Near Infrared Spectroscopy: fundamentals, practical aspects and analytical applications

Abstract

Este trabalho visa prover uma revisão da teoria da Espectroscopia no Infravermelho Próximo (NIR) e das suas aplicações no campo das Ciências Analíticas. Ele é dirigido ao leitor que não possui um conhecimento profundo sobre espectroscopia vibracional mas que gostaria de ser introduzido às potencialidades analíticas desta técnica fascinante e, ao mesmo tempo, se tornar consciente das suas limitações. A teoria fundamental, uma revisão dos instrumentos modernos existentes e aplicações em inúmeros campos, são apresentados. Este trabalho não pretende suprir uma revisão bibliográfica intensiva mas se refere aos materiais recentes mais significativos e representativos encontrados na literatura técnica. Uma vez que este texto foi produzido em conseqüência do primeiro "workshop" em espectroscopia NIR, que ocorreu em Campinas -Brasil, como uma atividade preliminar ao 11º Encontro Nacional de Química Analítica (ENQA), ele também apresenta o estado da arte na Espectroscopia NIR no Brasil, mostrando seus resultados mais recentes e apontando a necessidade de se elevar esta tecnologia a um nível consistente com aquele de suas atividades econômicas. This paper intends to review the basic theory of Near Infrared (NIR) Spectroscopy and its applications in the field of Analytical Science. It is addressed to the reader who does not have a profound knowledge of vibrational spectroscopy but wants to be introduced to the analytical potentialities of this fascinating technique and, at same time, be conscious of its limitations. Essential theory background, an outline of modern instrument design, practical aspects, and applications in a number of different fields are presented. This work does not intend to supply an intensive bibliography but refers to the most recent, significant and representative material found in the technical literature. Because this paper has been produced as consequence of the First Workshop on Near Infrared Spectroscopy, whose venue was Campinas -Brazil, as a pre-conference activity of the XI National Meeting on Analytical Chemistry (ENQA), it also depicts the state of the art of NIR spectroscopy in Brazil, pointing out the current achievements and the need to take the technology to a level consistent with this country's economical activities.

Estimation of physical and mechanical properties of agro-based particleboards by near infrared spectroscopy

“…The technique is based on vibrational spectroscopy, which measures the interaction of electromagnetic NIR radiation with chemical bonds of the constituents of the sample (Pasquini 2003). According to Workman (2008) NIR radiation interacts with polar molecules and especially with O-H functional groups such as in water, C-H as in biomass, but also with C-O and C-O-H bonds and C=C double bonds frequently found in biomass.…”

Towards enhancing sustainable reuse of pre-treated drill cuttings for construction purposes by near-infrared analysis: A review

“…This is because most absorption in the NIR region requires higher vibrational energy (Davies, 2005). At high vibrational excitation, the parabolic approximation tends to break down at some regions in the potential energy curve and the concomitant anharmonicity results in overtones and combinations of fundamental vibrations (Atkins and de Paula, 2002;Osborne et al, 1993;Pasquini, 2003). With hydrogen atom dominating NIR spectroscopy (forming C-H, O-H, N-H, and S-H chemical bonds), these overtones and combinations are assigned bands as shown in Figure 8 involving different modes of hydrogen stretching and bending.…”

“…This variability in physical properties causes changes in the resulting spectrum. So, to extract the relevant information necessary for a given analytical procedure, variables as high as between 20 and 1000, in most cases, need to be considered (Pasquini, 2003). This usually is implemented by employing both linear and non-linear MVA for qualitative and quantitative applications.…”

Experimento didático de quimiometria para calibração multivariada na determinação de paracetamol em comprimidos comerciais utilizando espectroscopia no infravermelho próximo: um tutorial, parte II

“…5,6 Uma edição especial dedicada à espectroscopia NIR foi publicada em 2005 e contém aspectos históricos, instrumentação e aplicações nas mais diversas áreas. 7 A espectroscopia NIR e a Quimiometria convivem em simbiose. Uma vez que o espectro NIR possui bandas largas e sobrepostas, a Quimiometria torna-se uma ferramenta valiosa para retirar as informações contidas nos espectros NIR permitindo a identificação e a quantificação de diversos parâmetros em diferentes matrizes.…”