Tanto a espectroscopía Infravermella como a Raman producen transicións entre niveis vibracionais cuantizados aínda que os mecanismos que inducen estas transicións son diferentes.
Os espectros de IR e Raman dun composto proporcionan grande información sobre as súas propiedades internas (composición química, impurezas, interacción entre substituíntes, análise de grupos funcionais etc.), polo que é de grande importancia na análise cualitativa.
Dentro das múltiples aplicacións destas técnicas podemos destacar, por exemplo, a análise de polímeros, aditivos, estudios forenses, identificación de contaminantes ambientais, medicina, diversas áreas da Química (organometálica, orgánica, inorgánica, agrícola, industrial), patrimonio (identificación de pigmentos) etc.
A espectroscopía infravermella é unha das técnicas máis versátiles e de maior aplicación. As posibles aplicacións desta técnica son innumerables. Algunhas das máis importantes son:
- Caracterización e identificación de materiais:
- Polímeros e plásticos.
- Sólidos inorgánicos (minerais, catalizadores, materiais compostos…).
- Análises de produtos farmacéuticos e de síntese.
- Análises de contaminantes.
- Ciencia Forense (identificación).
- Biomedicina (análise de tecidos).
- Conservación artística (análise de pigmentos, materiais utilizados…).
- Industria da reciclaxe (identificación de materiais poliméricos).
- Seguimento de procesos químicos etc.
Na espectroscopia Raman a característica principal é explotar o efecto Raman para identificar e caracterizar de maneira non destrutiva e sen contacto a estrutura química de materiais, de xeito que sexa posible identificar illadamente partículas da orde da micra.
O campo de aplicación é moi extenso, pódense destacar:
- Aplicacións en xemoloxía (caracterización de pedras preciosas).
- Semicondutores.
- Aplicacións farmacéuticas.
- Estudos de interaccións en medios acuosos e non acuosos.
- Estudos de fibras e películas orgánicas.
- Aplicacións en catálises.
- Estudo de materiais carbonosos (fibras, carbonizados, breas, grafito, diamante...)
- Caracterización de pigmentos e pinturas en arqueoloxía.
- Identificación de drogas e explosivos etc.
As mostras deben entregarse na Unidade acompañadas dunha folla de solicitude debidamente cumplimentada.
Para IR
Tipo de mostras: pódense rexistrar mostras sólidas (pos, superficies, fibras, escumas, filmes etc.) e líquidas (pastas, xeles, aceitosas etc.).
No modo de traballo en transmisión (pastillas de KBr, ventas de ICs). As mostras sólidas deberán estar totalmente libres de auga ou restos de disolventes para mesturarse con KBr e moerse antes de conformarse en pastilla.
No modo ATR as mostras non necesitan ningunha preparación aínda que deben cumprir algúns requisitos. A utilización do accesorio de ATR con cristal de diamante permite a obtención de espectros de ATR de materiais pouco usuais nesta técnica como, por exemplo, sólidos pulverulentos, escumas, fibras, mostras acuosas etc. Trátase dunha técnica non destrutiva
Nestes momentos é posible a análise de mostras líquidas e sólidas tanto por ATR como por transmisión.
Para Raman Dispersivo
Esta técnica é de carácter non destrutivo. As limitacións poden estar relacionadas, en algúns casos, con mostras multicomponentes e disolucións de mostras moi diluídas debido a que o espectro Raman asociado pode resultar intrinsecamente débil.
Tipo de mostras
A natureza das mostras pode ser sólida (con distintos estados de agregación como pos, pezas partículas etc.) e líquidas. Dado que se trata dunha técnica de microespectroscopía, o tamaño da mostra pode ser microscópico, permitindo analizar distintas zonas dentro da mesma mostra. No caso de mostras de maior tamaño, ou que non poidan adaptarse a base do microscopio, disponse dun accesorio que permite realizar este tipo de rexistros.
Preparación da mostra
As mostras a analizar non necesitan ningún tratamento previo. Preferiblemente, a mostra debe traerse en portaobxectos ou en cubre para adaptarse mellor a base do microscopio, en caso contrario pódese estudar a preparación.
Na espectroscopía infravermella (IR) a molécula absorbe enerxía e salta dun nivel vibracional a outro.
Na espectroscopía Raman prodúcese un fenómeno de dispersión da luz. Cando un feixe de luz altamente contaminado e monocromático incide sobre unha mostra e se canalizan as frecuencias da luz espallada, encontrámonos que a maior parte da luz se dispersou sen trocos, este proceso coñécese como o efecto Rayleigh. Non obstante, unha pequena parte da luz incidente dispérsase con trocos na súa frecuencia orixinal, así encontraranse frecuencias con valores máis altos e máis baixos con relación a esa frecuencia orixinal. Estas frecuencias son as chamadas frecuencias Raman.
A diferenza nos mecanismos de excitación molecular provoca a existencia de distintas regras de selección, polo que a espectroscopía Raman non substitúe á Infravermella ou viceversa. Polo contrario, ambas espectroscopías son complementarias. Así tanto na espectroscopía Raman como na Infravermella pódese esperar que se observen nos espectros os 3n-6 (ou 3n-5) modos normais de vibración ou ben un número menor de acordo as regras de selección impostas pola simetría molecular.
En efecto, en moléculas centrosimétricas opera a chamada “regra de exclusión mutua” e, polo tanto, non se observarán cadrancias nos espectros Raman e Infravermellos. Non obste, en estruturas non-centrosemétricas obsérvase un número variable de cadrancias e, polo tanto, no estudo da estrutura molecular do composto, necesitarase obter os espectros Raman e Infravermello.
Con todo, a espectroscopía Raman pode presentar algunhas vantaxes sobre a Infravermella. Así, por exemplo:
- O espectro Raman completo, isto é, entre 4000-10 cm-1 pódese obter nun único experimento.
- A auga posúe un espectro Raman moi débil, o que facilita a análise de mostras biolóxicas e daquelas nas que sexa o disolvente, mentres que no Infravermello requiriría o uso de celas especiais debido a grande absorción de auga na rexión infravermella.
- Nas análises cuantitativas, a espectroscopía Raman ten a vantaxe de que a intensidade dunha banda é directamente proporcional á concentración, na espectroscopía Infravermella a relación entre a intensidade dunha banda e a concentración é de tipo logarítmico.
- A espectroscopía Raman non require unha preparación especial da mostra que, tras a súa análise, é perfectamente recuperable, ao contrario da espectroscopía Infravermella que si implica, nalgúns casos, unha preparación da mostra para a análise que a fai dificilmente recuperable.
- Os espectros Raman son moito máis sinxelos que os Infravermellos, xa que na maioría dos casos non se observan as bandas de combinación e sobretóns tan característicos no infravermello.
- O uso de láseres de calco como fontes de excitación permite obter o espectro Raman en poucos milisegundos. Esta é unha técnica moi importante no estudo de reaccións químicas rápidas ou especies de vida curta.
Non obstante, ambas as dúas espectroscopías aplícanse como técnica analítica cuantitativa e cualitativa na obtención de datos sobre grupos funcionais e outras características estruturais. Dende o punto de vista cualitativo determinan a presenza ou ausencia de determinados grupos funcionais de acordo coa aparición ou desaparición de bandas características deses grupos.
Unidade de IR-Raman
- Edificio de apoio á investigación (CACTUS). Santiago
- Rúa de Constantino Candeira, 1. Campus Vida , 15782Santiago de Compostela
- 881 816 255
- 881 816 203 (Fax)