O documento discute a espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), descrevendo os princípios, instrumentação, preparação de amostras e aplicações para identificação de materiais orgânicos e inorgânicos. A técnica fornece informações sobre as ligações químicas através das frequências de vibração absorvidas na região do infravermelho. O espectrômetro FTIR é um método rápido, não destrutivo e sensível para análise química.

1. UNIVERSIDADE ESTADUAL DE SANTA CRUZ
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA, INOVAÇÃO E MODELAGEM EM MATERIAIS -
MESTRADO ACADÊMICO
AUTOR: Rosemaire S. Santana de Oliveira
Dezembro/ 2014
Espectroscopia de Infravermelho
(por Transformada de Fourier)

2. Introdução
2
 É um tipo de espectroscopia de absorção a qual usa a
região do infravermelho do espectro eletromagnético.
Baseia-se no fato de que as ligações química das
substâncias possuem frequências de vibrações específicas as
quais correspondem aos níveis vibracionais.
A freqüência ou comprimento de onda de uma absorção
depende:
 da constante de força das ligações
 da geometria dos átomos;
 das massas relativas dos átomos.
Figura 1: Espectroscopia do IV
Fonte: Thermo Nicolet Corporation

3. Introdução
3
 pode identificar materiais desconhecido
 é possível determinar a quantidade de componentes em
uma mistura.
 A energia fornecida é de ordem de 4,4 a 48,0 KJ. mol-1
Orgânicos
Inorgânicos
Moléculas complexas
IV próximo l = 0.78 - 2.5 µm
n = 12800 – 4000
IV médio l = 2.5 - 25 µm
n = 4000 – 400
IV distante l = 25 - 1000 µm
n = 400 –10

4. Introdução
Para absorver radiação no IV uma molécula deve ter
variação no momento dipolo (Δμ ≠ 0) como
consequência de seu movimento de rotação ou vibração
4

5. Introdução
5
 Absorção no IV é quantizado.

6. Vibrações moleculares
 Estiramento ou axial:
- Estiramento simétrico
- Estiramento assimétrico
 Deformação angular:
- Angular simétrica no plano
(tesoura)
- Angular assimétrica no plano
(balanço)
- Angular simétrica fora do plano
(torção)
- Angular assimétrica fora do plano
(abano)
6

7. Vibrações moleculares
Molécula não-lineares
As moléculas lineares
3N – 6
3N – 5
» Para moléculas muito grandes e com diferentes tipos de ligação 
muitos modos de vibração  espectros complexos.
7
Figura 2: Molécula com N átomos.
Fonte: GUIMARAES, 2011

8. Vibrações moleculares
No caso da água, podem ser observadas três vibrações
no espectro de IV.
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3(3)-6= 3

9. Frequência de vibração (n)
 A equação derivada da lei de Hooke calcula
aproximadamente a frequência da vibração:
21
21
mm
mm

=
9

10. Efeitos que afetam a frequência
 Tipo de ligação (simples, dupla ou tripla)
 Efeito da massa do átomo envolvido na vibração
 Tipos de vibrações
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11. Efeito de hibridização
 A hibridização afeta a constante de força, k.
Ligações são mais fortes na ordem:
e as freqüências observadas para as vibrações de
C – H ilustram isso facilmente:
2900cm-1
sp > sp2 > sp3
sp sp2 sp3
Ξ C – H =C – H –C – H
3300cm-1 3100cm-1 2900cm-1
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12. Absorções em moléculas orgânicas
12
Figura 3: Regiões de interesse no espectro IV.
Fonte: Material didático do professor Pissani

13. Absorçãocaracterísticasde alguns gruposfuncionaismais comuns
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14. Instrumentação
São classificados em:
 dispersivos (feixe simples e feixe duplo)
 não dispersivos (FTIR)
14
tem como princípio o
interferômetro de
Michelson.

15. Instrumentação
Espectrofotômetros dispersivos
15
Fonte de radiação Monocromador
Compartimento da amostra Detector

16. Instrumentação
FTIR
16
Figura 4: Instrumento não dispersivo- FTIR
Fonte: Thermo Nicolet Corporation

17. Instrumentação
FTIR
 Dois espelhos planos posicionados
perpendicularmente um ao outro.
 Um espelho semitransparente
alinhado com a fonte de radiação.
 Retornando ao separador de
feixes, recombinando e sofre
interferência.
 O raio vai em direção a amostra e
em seguida ao detector é
denominado de radiação
transmitida.
 Os espectros são obtidos pelo
cálculo da transformada de Fourier
do referido interferograma.
17
Figura 5: Interferômetro de Michelson
Fonte: Gasmet Technologies

18. Vantagens
É uma técnica não destrutiva
Alta velocidade de análise
 Alta resolução espectral
 Alta sensibilidade
 Excelente precisão e exatidão em relação ao comprimento de
onda
Melhoria na razão sinal-ruído.
 A amostra fica pouco tempo
em contato com a radiação.
18

19. Vantagens
 A resolução não é determinada pelo tamanho do feixe, mas
pelas viagens do espelho móvel e o número dos dados
recolhidos durante a viagem.
 Em vez de um monocromador, um interferômetro para medir
freqüências múltiplas simultaneamente, produzindo um
interferograma que é recalculado usando algoritmos complexos
para dar o espectro original.
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20. Calibração
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 Os espectrômetros FTIR emprega um laser HeNe como um
padrão de calibração de comprimento de onda interna, não há
necessidade de ser calibrado pelo usuário.

21. Preparação das amostras
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• São analisados na forma de película. A
gota do líquido é apertado entre placas
de cloreto de sódio formando uma
camada de 0,01mm de espessura.
• Em soluções.
Líquido
• Solúveis- dissolvidos e examinados.
• Insolúveis- tritura e mistura com KBr,
comprimido e prensado, formando disco
de 2cm de diâmetro.
Sólido
• amostra se expanda em uma célula.Gasoso

22. Preparação das amostras
Células para gases
Prensa manual
Cristais e pó de KBr
Molde evacuável para
empastilhamento
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23. Diferenças entre o IV e o Raman
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Raman IV
É devido à espalhamento da luz pelas
moléculas de vibração.
É o resultado da absorção de luz
pelas moléculas de vibração.
Ativa se ela provoca uma mudança na
polaridade.
Se houver uma alteração no
momento de dipolo durante a
vibração.
A água pode ser usada como um solvente. A água não pode ser usado devido
à sua absorção intensa.
A preparação da amostra não é muito
elaborado, amostra pode ser quase em
qualquer estado.
A preparação da amostra é
elaborada.
Custo de instrumentação é muito alta Comparativamente barato.

24. Comparação dos espectros de absorção no
infravermelho FTIR e Raman
24
 Esta complementaridade é devido à característica elétrica da
vibração.

25. Preparação e caracterização do pluronic F127-b-
poli(ε-caprolactona)
Pluronic F127
Poli( ε-caprolactona)- PCL
25
PCL-F127-PCL

26. 26
C=O
O-H
C-H
O-C-O
Espectros FTIR do Pluronic F127 e Pluronic F127-CLx

27. Pluronic como no gelificação in situ F127-g-poli (ácido
acrílico) veículo para o sistema de distribuição de drogas
oftálmicas
27
Pluronic F127 (a)
Poli(ácidoacrílico)-PAA
Fonte: Dissertação de mestrado de Maria Lima

28. 28Espectro de FTIR do Pluronic F127 (a), PAA (b) e o copolímero Pluronic-g-PAA (c).
C=O C-O-C
C-O-C
C=O
O-H

29. Referências bibliográficas
29
 ZHOU, Qi. et al. Preparation and characterization of thermosensitive pluronic
F127-b-poly(-caprolactone) mixed micelles. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces,
2011. 86: 45–57.
 MA, Wen-Di. Pluronic F127-g-poly(acrylic acid) copolymers as in situ gelling
vehicle for ophthalmic drug delivery system. International Journal of
Pharmaceutics, 2008. 350:247–256.
 LIMA, M. S. P. Preparo e caracterização de membranas de quitosana modificadas com
Poli( ácido acrílico). Tese ( mestrado em Química) Universidade Federal do Rio Grande do
Norte. Natal. 2007.
 RODRIGUEZ-SAONA , L.E. ; ALLENDORF, M.E. Use of FTIR for Rapid Authentication and
Detection of Adulteration of Food. Rev. Food Sci. Technol. 2011. 2: 467–83.
 ALVES O. L. Espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier: feliz
combinações de velhos conhecimentos de Óptica, matemática e Informática. 1-21.

30. Referências bibliográficas
30
 PASQUINI C. Near Infrared Spectroscopy: Fundamentals, Practical Aspects and Analytical
Applications. J. Braz. Chem. Soc. 2003. 14: 198-219.
 LIMA, M. S. P. Preparo e caracterização de membrana de quitosana modificadas com o
Poli(ácido acrílico). Dissertação de mestrado. Natal, Novembro de 2006.
 GUIMARAES C. Espectroscopia Raman e Infravermelho na molécula (4E)-4((E)-3-
fenilalilidenomanino)-1,2-dihidro-2,3-dimetil-1-fenilpirazol-5-ona. Tese( Mestrado em
Física)- Universidade Federal de Mato Grosso, Instituto de Física, Cuiabá, 2011.
http://www.gasmet-usa.com/images/Introduction_to_FTIR_Eng_v1.1_.ppt acessado em
01 de Dezembro de 2014.