Klíčové body infračervené spektrometrie

1. IČ zdroj Řízení frekvence Vzorek Detektor Spektrum 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

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

3. 100 90 80 70 60 %T 50 40 30 20 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 Wavenumbers (cm-1) Polohy pásů poskytují informaci o struktuře Twisting Bending + - C C C C C Deformační Valenční

4. 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,…)

5. Jak vypadá IČ spektrometr Nicolet iS10 • Nejběžnější způsob měření - jednoodrazový ATR nástavec • Diamantovýkrystal– 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

6. Jak vypadá IČ spektrometr Nicolet iS10 • Nicolet iS10 ajednoodrazovéATR: kvalitní spektra za 10 sekund

7. 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

8. 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.

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

10. 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% 8% Absorbance 0.07 0.05 Výřez 0.03 0.01 1700 1600 1500 1400 1300 1200 Wavenumbers (cm-1)

11. 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 hodnotaStanovená hodnota Rozdíl rel.% 1.00 1.05 5.0 4.00 4.00 0.0 6.00 6.01 0.2

12. 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?“

13. 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)

14. 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)

15. 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)

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

17. 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)

18. 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)