Em 1928, Chandrasekhara Venkata Raman observou experimentalmente um fenômeno na Índia: o efeito Raman. Logo depois, ele desenvolveu a espectroscopia Raman, uma técnica fotônica de alta resolução presente em laboratórios para análises qualitativas e quantitativas.
Em síntese, a partir dessa técnica é possível observar a informação química e estrutural de quase qualquer material, seja orgânico ou inorgânico. Sendo assim, a partir de uma análise baseada na luz, dá para você ampliar o seu conhecimento acerca das reações químicas.
Mas afinal, como funciona a espectroscopia Raman? Prossiga com a leitura do artigo e entenda mais sobre o assunto!
O que é e como funciona a espectroscopia Raman?
“Por meio de um equipamento de espectroscopia Raman, é possível adquirir maior conhecimento sobre as vibrações moleculares dos elementos.”
A espectroscopia Raman é uma técnica fotônica de espectroscopia molecular que estuda a relação da interação da luz com a matéria para determinar a constituição/composição de um composto químico. Dessa forma, ela se baseia no fenômeno de espalhamento inelástico da luz, o efeito Raman.
A princípio, o efeito ocorre quando o estado de vibração molecular é alterado, dessa forma, promove a transferência de energia do fóton para a molécula e vice-versa. Ou seja, isso se trata de um processo inelástico da luz.
Em síntese, o espalhamento Raman é diferente do efeito Rayleigh, onde a maior parte dos fótons é dispersado com a mesma energia que os fótons incidentes. Portanto, nessa difusão elástica, se torna difícil de revelar alguma informação sobre o material em estudo.
Enquanto isso, o equipamento da espectroscopia Raman fornece mais informações sobre o material individual: estrutura, simetria, ambiente eletrônico e ligação da molécula. Por isso, você pode realizar uma análise quantitativa e qualitativa dos compostos.
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Como funciona a espectroscopia Raman?
A princípio, o equipamento de espectroscopia Raman possui uma luz dispersa que interage com as moléculas de um gás, líquido ou sólido. Enquanto no efeito Rayleigh, a maioria dos fótons (partículas que compõem a luz) é dispersada com a mesma energia dos fótons incidentes.
Em contrapartida, uma parte dos fótons – 1 fóton em 10 milhões – acaba se propagando numa frequência diferente da dos fótons em que a luz incidiu. Esse é o efeito Raman.
No processo de difusão Raman, os fótons interagem com uma molécula, que pode evoluir para um estado de maior energia. Sendo assim, através dessa maior energia, pode ocorrer o relaxamento da molécula para uma energia vibracional diferente do seu estado inicial.
Em resumo, é produzido um fóton de energia diferente também. Dessa forma, por causa dessa diferença de energia, proporcionada pela distorção momentânea dos elétrons em torno de uma ligação molecular, é possível realizar a identificação de moléculas.
Como a espectroscopia Raman é utilizada no laboratório?
A luz utilizada é monocromática, colimada, coerente e funciona sob determinada frequência. A luz que mudou sua frequência ao incidir e se espalhar sobre o material estudado acaba revelando mais sobre a composição molecular.
A diferença de energia pelo efeito Raman gera uma assinatura da composição química de cada material irradiado. Essa assinatura é conhecida como impressão digital ou fingerprint.
Com isso, a espectroscopia permite a identificação de moléculas em sistemas orgânicos e inorgânicos com maior rapidez.
Quais são as características básicas da técnica?
O equipamento de espectroscopia Raman é geralmente composto por uma fonte de luz, normalmente laser, um monocromador, um suporte de amostras e um detector. Por isso, a luz de baixa potência do equipamento é empregada para iluminar pequenas áreas do objeto estudado.
Todavia, ao incidir sobre a área, a luz se espalha em todas as direções – numa pequena parte dessa radiação, a luz é espalhada inelasticamente. Portanto, esse espalhamento Raman ainda pode ser subdividido em dois tipos: efeito Stokes e anti-Stokes.
No primeiro, as moléculas acabam recebendo a energia em seu estado fundamental, ou seja, normal. No segundo, a molécula já se encontra em estado excitado quando recebe a energia.
E quais são os fatores que impactam na análise? Os principais são a alta relação entre sinal e ruído, a estabilidade do equipamento e a qualidade de resolução da imagem.
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Quais são as vantagens da espectroscopia Raman?
A principal vantagem das aplicações da espectroscopia Raman é que não precisa realizar a preparação de amostras. Isso acaba sendo tanto uma economia de custos, quanto de tempo.
Além disso, é uma técnica não invasiva, que pode ser aplicada em objetos raros e/ou valiosos de maneira direta. A análise é realizável ao ar livre e a presença de água não interfere nos resultados – isso permite que analise soluções aquosas.
A espectroscopia Raman também é capaz de estudar pequenas partículas em amostras heterogêneas. Isso possibilita o estudo de problemas de interface e inclusões no laboratório.
Fora isso, a espectroscopia permite que identifique tanto compostos orgânicos, como inorgânicos. Por fim, ela apresenta um tempo de análise curto, o que lhe garante respostas rápidas na identificação de moléculas.
Quais são as principais aplicações da espectroscopia Raman?
Atualmente, a identificação de substâncias da espectroscopia Raman é aplicável em variados campos por sua rapidez e outras vantagens. As principais aplicações da espectroscopia Raman são:
- — Biológica e biomédica;
- — Bioanálise;
- — Ciências forenses;
- — Drogas ilícitas;
- — Diagnósticos;
- — Indústria farmacêutica (medicamentos).
Vamos conhecer mais sobre!
Biológica e biomédica
Aplica-se essa técnica para o diagnóstico do câncer, maligno e benigno, e também, na diferenciação de tumores no tecido da laringe (normal ou canceroso).
Ciências forenses
Nas ciências forenses, os espectros produzidos pela técnica são comparados com espectros de referência. Com isso, é possível reconhecer drogas ilícitas no organismo, por exemplo.
Drogas ilícitas
Através da técnica, é possível detectar partículas microscópicas de drogas ilícitas em resíduos, porque não perturba as provas de um crime.
Bioanálise
A técnica produz o espectro de uma célula com a impressão digital da composição bioquímica. Por isso, permite que descubra mais a respeito de células vivas sem o uso de fixadores, manchas ou marcadores.
Diagnósticos
A espectroscopia tem se mostrado vantajosa para a análise de grande parte dos materiais biomédicos e para diagnósticos de doenças em várias partes do corpo, porque não é uma técnica invasiva.
Indústria farmacêutica (medicamentos)
Por fim, a espectroscopia Raman permite a análise da composição de comprimidos de ingrediente ativo com maior velocidade. Então, isso aumenta o número de comprimidos testados e também a confiança dos clientes nos produtos da indústria farmacêutica.
