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Espectroscopia infravermelha e espectroscopia infravermelha próxima – há alguma diferença?
Esta é a segunda parte da nossa série sobre espectroscopia NIR. Neste artigo, você aprenderá os fundamentos da espectroscopia NIR em um nível superior e determinará por que essa técnica pode ser mais adequada do que a espectroscopia infravermelha para seus desafios analíticos em laboratório e em processos de fabricação industrial.
Espectroscopia… o que é que?
Uma definição curta mas precisa de espectroscopia é «a interação da luz com a matéria». Todos sabemos que a luz certamente influencia a matéria, principalmente depois de passar um longo dia ao ar livre, desprotegido. Como resultado, sofremos queimaduras solares se ficarmos expostos ao sol por muito tempo.
Uma característica da luz é o seu comprimento de onda, que está inversamente correlacionado à sua energia. Portanto, quanto menor o comprimento de onda, mais energia existe. O espectro eletromagnético é mostrado em figura 1. Aqui você pode ver que a região NIR está situada entre a região visível (com energia mais alta) e a região infravermelha (com energia mais baixa).
A luz da região do infravermelho (IR) e do infravermelho próximo (NIR) (800–2500 nm) do espectro eletromagnético induz vibrações em certas partes das moléculas (conhecidas como grupos funcionais). Assim, IR e NIR pertencem ao grupo das espectroscopias vibracionais. Em Figura 2, são mostrados vários grupos funcionais e moléculas que são ativos na região NIR.
A diferença nas vibrações induzidas pela espectroscopia IR ou NIR é devida à maior energia dos comprimentos de onda NIR em comparação com aqueles na região IR.
As vibrações na região infravermelha são classificadas como fundamentais – o que significa uma transição do estado fundamental para o primeiro estado excitado. Por outro lado, as vibrações na região do infravermelho próximo são bandas combinadas (excitação de duas vibrações combinadas) ou sobretons. Os sobretons são considerados vibrações desde o estado fundamental até um nível de excitação acima do primeiro estado (ver Figura 3). Essas bandas combinadas e sobretons têm menor probabilidade de ocorrer do que vibrações fundamentais e, conseqüentemente, a intensidade dos picos na faixa NIR é menor que os picos na região IR.
Isso pode ser melhor compreendido com uma analogia sobre subir escadas. A maioria das pessoas sobe um degrau de cada vez, mas às vezes você vê pessoas com pressa subindo dois ou três degraus ao mesmo tempo. Isto é semelhante ao IR e ao NIR: um degrau (IR – vibrações fundamentais) é muito mais comum em comparação com o ato de subir dois ou mais degraus ao mesmo tempo (NIR – harmônicos). As vibrações na região NIR são de menor probabilidade do que as vibrações IR e, portanto, têm uma intensidade menor.
A teoria é boa, mas o que isso significa na prática?
As vantagens do NIR sobre o IR derivadas do esboço teórico acima são as seguintes:
1. Menor intensidade de bandas com NIR, portanto menor saturação do detector.
Para sólidos, amostras puras podem ser usadas como é em um frasco adequado para análise NIR. Com a análise IR, você precisa criar um pellet de KBr ou administrar cuidadosamente a amostra sólida na janela de Refletância Total Atenuada (ATR), sem mencionar a limpeza completa de tudo depois.
Para líquidos, os espectros NIR devem ser medidos em frascos descartáveis de 4 mm (ou 8 mm) de diâmetro, fáceis de encher, mesmo no caso de substâncias viscosas. A análise IR requer a utilização de comprimentos de caminho muito curtos (<0,5 mm), que exigem cuvetes de quartzo ou células de fluxo caras, nenhuma das quais é fácil de preencher.
2. Luz de maior energia com NIR, portanto, penetração mais profunda da amostra.
Isto significa que o NIR fornece informações sobre o amostra em massa e não apenas características de superfície, como acontece com a espectroscopia infravermelha. No entanto, estas não são as únicas vantagens do NIR sobre o IR. Existem ainda mais benefícios relacionados ao aplicativo...
3. NIR pode ser usado para quantificação e para identificação.
A espectroscopia infravermelha é frequentemente usada para detectar a presença de certos grupos funcionais em uma molécula (apenas identificação). Na verdade, quantificação é um dos pontos fortes da utilização da espectroscopia NIR (veja abaixo).
4. O NIR é versátil.
A espectroscopia NIR pode ser usada para a quantificação de substancias químicas (por exemplo, umidade, Conteúdo da API), determinação de parâmetros químicos (por exemplo, valor hidroxila, número total de acidez) ou parâmetros físicos (por exemplo, densidade, viscosidade, viscosidade relativa e viscosidade intrínseca). Você pode clicar nesses links para baixe nosso grátis Notas de aplicação para cada exemplo.
5. O NIR também funciona com fibra óptica.
Isso significa que você pode facilmente transfira um método do laboratório diretamente para um ambiente de processo usando um analisador com um cabo de fibra óptica longo e de baixa dispersão e uma sonda robusta. Cabos de fibra óptica não são possíveis de usar com IR devido a limitações físicas.
NIR ≠ IR
Resumindo, NIR é uma técnica diferente de IR, embora ambos sejam tipos de espectroscopia vibracional. O NIR tem muitas vantagens sobre o IR em termos de velocidade (manuseio mais fácil, sem necessidade de preparação de amostra), fornecendo informações sobre o material a granel, bem como sua versatilidade. A espectroscopia NIR permite a quantificação de diferentes tipos de parâmetros químicos e físicos e também pode ser implementada em um ambiente de processo.
Assista ao nosso vídeo para aprender sobre as principais diferenças entre a espectroscopia IR e NIR.
Na próxima parte desta série, focaremos no processo de implementação de um espectrômetro NIR no fluxo de trabalho do seu laboratório, usando um exemplo específico. Clique aqui para ir diretamente para o próximo post da série !
