Spettroscopia FTIR: principi, applicazioni e funzionamento

La spettroscopia è la branca scientifica che studia l'assorbimento di luce (radiazione visibile) da composti organici e inorganici per generare uno spettro di assorbimento. L'analisi a radiazione infrarossa (IR) è un metodo spettroscopico specifico per reazioni chimiche IR. La trasformata di Fourier infrarossa (FTIR) è un tipo di analisi IR spettroscopica che usa radiazione infrarossa per registrare movimenti molecolari via programmi computerizzati. Usa una formula chiamata Trasformata di Fourier e uno schema di conversione chiamato Interferometro di Michelson.

Storia

• I primi strumenti IR analizzavano spettri composti nell'intervallo limitato 600-4000 lunghezza d'onda; tuttavia molti composti organici producono lunghezze d'onda superiori. Inoltre, l'analisi tradizionale rileva solo sostanze solide perché l'acqua viene normalmente assorbita nell'analisi IR tradizionale. L'avvento di procedure computerizzate e FTIR rese possibile un processo eccezionalmente veloce. Può analizzare molte soluzioni simultaneamente, applicabile a test multipli. Rileva tracce minute di sostanza, misura concentrazioni molto deboli, e misura soluzioni contenenti molecole d'acqua.

Analisi FTIR

• L'FTIR è la tecnologia più recente che usa IR in analisi quantitativa. Usata da chimici organici per determinare componenti di composti organici. La maggior parte dei composti organici rivela il componente distintivo se esposta a radiazione infrarossa. Il componente emette energia (lunghezza d'onda) rappresentata da un grafico chiamato spettro.

Vantaggi dell'FTIR

• I dati da spettrometri FTIR sono memorizzati in forma digitalizzata in computer, facili da accedere. Altro vantaggio: capacità di aggiungere o sottrarre spettro dalla soluzione, rendendo facile ottenere lo spettro individuale di ogni componente. Inoltre, spettrometri FTIR sono veloci, facili da usare e danno risultati accurati rispetto ad altri tipi.

Caratteristiche

• La Trasformata di Fourier è un'equazione matematica che converte il segnale spettrale eseguito da computer da dominio temporale a dominio frequenza. Il meccanismo si basa sulla modulazione Interferometro Michelson.
  Dominio temporale: metodo spettroscopico che usa variazioni alta potenza senza trasduttore ottico che tolleri tali alte frequenze.
  Interferometro Michelson modula le alte frequenze del dominio temporale per produrre frequenze basse e misurabili.

Significato

• L'FTIR può analizzare molte sostanze simultaneamente, applicabile a test multipli. Rileva tracce minute. L'analisi tradizionale rileva solo alte concentrazioni. L'FTIR misura soluzioni con molecole d'acqua. L'acqua è normalmente assorbita nell'analisi IR tradizionale.

Registrazione dello spettro

• Lo spettro è il grafico che mostra movimento dei composti in reazione con radiazione infrarossa. Il movimento è una vibrazione, che emette energia misurata in lunghezza d'onda o numeri d'onda. Lo spettro di assorbimento è un grafico lunghezza d'onda vs fascio radiazione.

Principio FTIR

• Per identificare un componente, i composti sono esposti ad alta energia come radiazione infrarossa (IR). La reazione emette energia mostrando reazioni molecolari, automaticamente plottate a grafico da programmi negli strumenti spettroscopici. Usando il grafico, chimici organici analizzano il plot e rilevano picchi distintivi attribuibili ai componenti.
  Esempio: grafico mostra due picchi distintivi; analizzando, uno corrisponde a Idrogeno (H) e l'altro a Ossigeno (O2); quindi è H2O o molecola d'acqua. Molecole che reagiscono con IR mostrano sempre lo stesso picco distintivo di energia, identificabili dal grafico.