Espectroscopia na região do Infravermelho próximo (NIR): Fundamentos e aplicações

o Olá eu me chamo Lara tá tudo bom eu vou falar um pouco sobre espectroscopia no infravermelho na região do próximo e é e suas aplicações ontem antes de ir além entrar de fato a a técnica de infravermelho eu vou falar um pouco dos princípios básicos alguns princípios básicos para esse entendimento é o espectro eletromagnético ele é um conjunto de ondas eletromagnéticas de todas as frequências possíveis e essas ondas são caracterizadas pela oscilação de Campos elétricos e magnéticos E essas ondas elas são geradas a partir do movimento de cargas elétricas aceleradas ou durante as transições

eletrônicas mais nucleares e transições vibracionais entre dois níveis de energia quantizada a faixa que temos é mas estamos mais habituados é a faixa da Luz visível que varia de 400 730 nanômetros e as demais faixas elas são invisíveis a olho nu então é falando propriamente dita do infravermelho ele foi descoberto a partir de um estudo do de William roxo É aonde ele estava medindo estava medindo a temperatura de um dos comprimentos de onda através da incidência da luz solar um prisma então ele ia do Violeta ao vermelho e ele percebi que essa temperatura aí é

aumentá-lo e a a partir do momento que ele passou do vermelho Ele percebeu que as a temperatura ainda aumentava então ele deu abertura A partir disso para novos estudos para além do vermelho ficou conhecido como o infravermelho e que posteriormente foi dividido a faixa em distante médio e próximo é no distante o comprimento de um a faixa de comprimento de onda que que é analisado é de cinco mil a 100 mil nanômetros e os compostos que são mais observados são compostos inorgânicos já no médio o comprimento de onda é avaliada de 2.500 a cinco mil

nanômetros e as ligações são nitrogênio oxigênio nitrogênio hidrogênio carbono hidrogênio oxigênio nitrogênio carbono carbono carbono dupla carbono e enxofre hidrogênio está na região do próximo que é o interesse do nosso vídeo nós vamos falar bem mais para frente também toda o que que vamos detalhar mais né é compreende de 780 a 2.500 nanômetros e as ligações são você é carbono hidrogênio nitrogênio hidrogênio oxigênio hidrogênio e enxofre hidrogênio a partir e agora a gente conhece quais são é as ligações e os compostos observados a partir da radiação infravermelho precisamos entender no que fazia essa técnica então

a espectroscopia na região do infravermelho ela ela é baseada nas frequências de vibrações species uma das mais que corresponde a nível de energia vibracionais bem definidos caracterizando essas ligações e Por conseguinte os grupos funcionais presentes nas moléculas Essa é a maioria dos compostos que fazem ligações covalentes com exceção de alguns terras-raras absorvem várias frequências da região do infravermelho através da interação da matéria com a radiação eletromagnética Então somente as moléculas que sofrem variação no momento de Polo durante o estado rotacional e vibracional conseguem absorver a radiação infravermelha assim moléculas de ligações simétricas como é h2l

dos elas não vão absorver essa radiação bom então é sabemos que os átomos eles não ficam fixos né nas moléculas eles oscilam continuamente como consequências diferentes vibrações e rotações dos tipos de ligação de cada molécula E essas vibrações elas são classificadas em estiramento e dobramento a primeira delas é a vibração de deformação axial ou estiramento e essa variação ela é curtindo na distância interatômica de ao longo do eixo de uma ligação então entre dois átomos e eles tenham modo simétrico e o assimétrico já as variações as vibrações de deformação angular ou dobramentos elas ocorrem uma

variação no ângulo entre duas ligações e ela ia me são quatro as duas no plano conhecidas como tesoura e balanço e duas fora do Povo abano e torção é aqui é um exemplo de como seriam essas vibrações na teoria a vibração estiramento e as vibrações de dobramento a laranja vermelho na região do próximo é as mais informações espectrais elas são mais complexas então chamamos de bandas de combinação e sobretons essas bandas de Congregação são combinações lineares de das frequências normais ou múltiplos inteiros dessas por exemplo uma frequência A e B elas podem ser somadas de

traídas e dependendo da radiação no sentido sobre ela então por exemplo nós temos entao uma vai acontecer H2 aonde temos podemos ter uma vibração e é de um estiramento é axial estiramento é angular E aí é quando somadas quando combinadas elas vão aparecer um espectro em 2320 na rola uma banda no espectro de infravermelho próximo é em torno de dois mil trezentos e vinte na Londres já o sobretons são bandas com valores de frequências correspondentes a números inteiros daquelas vibrações não mais e por exemplo estamos aqui quando uma molécula de maneira uma é uma ligação

de maneira anormal é vibração normal ela vai é e ela vai ter transições de hibisco de um nível para o outro assim subir num nível outro nível já recebendo uma incidência de ração radiação infravermelho ela vai vir do primeiro nível para o segundo nível do ou do primeiro nível para o terceiro nível então ela vai ter crescimento de múltiplos inteiros é falando rapidamente de como funciona um equipamento de infravermelho de uma maneira geral a gente tem uma fonte que aonde essa fonte ela incide mas já radiação infravermelha sobre a moça e sobre a referência um

combinador de peixes aonde ele vai é Despertar a luz e diminuir diferenciar a amostra da referência o quanto é o quanto é transmitido de amostra e o quanto é transmitida de referência e a parede de infração pode ser um prisma que que vai poder selecionar alguns comprimentos de onda passando pelo detector e assim para mim ter programa que vai transformar em um centro com as bandas um de cada comprimento de onda é a mostra é hoje em dia os equipamentos estão sendo mais estão avançando Então já temos é suportes acessórios que possam colocar amostras sólidas

líquidas e gasosas assim como vários tipos de fonte vários tipos de combinado combinações de feixe e também região de fração detectores estão sendo mais estão sendo estudados e o resultado desses equipamentos eles trazem então um espectro muito complexo de interpretação e por muito tempo é a região do infravermelho próximo ele ficou muito esquecido quanto ao uso da região do médio é ou não conseguir informações atrativas nesses espectros então um dos primeiros trabalhos publicados é trazendo então a aplicabilidade do infravermelho na região do próximo para 1938 Aonde foram feitas comparações entre os espectros de absorção no

infravermelho próximo de moléculas de proteína e gelatina seca em estufa e gelatina saturada com vapor de água de alterada e é somente anos depois com a evolução das pesquisas no artigo de Heitor em 1983 mostrou o quanto essa técnica nessa faixa de infravermelho na região do próximo conseguia ter contribuições para a ciência então eles alguns autores utilizavam nomes títulos de artigos bastante Furiosos para trazer as pessoas para mostrar às pessoas que essa técnica era promissora então por exemplo análise de reflectância gente só vermelho próximo adormecido entre as técnicas espectroscópicas espectroscopia de infravermelho próximo gigante está

correndo e fortemente a história da análise de espectroscopia no infravermelho próximo Passado Presente Futuro da técnica do Sono a estrela da manhã da espectroscopia esses três artigos eles têm esses nomes desses títulos curiosos e para trazer é outros cientistas outros estudiosos para para essa para mostrar a aplicabilidade dessa técnica e é fazendo uma pesquisa rápida para observar os anos é o quanto os artigos tem crescido à medida dos anos de que os anos vem passando ou seja com o avanço da tecnologia observa-se que no ano de 2020 a um grande crescimento é dessa desse número

de publicações ultrapassando 250 artigos em um ano uma das mais diversas áreas dentro da das palavras chaves infravermelho na região do próximo e quimiometria tá trazendo para mais recente nos últimos cinco anos os principais palavras-chaves utilizadas são quimiometria análise de componentes principais espectroscopia análises discriminantes química calibração infravermelho próximo controle de qualidade as palavras que estão em maior destaque são as palavras têm sido mais utilizadas com a palavra chave é relacionado as palavras chaves com os principais autores e os principais países que têm publicado nesta área podemos observar que a China ela tem grande contribuição ao

número de publicações e a palavra quimiometria ela tem a maior a maior a palavra chave que não teria em sido a mais utilizada é é um esses avanços é trouxe então a oportunidade da miniaturização e a portabilidade desses equipamentos e possibilitando diversas vantagens trazendo já por exemplo confiabilidade de a urina dos equipamentos de bancada eles são mais contactos é eles são mais rápidos nas análises e possui embaixo cuja aquisição e operação quando comparados aos equipamentos de bancada e na maioria das vezes as as análises não destrutivas O que é especificamente eu vou abordar é um

equipamento que é um microfone onde que eu tô mesmo portátil ele abrange a região do infravermelho próximo na faixa de 1676 a908 não ele possui uma aquisição 125 pontos a cada escama e tem uma resolução de 6,20 nanômetros de um ponto para o outro ali tem uma janela de 6,20 na obra aqui nós temos o espectrômetro portátil ele ele sabe na palma da mão ele possui vários acessórios daquele saco 21 suporte de fundo de Vaio aonde é pode ser utilizado para leitura de sólidos e líquidos e um suporte para líquidos a diferença entre os dois

é um modo de leitura um a gente um é possível ler no modo de transmitância e o outro no modo de reflectância e esses equipamentos analíticos eles geram grande quantidade de informações e dados dificultando a interpretação tem um auxílio de outras ferramentas e isso fez também um filme A o infravermelho na região do próximo ficasse esquecido Como dito anteriormente então foi feito foi feito a junção nesses dados com a quimiometria que conceitualmente aí o PAC é um conceito aqui na métrica com aplicação de estatística e análise de dar análise de dados o técnico sobre as

áreas de química orgânica analítica medicinal planejamento suprimentos simulações e outras diversas áreas que tem sido aplicada aqui na metalom que é um ramo que tem crescido consideravelmente o utilizando especificamente com a utilização de equipamentos portáteis Associação aqui me meteria tem que observamos tem crescido consideravelmente Então temos um número de número total de 94 artigos publicados de 2002 a 2021 e em 2020 temos um grande avanço acima de 30 artigos publicados e destacamos também que os principais países República nessa área é o Brasil é hoje eu vou falar um pouco de algumas aplicações deste equipamento e

também essas aplicações foram feitas no laboratório do Professor Anderson Romão laboratório de Petrolina muita influência é um 2018 é esse trabalho foi publicado ele os autores eles utilizaram o microfone para identificar e codificada alterações com café Conilon a imprensa os níveis de torrefação bem como milhos e cascas e paus como adulterantes e utilizaram uma combinação de PC aê pls os autores concluíram que a técnica associada que a aletria é eficaz na identificação dos adulterantes Minas e cascas e falsos e também na distinção da torrefação Claro médio escuro quando feitas calibrações calculados algumas liberações obtendo é

limite de detecção máximo de 2,6 e um erro máximo de 6,6 por cento em massa Esse é o microfone então eles ele se torna um método promissor para a rotina de aplicações envolvendo a detecção e o controle de qualidade da morte de café é um segundo trabalho desenvolvido foi pão microfone foi distinguir cédulas de 50 e 100 reais sendo entre autênticas e falsas apreendidas pela Polícia Civil do Espírito Santo e produzidas também pelas impressoras com mensagens que pudesse Jet e laser Décio E os autores eles trouxeram como conclusão que atravessa os resultados foram possíveis observar

que algumas regiões nessas células apresentavam melhores maiores deficiências para determinar se eram falsas autênticas essas é duas regiões são quebra-cabeça impressão digital alto relevo micro impressão marca d'água e também concluíram que a técnica de microfone aliada ferramentas pneumáticas como PCA e o PSD a possibilitaram o desenvolvimento de métodos analíticos é o desenvolvimento de um método analítico portátil não obstrutivo rápido e barato quanto Considerando o outros Equipamentos na área de documentoscopia forense e assim contribuindo para a análise em tempo real da autenticidade destas células de reais é um outro trabalho também na área da química foram

foi publicada é e avaliando desenvolvendo métodos analíticos através do Inmetro portátil associada a modelos quimiométricos para quantificação e classificação de drogas de abuso e medicamente e eles trouxeram que a técnica de micronir aliada a geometria elas estão uma ferramenta poderosa na área de química forense para constipação de cocaína os valores de remédio previsão obtidos foram de no máximo seis por cento e para análise de seus eles consideram Discriminados amostras entre LSD e derivado Jenny Gomes enquanto que para os comprimidos de ecstasy eles diferenciaram em grandes 5 grupos em cinco grupos de compostos químicos por fim

os resultados da pouquinho dos resultados para as análises de medicamento indicaram que a falta de controle de qualidade como dosagem e estavam distintas o que tava específico nas embalagens ou mesmo na classificação desses medicamentos é um outro trabalho é que foi desenvolvido foi feito um estudo em sobre a conformidade 115 amostras de combustíveis que foram apreendidas no estado do Espírito Santo e as técnicas de microfone fotômetro e análise de ressonância magnética nuclear de hidrogênio e foram comparadas às dos parâmetros estabelecidos pela Agência Nacional de petróleo então é eles eles eles chegaram à conclusão de que

as análises realizadas pela NP mostraram apenas quatro amostras não conformam uma de gasolina igreja e tal para tem uma técnica de fotometria apenas 14 amostras de gasolina possuíam o teu hoje é canal permitido pela legislação cerca de 27 por cento volume volume já para pegar a técnica de rmn de hidrogênio foi possível verificar não conformidades pela presença de compostos aromáticos biola físicos nas a morte de gasolina o que não é permitido e também de diesel e bem como metanol nas amostras de etanol combustível é também importante é destacar a ciência do micronics quando aliado a

meta dos pneu métricos para indicar não conformidades apresentadas tantos que ela técnicas de rmn quanto que elas técnicas de fotografia um outro trabalho é que foi desenvolvido foi avaliação da interação encargos então foram feitas misturas binárias eles avaliaram algumas misturas binárias e ternárias de carnes de boi bovina é a bovina de frango e suínas e para como conclusão as misturas binárias com os melhores resultados foram alcançados para prever o conteúdo de frango nas misturas de carnes e para as misturas ternárias de desempenho analítico foi considerado bom para a previsão do tempo de carne bovina na

mistura ternária finalmente é eles também avaliaram dois modos de dois modelos quimiométricos o pls e o modelo SRV e eles perceberam que o modelo Sr vezes vou parâmetros de desempenho superiores aos modelos de calibração pls é estraga o último trabalho Em que em que foi desenvolvido uma metodologia para identificar e quantificar adulterantes em azeite de oliva extra-virgem é utilizando modelos quimiométricos para quantificar essas adulterações e depois eles aplicaram 12 amostras de azeite comerciais é Oi para para quantificar o teor de óleo de soja e todos esses testes foram comparados com análises físico-químicas de acidez índice

de peróxido e absorbância ultra-violeta nas amostras comerciais e ele concluíram que a precisamos modelos pls me indicou que o modo de leitura transmitância apresentou melhores resultados quando comparado ao modo de reflectância usa as alterações das amostras comerciais de azeite as misturas binárias de amostras comerciais os óleos vegetais as misturas binárias azeite extra-virgem e óleos vegetais também foram avaliados por pca-e Simca e esses modelos diferenciaram as amostras comerciais de acordo com as informações contidas em seu rótulo Além disso identificou as amostras azeite no conjunto de dados com as misturas esses resultados eles estão em excelente concordância

com os resultados físico-químicos que corroboram os limites de regulação É nesse surdo eles trouxeram um aplicabilidade do microfone em virtude das técnicas utilizadas para o controle da qualidade um dos agentes Então as o controle da qualidade é feito a partir de propriedades físico-químicas e utilizando equipamento de maneira rápida e foi possível foi possível identificar e quantificar a presença de adulterantes ou não nas amostras de azul é tendo em vista essas plantas aplicações do da técnica gente Avenida na região do próximo mesmo com uma faixa mais reduzida podemos concluir que a espectroscopia de infravermelho região do

próximo ela tem grande aplicabilidade em diversas áreas e não somente na química Oi e a portabilidade instrumentos traz inúmeras vantagens como rapidez nas análises realização e em óculos menor custo frente equipamento de bancada entre tantas outras já citadas vantagens é e o uso da biometria como ferramenta de interpretação dos dados gerados é tanto qualitativos quanto para calibração multivariada proporcionou até a técnica um avanço considerado e e diante disso a espectroscopia de infravermelho na região do próximo tem um instrumento portátil e utilizando ferramentas pneumáticas tem sido considerado um grande é uma grande combinação para a área

não só de química analítica mais outras áreas É algumas referências utilizadas para para essa aula e também é eu gostaria de agradecer a atenção muito obrigado e segue meu e-mail para alguma dúvida é muito obrigada