Que espectrómetro escolher?

Existem duas categorias principais de espectrometria: a espectrometria de raios e a espectrometria de massa.

A espectrometria de radiação UV-Vis, IR, X ou gama permite analisar a estrutura de um material através da sua interação com a radiação que este absorve, dispersa ou emite.

A espectrometria de massa permite analisar a estrutura molecular de um gás por ionização.

A escolha do tipo de espectrómetro depende do material a detectar e se a análise é ou não invasiva (destruição da amostra ou não).

Independentemente do tipo de tecnologia, os principais critérios para a seleção de um espectrómetro são:

• O limite de deteção/sensibilidade
• A gama dos comprimentos de onda

Se tiver de analisar a cor de uma amostra, precisará de um espectrómetro que cubra a região visível do espectro, entre 360 e 740 nm.

• A resolução (capacidade de o espectrómetro distinguir dois comprimentos de onda próximos)

Se o espectro da amostra exibir picos acentuados separados por uma distância de pelo menos 0,5 nm, será necessário um espectrómetro com uma resolução mínima de 0,5 nm.

Quando tiver determinado a gama de comprimentos de onda e a resolução necessárias, os seguintes critérios complementares irão orientá-lo na escolha do produto:

• Dimensões totais do equipamento, especialmente se tiver de ser transportável;
• Custo de aquisição;
• Velocidade de análise;
• Relação sinal/ruído;
• Linearidade;
• Gama dinâmica;
• Estabilidade térmica;
• Robustez.

Espectrómetro de infravermelho FTIR da Bruker Optics

A espectrometria de infravermelho é uma espectrometria de absorção que permite determinar a natureza das ligações químicas presentes numa molécula. A absorção resulta do fenómeno de vibração e rotação das moléculas.

Mede a reação de uma amostra exposta à luz infravermelha.

Permite realizar análises não invasivas e determinações quantitativas com um mínimo de preparação das amostras.

Aplicações

• O espectrómetro de infravermelho é adequado para a análise de superfícies na indústria dos semicondutores ou para a determinação rápida do teor de água em sementes agrícolas.
• Também é usado para identificar matérias-primas e componentes nas indústrias química, cosmética, de transformação de plásticos e farmacêutica.
• É útil para monitorizar produtos sólidos altamente absorventes e obter informações como o teor de proteínas, de gordura, de fibras e de amido.
• Há espectrómetros de infravermelho para laboratórios e modelos portáteis para análises no terreno.

Limitações

• Quando há um elevado número de componentes químicos, o espectro torna-se complexo e a interpretação muito delicada, especialmente no caso dos compostos orgânicos.

Espectrómetro de UV-Vis da U-Therm International

A espectrometria de UV-Vis (comprimentos de onda na região ultravioleta e visível) é uma espectrometria de absorção que permite analisar amostras de baixa complexidade em fase líquida ou gasosa.

Uma lâmpada, geralmente de deutério, transforma um espectrómetro de luz visível num aparelho UV-Vis, capaz de medir comprimentos de onda entre 190 e 1100 nm.

A análise com um espectrómetro UV-Vis complementa a análise feita com um espectrómetro de infravermelhos, permitindo uma melhor quantificação dos componentes de uma amostra.

Aplicações

• O espectrómetro UV-Vis é utilizado para verificar a eficiência de filtros na indústria alimentar.

Limitações

• É simples de utilizar, mas só tem capacidade para analisar amostras pouco complexas. Devido à largura das bandas de absorção molecular, os espectros de absorção não permitem observar todos os componentes de uma mistura complexa.

Espectrómetro de absorção atómica da Analytik Jena

A espectrometria de absorção atómica é utilizada para determinar a concentração de elementos metálicos numa solução previamente aquecida com uma chama ou num forno.

A chama a alta temperatura evapora a água da amostra, causando a dissociação dos iões. Esta manipulação resulta numa alteração na intensidade da luz medida pelo detetor para determinar a concentração da amostra.

A espectrometria de absorção atómica tem a vantagem de ser muito seletiva.

Aplicações

• Os espectrómetros de absorção atómica são utilizados, nomeadamente, na prospeção mineira, na indústria farmacêutica e na investigação ambiental.
• Este analisador de alta precisão é ideal para laboratórios onde se efetuem testes ambientais, de toxicologia e de controlo da qualidade.

Limitações

• Antes de se poder realizar a análise qualitativa e quantitativa, é necessário preparar uma solução inicial, dissolvendo o composto com um solvente adequado.

Espectrómetro de raios X da Thermo Scientific

A espectrometria de raios X é uma espectrometria de absorção que visa determinar a composição de um material, excitando-o com raios X.

Aplicações

• Em geologia, serve para identificar os componentes das rochas.
• Na indústria nuclear, é utilizado para detetar a presença de urânio, seja para fins de mineração seja para procurar impurezas no combustível.
• Também é usado no tratamento de águas residuais para identificar as substâncias a tratar.

Espectrómetro de fluorescência de raios X da Panalytical Malvern

A espectrometria de fluorescência de raios X é uma espectrometria de emissão que mede a radiação X emitida pelos átomos excitados pela absorção de raios X.

Os átomos podem ser excitados termicamente para estados mais elevados de energia, gerando então feixes de raios X.

Aplicações

• É adequado para medir concentrações muito baixas.
• Usa‑se para análise química elementar.
• É utilizado, por exemplo, para detetar a presença de chumbo em tintas e em canalizações, ou ainda para determinar a espessura e a composição de revestimentos na construção civil e na indústria.

Limitações

• As técnicas por fluorescência são mais complexas e difíceis de pôr em prática do que as técnicas por absorção, uma vez que requerem a excitação prévia da partícula a analisar com radiação monocromática.

Espectrómetro RMN da Oxford Instruments

A espectrometria de ressonância magnética é a tecnologia mais avançada para determinar a estrutura de compostos orgânicos. Fornece não só dados estruturais sobre toda uma molécula mas também informações sobre as reações orgânicas.

Aplicações

• Esta tecnologia é utilizada nos exames de diagnóstico médico por ressonância magnética, pois permite obter imagens com um elevado contraste dos diferentes tecidos do corpo humano.
• É, igualmente, usada na deteção de explosivos e no estudo das calotas polares.

Espectrómetro de Raman da Bruker Optics

A espectrometria de Raman é uma técnica de espectrometria de difusão que permite analisar a estrutura química de uma amostra e identificar os compostos presentes, de forma semelhante à espectrometria de infravermelho, mas em amostras mais pequenas e com melhor resolução.

O espectrómetro de Raman é utilizado para analisar a composição molecular da estrutura externa de um material.

Aplicações

• É usado em arqueologia para realizar análises não destrutivas.
• Permite a identificação de moléculas orgânicas, polímeros, biomoléculas e compostos inorgânicos.
• Permite mapear a distribuição de componentes em misturas, como drogas em excipientes, determinar a presença de diferentes tipos de carbono (diamante, grafite, carbono amorfo, carbono tipo diamante, nanotubos de carbono) e respetivas proporções, bem como medir a tensão e a estrutura cristalina dos semicondutores.

Espectrómetro de massa da Shimadzu

O espectrómetro de massa é usado para determinar a massa das moléculas em fase gasosa.
Permite realizar uma análise qualitativa e quantitativa: cada componente tem um espectro de massa único, ou quase único, que se pode comparar com espectros de massa registados em bases de dados, a fim de se obter a identificação e quantificação de cada componente.

É capaz de analisar amostras muito pequenas e identificar os elementos que as compõem.

Aplicações

• É utilizado para a análise rápida de amostras no âmbito do controlo antidopagem, da segurança alimentar e da indústria farmacêutica.

Limitações

• Esta técnica não é compatível com moléculas de grandes dimensões.

Quadro‑resumo dos diferentes espectrómetros e respetivas aplicações