Introduzione alla spettroscopia NIR Elena Tamburini
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- Teodoro De Angelis
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1 Introduzione alla spettroscopia NIR Elena Tamburini Dipartimento di Chimica UNIVERSITA di FERRARA
2 Era il 17 marzo del 1800 quando l astronomo Sir William Herschel dimostrò l esistenza della radiazione infrarossa
3 CEREALI: Proteine Umidità Grassi Fibre LATTE: Grassi Proteine Controllo di processo TE : Caffeina Aminoacidi, Polifenoli Alcaloidi MIELE: Qualità Adulterazioni Origine PANE-FARINA: Proteine Umidità Forza Resa in farina Maltabilità
4 CARTA-LEGNO: Ceneri Sostanza secca Invecchiamento del legno LANA/FIBRE TESSILI: Qualità delle fibre Diametro delle fibre Resa in lanolina
5 FARMACI: Monitoraggio delle materie prime Analisi dei principi attivi Proprietà chimico-fisiche Droghe Contraffazioni
6 VINO: Zuccheri Acidità Alcol Glicerolo Identificazione dei ceppi fermentanti VERDURA-FRUTTA: Sostanza secca (Brix) Acidità Grado di difettività OLIVE-OLIO: Qualità Adulterazione Acidità CARNE: Proteine Grassi Umidità Adulterazioni Qualità PASTA-RISO: Contenuto in amido Cuocibilità Varietà
7 FORAGGIO: Fermentabilità Fibre, proteine, zuccheri Azoto Acidi grassi volatili Presenza di residui animali
8 ZUCCHERO: Umidità Sostanza secca Analisi sottoprodotti CAFFE : Caffeina Varietà
9 CARBURANTI: Numero di ottani Benzene Zolfo Densità Contenuto di biofuels
10 SUOLO: Mappatura Fertilizzazione Analisi ambientali C/N Anioni
11 MEDICINA: Infarto Arterosclerosi Tumori SPETTROSCOPIA ASTRONOMICA: Atmosfera delle stelle Età delle stelle Astrobiologia
12 1- il tempo di analisi è sotto il secondo 2- si possono analizzare contemporaneamente più analiti 3- nella maggior parte dei casi non è necessaria alcuna preparazione del campione 4- è possibile eseguire analisi non invasive e non distruttive 5- il costo dell analisi è molto basso 6- l impatto ambientale è basso 7- dagli spettri possono essere dedotte proprietà fisiche, effetti biologici e informazioni strutturali delle molecole 8- gli algoritmi permettono correzioni automatiche delle interferenze, tipo effetto matrice, linea di base, scattering 9- limite di rivelabilità è basso e range di concentrazione alto 10- alto livello di automazione raggiunto, ne consente l uso anche a personale non specializzato
13 1- tecnica predittiva e non determinativa 2-bande allargate, sovrapposte e difficilmente attribuibili a legami specifici 3- segnale di intensità debole fino a 1000 volte rispetto ai segnali ottenibili lavorando nell 4- indispensabile utilizzo di algoritmi chemiometrici per estrarre dagli spettri le informazio analitiche
14 La Teoria
15 Spettroscopia Scienza che studia l interazione fra radiazione elettromagnetica e materia
16 λ ν Radiazione elettromagnetica λν = c = 3 x 10 8 m s -1 E photon = hν h=6.6 x Js
17 nm cm -1 radiazione materia eccitazione di Nuclei Elettroni Atomi Molecole
18 Livelli di energia Energia ROTAZIONALE far IR-Microwave VIBRAZIONALE NIR-mid IR ELETTRONICA UV-VIS E TOTALE = E ROTAZIONALE + E VIBRAZIONALE + E ELETTRONICA
19 C \/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\\/\/\/\/\/\/\//\/\/\/\\/\/\/\/\/\ H
20 Energy Bond length C \/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\ H
21 repulsion Energy Bond Length C H \/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\ ///////
22 Energy repulsion resistance Bond Length C \/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\ H SNAP \\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\ / / / / /
23 Oscillatore armonico classico Energy Legge di Hooke F = - k x Bond Length ν = 1 2π k µ C H \/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\ m 1 m 2 µ = m1m2 m + m 1 2
24 Energy E υ = (V + ½) hυ V = 0, 1, 2, 3,. Bond Length C \/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\ H υ = ± 1 Regole di selezione
25 Se le vibrazioni sono ARMONICHE, c è una sola frequenza vibrazionale OSCILLATORE AN ARMONICO
26 Energy Bond Length C \/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\ H SNAP \\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\ / / / / /
27
28
29 C H H N atomi 3N-6 modi vibrazionali
30
31 C H \/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\ C H \/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\
32 3 /4 overtoni + bande di combinazione
33 Chemiometria Informazioni qualitative e quantitative
34 La Pratica
35 La radiazione riflessa trasmessa assorbita
36 Trasmittanza Riflettanza I 0 I 0 I t Transflettanza I r I tf I 0
37 TRASMITTANZA I 0 I t T = I t /I o Legge di Lambert-Beer A = log 1/T = K a c l K a = coefficiente di estinzione molare c = concentrazione l = cammino ottico
38 RIFLETTANZA I 0 I r R = I r /I 0 Legge di Kubelka-Munk f(r ) = K r / s R = Riflettanza assoluta K r = coefficiente di assorbimento s = coefficiente di dispersione
39 TRANSFLETTANZA
40 Era il 17 marzo del 1800 quando l astronomo Sir William Herschel dimostrò l esistenza della radiazione infrarossa
41 1880 W. Abney & E.R. Festing 1902 W. W. Coblentz W. Kaye
42 Karl Norris
43 Numero di pubblicazioni (scala logaritmica) Anno
44 International Near Infrared Spectroscopy Conference International Diffuse Reflectance Conference (IRDC) Chambersburg (Pennsylvania, USA) PITTCON conference and expo Pittsburgh conference on Analytical Chemistry and Applied Spectroscopy Simposio Italiano di Spettroscopia NIR
45
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