Artykuły - Przemysł chemiczny

Spektroskopia Raman czy FTiR – monitorowanie reakcji chemicznych w czasie rzeczywistym

02.06.2020
Autor: ARTYKUŁ PROMOCYJNY/Stephan Woods Dyrektor Działu Analizy Reakcji METTLER TOLEDO
Spektroskopia Raman czy FTiR – monitorowanie reakcji chemicznych w czasie rzeczywistym

Wybór odpowiedniej techniki ma wpływ na opracowanie i optymalizację reakcji chemicznych.

Monitorowanie reakcji to pomiar kinetyki, mechanizmów i ścieżek reakcji w czasie rzeczywistym, a także wpływu, jaki określone zmienne badawcze mogą wywierać na jakość danego procesu. Trendy w czasie rzeczywistym kluczowych składników reakcji zapewniają niezbędne informacje podczas opracowywania i optymalizacji procesów chemicznych.

Spektroskopia FTIR (fourierowska w podczerwieni) i ramanowska stosowane są często do monitorowania reakcji in situ, ale zapewniają różne zrozumienie związków chemicznych i syntez. Chociaż wiele reakcji chemicznych można monitorować zarówno za pomocą spektrografii ramanowskiej, jak i w podczerwieni, w zależności od pewnych symetrii molekularnych pasma ramanowskie i podczerwone mogą się wzajemnie wykluczać, tzn. wiązanie będzie aktywne w widmie ramanowskim lub podczerwonym. Grupy funkcjonalne z dużymi zmianami dipolowymi są mocne w podczerwieni, natomiast grupy ze słabymi zmianami dipolowymi lub o dużym stopniu symetrii będą lepiej widoczne w widmie ramanowskim.

Spektroskopia Ramana jest przydatna, gdy:

  • wiązania węglowe w pierścieniach alifatycznych i aromatycznych mają pierwszorzędne znaczenie;
  • wiązania trudno dostrzec w FTIR (np. 0-0, S-H, C=S, N=N, C=C, itd.);
  • cząsteczki badane są w roztworze, np. problemem jest polimorfizm;
  • ważne są tryby niższej częstotliwości (np. w przypadku tlenków nieorganicznych);
  • obserwacja reakcji przez wziernik jest łatwiejsza i bezpieczniejsza (np. w przypadku bardzo toksycznych, żrących substancji, które nie mogą mieć kontaktu z sondą zanurzeniową);
  • przedmiotem zainteresowania są początek reakcji, punkt końcowy i stabilność produktu w reakcjach dwufazowych i koloidalnych.

Spektroskopia FTIR jest przydatna, gdy:

  • trzeba zbadać reakcje w fazie ciekłej;
  • substancje reagujące, odczynniki, rozpuszczalniki i reagenty fluoryzują;
  • ważne są wiązania z dużymi zmianami dipolowymi (np. C=O, O-H, N=O, C N);
  • odczynniki i substancje reagujące są w niskim stężeniu;
  • pasma rozpuszczalników są mocne w widmie Ramana i mogą pochłaniać sygnał głównych składników;
  • powstają produkty pośrednie aktywne w widmie podczerwieni.

Spektroskopia FTIR wykorzystuje do badania próbek modulowaną energię w średniej podczerwieni. Światło podczerwone jest pochłaniane przy częstotliwościach właściwych dla każdej grupy chemicznej, generując charakterystyczne wzory pasm, które odzwierciedlają widmo drgań cząsteczki. Położenie i intensywność tych pasm widmowych stanowi ślad struktury cząsteczkowej, dzięki czemu spektroskopia FTIR jest wysoce adaptowalną i przydatną metodą niezależnego monitorowania unikatowych pasm widmowych głównych składników reakcji.

Spektroskopia ramanowska mierzy różnicę energii między światłem padającym a światłem rozproszonym, która jest związana z drganiami wiązania molekularnego. Z uwagi na to, że spektroskopia ramanowska mierzy polaryzowalność, objaśnia strukturę i zachowanie szkieletu molekularnego zarówno w ciałach stałych, jak i ciekłych, co pozwala charakteryzować różne rodzaje cząsteczek i odkrywać cechy, które mogą być niemożliwe do określenia ilościowego przy użyciu samej spektroskopii FTIR. Spektrometry ReactIR™ i ReactRaman™ METTLER TOLEDO monitorują reakcje w czasie rzeczywistym w celu profilowania bieżących syntez i integrują się z automatycznymi systemami reakcji, takimi jak EasyMax™ czy OptiMax™. Wspierane przez funkcje One Click Analytics™ zaawansowanego pakietu oprogramowania iC, śledzą główne związki w reakcji w szerokim zakresie warunków, co umożliwia pełny wgląd w reakcje i ich szybką optymalizację.

Wyświetlono: 526

Przeczytaj również

Skomentuj

Kalendarium

więcej