espetroscopia do infravermelho

UNIVERSIDADE EDUARDO MONDLANE

Espetroscopia do Infra-Vermelho

Técnicas de medição em física

Curso: Meteorologia

Discentes :

Machava, Azaldo

Ganhane, Gonçalves

João, Elvino

Massango, Mussagy


Objectivo Geral:

Conhecer os princípios gerais de medição da espectroscopia;

Identificar e conhecer os princípios de funcionamento dos aparelhos usados na medição da espectroscopia.



Objectivos Específicos

Descrever e explicar os principais factores que regem o processo de absorção na espectroscopia do infravermelho;

Explicar o princípio de funcionamento de aparelhos de medição da espetroscopia no infravermelho;

Importancia e suas aplicações nas diversas áreas socias.


introdução

Atualmente é muito importante o conhecimento de Espectrofotometria em análises químicas, e fisicas devido

ao facto de serem ciências esperimentais e que estudam as

transformações das substancias e varios outros fenómenos fisicos que

acontecem na naturesa.


Princípios básicos

Espectroscopia

De uma maneira geral, consiste no estudo

da radiação eletromagnética

emitida ou absorvida por um

corpo.


Princípios básicos

Radiação Eletromagnética

São ondas que se propagam pelo espaço, algumas das quais são percebidas ao olho

humano como no caso da luz.


Princípios Básicos

Espectro

É a relação da intensidade de radiação transmitida, absorvida ou refletida em função do comprimento de onda ou

freqüência da dita radiação.


Princípios Básicos

Radiação infravermelha

É uma radiação não ionizante na porção invisível do espectro eletromagnético que

está adjacente aos comprimentos de onda longos, ou final vermelho do

espectro da luz visível.


Breve historial da espetroscopia

Astrônomo inglês William Herschel, em 1800, experimentou colocar o bulbo de um termômetro em cada uma das regiões coloridas do espectro solar. O resultado observado foi que a temperatura do mercúrio aumentava pela incidência da luz, mas esse era mais rápido quanto mais próximo da extremidade vermelha. Ao testar a região não iluminada depois do vermelho, Herschel descobriu que a temperatura subia ainda mais rapidamente. A radiação invisível que

provocava este efeito foi então denominadade infravermelho.


TÉCNICAS DE ESPECTROSCOPIA DE IV

Destacam-se três (3) técnicas:

Absorção

Reflectância Difusa

ATR - Attenuated Total Reflection



Absorção

Esta técnica não necessita de acessórios muito complexos, no entanto exige preparação cuidadada amostra.A amostra tem que ter uma espessura tão pequena quanto a necessária para que a radiação apossa atravessar se tal não for possível



Continuação: pode-se recorrer a outras variantes que facilitam o suporte epreparação da amostra, de que as mais usuais são:- Pastilha de KBr-para a qual é necessário ter a amostra sob a forma de pó/grãos finos, -Célula de diamante-para pequenas quantidades de amostras, em que duas peças de diamantecomprimem a amostra sob a forma de uma lâmina fina e passível de transmitir a radiação.


fig. Fotografia da célula de diamante



Reflectância DifusaQuando um feixe IV, focado, incide numa partícula

material a interacção entre os dois pode ocorrer de diversas formas:

-reflexão especular que ocorre à superfície das partículas, isto é, sem penetração;

-reflexão difusa pelas partículas da amostra, a qual se

deve à difusão da radiação incidente epenetrante, pela estrutura cristalina da amostra.




Fig.2 Esquema do acessório utilizado em processo de reflectância difusa que ocorre na amostra


A técnica utiliza o fenómeno de reflexão interna total no interior de um cristal, para analisar umaamostra em contacto com esse mesmo cristal. A reflexão do feixe no interior do cristal (a qual dependedo ângulo de incidência do feixe no cristal (θ)) irá dar origem a uma onda “evanescente” que se estendepara lá da superfície do cristal em contacto com a amostra e para o interior desta. A profundidade depenetração da onda evanescente (p), dada por:


TR - Attenuated Total Reflection


Onde n1 e n2 são os índices de refracção da amostra e do

cristal, respectivamente.Esquemas de um acessório de ATR em que a atenuação do sinal ocorre por múltiplas reflexões



A radiação infravermelha, no intervalo de 10.000 - 100 cm1 é absorvido e convertido por uma molécula orgânica em energia de vibração molecular Esta absorção é quantificado:

Interação do iv com a matéria


Resultados da absorção

Quando uma molécula absorve a radiação Infravermelha, passa para um estado de energia excitado.

A absorção se dá quando a energia da radiação IV tem a mesma freqüência que a vibração da ligação.

Após a absorção, verifica-se que a vibração passa ter uma maior amplitude.


Principios fisicos


Cont.

Princípios físicos


A figura abaixo mostra as características essenciais de um espectrofotômetro de feixe simples.

Técnica de análise para colher o espectro infravermelho


Técnica de análise para colher o espectro infravermelho


A espectroscopia possibilitou a descoberta, em poucos anos, de inúmeros elementos químicos, em especial muitos dos que correspondiam às lacunas presentes na tabela periódica que seria publicada por Dmitri Mendeleiev em 1869.

Aplicações


MEDICINA

A espectroscopia de prótons por ressonância magnética é um método não invasivo que possibilita a detecção de alterações metabólicas e bioquímicas de áreas do encéfalo.

Aplicações


INDÚSTRIA

Pirômetros em siderúrgicas – Lei de Wien – radiação de corpo negro.

Aplicações


ASTRONOMIA

Uso em telescópios espaciais como o hubble ou sondas espaciais enviadas pela NASA

Aplicações


Informação química das estrelas e planetas.

Aplicações


Aplicações

Na fisica e Quimica

Detecção e quantificação de substâncias em amostras desconhecidas a partir da comparação computacional com milhares de espectros de referência armazenados num banco de dados

Informações químicas e estruturais de materiais.


conclusão

Depois de ter feito este trabalho concluimos que a espectroscopia do infravermelho é um tipo de espectroscopia de absorção a qual usa a região do infravermelho do espectro electromagnético e que ela se baseia no simples facto de que as ligações químicas das substâncias possuem frequências de vibrações específicas, as quais correspodem a niveis de energia da molécula.


Bibliografia

Workman Jr., Jerome. An Introduction to Near Infrared Spectroscopy. 2005

Barbara S, Bill G, Peter McI. Modern Infrared Spectroscopy. University of Greenwich : JohnWiley and Sons.

Manual de Métodos de Física Experimental (edição do Departamento de Física, R.J.Uthui, 1993);

Education

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