Klíčové body infračervené spektrometrie Chemické vazby mohou být znázorněny jako kmitající pružiny spojující atomy Absorpce záření vede ke změně rychlosti kmitání Ale k absorpci světla dojde jen někdy – když vyvolá pro měřenou molekulu přípustnou změnu rychlosti vibrací Pozice absorpčních pásů ve spektru je pak daná: hmotností atomů pevností vazby - „pružiny“ okolními vazbami v materiálu IČ zdroj Řízení frekvence Vzorek Detektor Spektrum

Jak molekuly vibrují Isopropanol – všechny vibrace najednou Anion typu XO3 – jen valenční vibrace Anion typu XO3 – jen deformační vibrace

Polohy pásů poskytují informaci o struktuře Bending Twisting + - C C C C C Valenční Deformační 20 30 40 50 60 70 80 90 100 %T 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 Wavenumbers (cm-1) The other selection rule is that the vibration and the IR radiation must have the same energy for an absorption to occur. Thus, the spectrum consists of a series of peaks, not a random pattern of peaks. Here we can see some of the absorbances of the methylene (CH2) fragment in the spectrum of ethyl acetate. Each vibration, called a fundamental mode, has a specific energy (or frequency) which depends on the atoms involved in the motion (i.e., mass of the weights), the type of motion, and the bond strengths (i.e., the strength of the “spring”). In this case, the carbon-hydrogen stretching appears in the higher energy region of the spectrum(about 2800-2900 cm-1), with the asymmetric stretching being slightly higher in energy than the symmetric mode. The bending or scissoring mode appears at about 1470 cm-1. The twisting mode appears at about 1300 cm-1 and the rocking mode absorbs at a much at a much lower energy of about 720 cm-1.

Jak vypadá IČ spektrometr Nicolet iS10 Řídí se běžným PC nebo notebookem, komunikace přes USB Obrázek s měřícím nástavcem pro měření na průchod (kapalinové kyvety, tenké filmy, KBr tablety,…)

Jak vypadá IČ spektrometr Nicolet iS10 Nejběžnější způsob měření - jednoodrazový ATR nástavec Diamantový krystal– tvrdé vzorky, agresivní chemikálie (záruka 5 let) ZnSe krystal – ekonomická volba pro měkčí vzorky, gely, kapaliny Germaniový krystal – ideální pro sazemi plněné materiály a pro tenké vrstvy

Jak vypadá IČ spektrometr Nicolet iS10 Nicolet iS10 a jednoodrazové ATR: kvalitní spektra za 10 sekund

Co IČ spektrometrie neumí Analýzu kovů a slitin Infračervené záření jen odrážejí, nemají spektrum Analýzu stopových složek Z jednoho materiálu dostáváte jediné spektrum Složky s obsahem pod 0,5% mají obvykle ve spektru už tak malý projev, že je nelze seriózně analyzovat Jednoduché soli a oxidy NaCl, KCl, KBr, TiO2, ZnO mají jen málo pásů ve špatně měřitelné oblasti

Co IČ spektrometrie umí dobře Kvantitativní analýza – obsah složky ve směsi Vyžaduje vývoj kalibrace na základě spekter standardů o známé koncentraci složky Perfektní pro plyny, kapaliny, gely – ATR Pro tuhé vzorky pracnější měřící techniky, ale proveditelné. Výhodnější je obvykle měření v blízké IČ oblasti, zvlášť pro nehomogenní vzorky.

Příklad – obsah ketoprofenu Obsah ketoprofenu v gelu Koncentrace 0 – 8% hmotnosti Měření na tříodrazovém ATR, spektrum měřeno cca 1 minutu

Příklad – obsah ketoprofenu 0.32 0.28 Neupravená spektra 0.24 Absorbance 0.20 0.16 0.12 0.08 0.04 -0.00 3500 3000 2500 2000 1500 1000 Wavenumbers (cm-1) 0.11 0% 1% 2% 0.09 4% 6% Absorbance 0.07 8% 0.05 Výřez 0.03 0.01 1700 1600 1500 1400 1300 1200 Wavenumbers (cm-1)

Příklad – obsah ketoprofenu Kalibrace sestrojena metodou SMLR na region spekter okolo 1600 cm-1. Výsledné parametry: Korelační koeficient = 0.9997 Nejistota kalibrace = 0.0651% Nejistota krosvalidace = 0.0830% Validace na kontrolní vzorky: Správná hodnota Stanovená hodnota Rozdíl rel.% 1.00 1.05 5.0 4.00 4.00 0.0 6.00 6.01 0.2

Co IČ spektrometrie umí nejlépe Kvalitativní analýza Potvrzení shody se známým standardem Analýza neznámých vzorků pomocí databází spekter Obojí v řádu minut!! Běžným problémem v laboratořích společností vyrábějících kosmetiku je, že nemají objektivní metodu pro prokázání odlišnosti vzorku od vyhovujícího standardu: „Vypadá a voní to trochu jinak a má to jinou konzistenci. Co s tím?“ Má to jinou viskozitu a pH, senzoricky to ale je prakticky stejné. Můžeme to použít?“

Příklad 1– Microcer Pastovitá hmota, 4 spektra standardů, jednoodrazové ATR Shoda mezi standardy 99,5% a více! Komerční knihovna analyzovala jako Parafin - vosk se shodou 95.2% Wavenumbers (cm-1)

Příklad 2 – záměna citrátů Kosmetická firma obdržela podezřelou surovinu, neshoda v pH vodného roztoku, jiné IČ spektrum než standard Komerční knihovna ukázala mnohem vyšší shodu s citrátem vápenatým než s předpokládaným citrátem trisodným. Wavenumbers (cm-1)

Příklad 3 – záměna plastů Firma obdržela šarži výrobků, který měly být z polykarbonátu, nevyhovovaly však mechanickým zkouškám Komerční knihovna ukázala mnohem vyšší shodu s poly(methyl-methakrylátem) - plexisklem. Wavenumbers (cm-1)

Příklad 4 – aplikace opalovacího krému, ATR sonda Suchá kůže Kůže + sunscreen Po 30 min ve vodě Po umytí mýdlem 800 1000 1200 1400 1600 1800 Wavenumbers (cm-1) Wavenumbers (cm-1)

Souvislost s SVP Výňatky z předešlé přednášky Ing. Evy Čížkové, RW TUV Praha s.r.o. - Příprava na SVP v kosmetickém průmyslu: Integrovaný systém ISO 9001 a SVP : 6. Vstupní materiály: suroviny (včetně vody), obalové materiály: specifikace, přijímání, vstupní kontrola, uvolňování do výroby 7. Výroba: předpisová a záznamová dokumentace, všechny operace výroby, včetně kontrol, skladování, přepracování, balení. Metrologické zabezpečení měřidel (zákon o metrologii) 9. Kontrola: předpisová a záznamová dokumentace, kritéria přijatelnosti, zacházení s nevyhovujícími výsledky, činidla, vzorkování, vrácené výrobky. Metrologické zabezpečení měřidel (zákon o metrologii)

DĚKUJI ZA POZORNOST! Ing. Martin Hollein, servisní a aplikační specialista Nicolet CZ s.r.o., Nad Trnkovem 1667/11, 106 00 Praha 10 Mobil: 728 087 223 E-mail: hollein@nicoletcz.cz (vizitky v předsálí)