Espectroscopia de infravermelho e espectroscopia de FTIR: como funciona um espectrômetro de FTIR e análise de FTIR

Nov 10, 2023

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A espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) é uma técnica extremamente popular atualmente, devido à sua combinação única de sensibilidade, flexibilidade, especificidade e robustez. Capaz de lidar com analitos sólidos, líquidos e gasosos, tornou-se uma das técnicas instrumentais analíticas mais amplamente praticadas na ciência. Embora haja uma série de limitações conhecidas do FTIR, como sua relativa intolerância à água e sua sensibilidade às propriedades físicas da matriz de análise, ele é extremamente popular e comumente usado em setores tão diversos quanto alimentos e bebidas,1 químico, de engenharia, ambiental,2 farmacêutico3 e biomassa4 e em ambientes clínicos.5 Formas de instrumentação adequadas agora incluem dispositivos de tempo real de bancada, portáteis e online.

O que é espectroscopia de infravermelho?

O que é espectroscopia FTIR e qual é a diferença entre espectroscopia FTIR e espectroscopia IR?

Como funciona o FTIR?

Análise FTIR e coleta de dados FTIR

Como interpretar um espectro de IR e um gráfico de espectro de IR do espectro de FTIR

Vantagens, desvantagens e usos da espectroscopia de infravermelho/FTIR médio vs próximo

Aplicações FTIR – presente e futuro

O olho humano pode ver apenas uma pequena parte do espectro muito mais amplo de radiação eletromagnética (Figura 1). No lado de alta energia do espectro visível está a região ultravioleta (UV), enquanto no lado de baixa energia está o infravermelho (IR). As regiões IR mais úteis para a análise de compostos orgânicos tendem a ser de 2.500 a 16.000 nm de comprimento de onda. Far-, mid- e near-IR (NIR) estão incluídos sob a égide da "espectroscopia molecular".

A espectroscopia de infravermelho é o estudo da interação da luz infravermelha com a matéria, onde a luz infravermelha é caracterizada pela faixa de número de onda que vai de 12.800 a 10 cm-1. Historicamente, por convenção, o IR tende a ser descrito em "número de onda", onde qualquer número de onda é inversamente proporcional ao seu comprimento de onda. Assim, um comprimento de onda menor terá um número de onda maior, referindo-se ao fato de que mais ondas poderiam caber em uma determinada distância. Far-IR é normalmente definido como radiação entre 500 e 20 cm-1, mid-IR entre 4.000 e 500 cm-1 e NIR como tipicamente entre ~ 10.000 e 4.000 cm-1.

A luz infravermelha é absorvida por moléculas em frequências específicas com base nas ligações moleculares entre os átomos e nos tipos de átomos presentes no final das ligações. As energias dos fótons na região IR induzem a excitação vibracional de átomos ligados covalentemente. Muitas vezes, considera-se que essas ligações covalentes agem como molas rígidas que podem esticar, dobrar, girar e girar (Figura 2). A radiação de infravermelho médio de alta energia excita vibrações fundamentais quando a energia é absorvida pelas moléculas, elevando-as do estado fundamental para o primeiro estado vibracional. Em contraste, a espectroscopia NIR é composta por bandas de combinação de "tons" produzidos a partir dessas vibrações fundamentais. O leitor também é direcionado para material introdutório adicional disponível na Royal Society of Chemistry.

Figura 2: Animação mostrando os movimentos tridimensionais que podem ocorrer para ligações atômicas moleculares quando excitadas pela luz infravermelha. Esses movimentos causam as bandas de absorção espectrais de infravermelho que observamos. Crédito: Retirado do YouTube https://www.youtube.com/watch?v=0S_bt3JI150

A diferença entre IR e FTIR é que o último é construído a partir de um interferograma como sinal bruto. Isso representa a intensidade da luz em função da posição de um espelho dentro do interferômetro, e não em função do comprimento de onda (como ocorre em instrumentos dispersivos). Este é o "FT". O sinal deve primeiro ser transformado por Fourier (FT) para produzir a intensidade em função do número de onda.