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

Espetroscopia do Infra-Vermelho

Objectivo Geral:

Conhecer os princípios gerais de medição da espectroscopia;

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

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Espetroscopia do Infra-Vermelho

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.

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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.

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Princípios básicos

Espectroscopia

De uma maneira geral, consiste no estudo

da radiação eletromagnética

emitida ou absorvida por um

corpo.

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Princípios básicos

Radiação Eletromagnética

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

humano como no caso da luz.

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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.

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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.

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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.

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TÉCNICAS DE ESPECTROSCOPIA DE IV

Destacam-se três (3) técnicas:

Absorção

Reflectância Difusa

ATR - Attenuated Total Reflection

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TÉCNICAS DE ESPECTROSCOPIA DE IV

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

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TÉCNICAS DE ESPECTROSCOPIA DE IV

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.

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fig. Fotografia da célula de diamante

TÉCNICAS DE ESPECTROSCOPIA DE IV

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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.

TÉCNICAS DE ESPECTROSCOPIA DE IV

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TÉCNICAS DE ESPECTROSCOPIA DE IV

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

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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:

TÉCNICAS DE ESPECTROSCOPIA DE IV

TR - Attenuated Total Reflection

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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

TÉCNICAS DE ESPECTROSCOPIA DE IV

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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

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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.

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Principios fisicos

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Cont.

Princípios físicos

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

Técnica de análise para colher o espectro infravermelho

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Técnica de análise para colher o espectro infravermelho

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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

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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

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INDÚSTRIA

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

Aplicações

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ASTRONOMIA

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

Aplicações

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Informação química das estrelas e planetas.

Aplicações

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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.

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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.

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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);