Que espectrómetro escolher?

O espectrómetro é um dispositivo de medição que permite decompor um raio ou um feixe de iões e analisar os componentes elementares do seu espectro. O espectrómetro pode, por exemplo, ser usado para identificar materiais ou moléculas.

Neste guia de compra, iremos abordar as diferentes técnicas de espectrometria, incluindo o que se pode analisar com um espectrómetro, bem como as vantagens e desvantagens dos espectrómetros disponíveis no mercado e os critérios de escolha de um espectrómetro.

Espectrómetros: ver produtos

  • Como escolher um espectrómetro?

    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.
  • Porquê optar por um espectrómetro de infravermelho?

    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.
  • Porquê optar por um espectrómetro de UV-Vis?

    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.
  • Porquê optar por um espectrómetro de absorção atómica?

    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.
  • Porquê optar por um espectrómetro de raios X?

    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.
  • Porquê optar por um espectrómetro de fluorescência de raios X?

    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.
  • Porquê optar por um espectrómetro de ressonância magnética?

    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.
  • Porquê optar por um espectrómetro de Raman?

    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.
  • Porquê optar por um espectrómetro de massa?

    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.
  • Quais as aplicações dos espectrómetros?

    Quadro‑resumo dos diferentes espectrómetros e respetivas aplicações

    Espectrómetro Tipo Aplicações
    Infravermelho Absorção Caracterização e identificação de moléculas orgânicas

    Controlo de qualidade nas indústrias farmacêutica, química e alimentar

    UV-Vis Absorção Controlo de qualidade nas indústrias farmacêutica, química e alimentar
    Absorção atómica Absorção Concentração de elementos metálicos
    Raios X Absorção Controlo de qualidade de semicondutores

    Deteção de urânio no setor da energia nuclear

    Identificação de componentes de rochas em geologia

    Fluorescência de raios X Emissão fluorescente Análises de química orgânica

    Análises de bioquímica

    Ressonância magnética Campo magnético Análises de química orgânica
    Raman Difusão Identificação de substâncias ilícitas ou perigosas

    Arqueologia (análise molecular)

    Massa Ionização Análises toxicológicas, antidopagem, médicas, ambientais, etc.
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