourier (FTIR)

Espectrómetro Dispersivo

Espectrómetro de FTIR

Interferómetro de Michelson

Interferograma

Vantagens FTIR/Dispersivo

Maior velocidade e sensibilidade - FelgettMaior intensidade no detector - JacquinotCalibração automática - laser de referênciaNão há luz dispersaNão há aquecimento...

EquipamentoFonte de radiação

• Tunsténio (VIS - 3000 cm-1) • Globar (6000 - 50 cm-1) • Lâmpada de Hg (100 - 10 cm-1)

Interferómetro de Michelson - Divisor de feixe• MgO em quartzo (UV - 500 cm-1) • Ge em KBr (6000 - 50 cm-1) • PE tereftalato (IV longínquo)

Detector• DTGS (Deutered triglycine sulfate) (UV próximo - IVL)• MCT (HgCdTe) (6000 - 350 cm-1)

Técnicas

Espectroscopia de Absorção (Transmissão) Espectroscopia de Reflexão– Difusa– Especular– Atenuação Total (ATR)

Microespectroscopia

Espectroscopia de Absorção (Transmissão)

Determina-se a Transmitância TT (%) = (I/I0) x 100

Absorvância AA = -log10 (T/100)

Vantagens e limitações da espectroscopia de absorção

Espectroscopia de Absorção (Transmissão)

Espectroscopia de Reflexão Difusa (DRIFTS)

Reflexão difusa - Componente da radiação que penetra na amostra, sofrendo dispersão antes de voltar à superfície e que é função da absorção. Análise de Kubelka-MunkVantagensLimitações

Espectroscopia de Reflexão Especular

Reflexão especular - Componente da radiação incidente que é reflectida com um ângulo de reflexão = ângulo de incidência e que é função do índice de refracção n.Análise de Kramers-Kronig

k - índice de absorçãoR - intensidade da radiação especular

( )( ) 22

22

11

knknR

+++−

=

Espectroscopia de Reflexão Especular

Análise de Kramers-Kronig

*Attenuated Total Reflectance

Reflexão interna ou total atenuadaReflexão interna ou total atenuadaa radiação, sob certas condições, é reflectida no interior de um material com elevado índice de refracção (cristal de ATR) em contacto íntimo com a amostraa radiação penetra na amostra sob a forma de “onda evanescente”, cuja intensidade decai exponencialmente com a distância à superfície do cristal (alguns micrómetros)

ATR requer apenas contacto íntimo entre amostra e cristal, sem mais preparação

Reflectância Total Atenuada (ATR*)

ATR

Microespectroscopia

Estudo de casos Contaminante em papel

O-H

C-HO-H

C-H

C-O

Estudo de casos Contaminante em papel

~1 mm

Microespectroscopia