Analisi FTIR / IRTF in laboratorio
FILAB mette a vostra disposizione la sua competenza nell’analisi FTIR (o IRTF), una tecnica di analisi chimica che consente di identificare la struttura molecolare di numerosi materiali, in particolare in ambito farmaceutico, cosmetico, della plastica, automobilistico o dei dispositivi medici.
Le vostre esigenze: eseguire analisi IRTF / analisi FTIR per caratterizzare un materiale grazie a una competenza completa in spettroscopia infrarossa
Che cos’è un’analisi FTIR?
L’analisi FTIR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy) è anche nota come Spettroscopia Infrarossa a Trasformata di Fourier.
La Spettroscopia Infrarossa a Trasformata di Fourier – o Spettroscopia IRTF (FTIR in inglese) – è una tecnica di analisi. Consente di ottenere lo spettro di assorbimento di un campione solido, liquido o gassoso. Di natura non distruttiva, le analisi chimiche tramite IRTF (FTIR) misurano la quantità di luce assorbita da un campione. E questo in funzione della lunghezza d’onda emessa da un fascio infrarosso.
Perché eseguire un’analisi FTIR in laboratorio?
Eseguire un’analisi FTIR in laboratorio presenta sfide considerevoli, in particolare per quanto riguarda la gestione e il controllo della qualità dei materiali.
Questa tecnica offre un metodo rapido e non distruttivo per identificare la composizione chimica e rilevare impurità o contaminazioni in una varietà di materiali, dalle plastiche e dai polimeri ai lubrificanti e ai prodotti farmaceutici.
Di fronte alle rigorose esigenze in materia di conformità normativa e qualità del prodotto, l’analisi FTIR consente ai produttori di assicurarsi che i loro materiali rispettino le specifiche richieste, evitando così costi elevati legati ai richiami di prodotto o ai guasti in esercizio.
Questa tecnica facilita l’innovazione e il miglioramento dei prodotti consentendo una comprensione approfondita delle interazioni molecolari e delle proprietà dei materiali.
Le nostre soluzioni: proporre tecniche di analisi IRTF / FTIR specifiche per le vostre esigenze e determinare la composizione chimica superficiale del vostro campione
I nostri servizi di analisi IRTF
- Polimeri e plastiche: Identificazione precisa delle famiglie di resine (PE, PP, PVC, PA, PET…) per convalidare la conformità delle vostre materie prime.
- Elastomeri e gomme: Distinzione tra diversi tipi di gomme e verifica della formulazione.
- Prodotti di incollaggio: Analisi di vernici, colle e adesivi per controllarne la natura chimica o il grado di reticolazione.
- Analisi dei guasti: Diagnosi di rottura o perdita di proprietà (messa in evidenza di un’ossidazione, di una degradazione termica o di un inquinamento).
- Controllo particellare: Identificazione di contaminanti, punti neri o depositi tramite la Micro-FTIR (analisi localizzata su pochi micron).
- Reverse engineering: Studi di de-formulazione per determinare la composizione chimica di prodotti complessi o concorrenti.
Per andare oltre
Supporto nella scelta di un materialeper controllare la durata di vita di un prodotto o di un impianto
Analisi chimiche su misura (particelle, solventi residui, metalli pesanti…)
Analisi FTIR, un metodo tecnico all’avanguardia
L'analisi FTIR è una tecnica avanzata che offre una identificazione rapida e precisa dei componenti chimici dei campioni.
Infatti, la tecnica IRTF può rilevare legami chimici specifici e quindi identificare sostanze in miscele complesse, il che è rilevante per analizzare la purezza dei materiali, rilevare contaminazioni e comprendere le interazioni molecolari.
Confrontando lo spettro di assorbimento di un campione con quello di un composto noto o di una banca dati di riferimento, è possibile identificare composti sconosciuti, anche quando sono presenti a concentrazioni molto basse. La spettroscopia FTIR fornisce informazioni ancora più dettagliate rispetto alla spettroscopia infrarossa tradizionale e consente ai ricercatori di studiare le relazioni struttura-attività all’interno di campioni complessi.
Inoltre, la possibilità di effettuare analisi quantitative aggiunge una dimensione ulteriore alla sua applicazione, rendendo possibile la determinazione delle concentrazioni dei diversi componenti in un campione.
Vantaggi dell’analisi IRTF: rapidità e precisione
La spettroscopia Infrarossa a Trasformata di Fourier si afferma come lo strumento di riferimento per l’identificazione chimica rapida. I suoi principali punti di forza risiedono in:
- Versatilità estrema: la capacità di analizzare campioni in forma solida, liquida o gassosa.
- Caratterizzazione non distruttiva: grazie alla tecnologia ATR (Attenuated Total Reflectance), il campione viene analizzato direttamente senza preparazioni complesse, preservandone l’integrità.
- Selettività: una firma molecolare unica (impronta digitale) che consente di distinguere polimeri o composti organici molto simili.
Una doppia capacità di analisi: macroscopica e microscopica
Grazie a un parco strumentale all’avanguardia, FILAB vi propone due approcci complementari:
Le nostre apparecchiature FTIR consentono una caratterizzazione qualitativa e semi-quantitativa dei campioni solidi, liquidi o gassosi. Questa tecnica è in particolare utilizzata per:
- Determinare la natura di un polimero, di un rivestimento o di un additivo ;
- Identificare depositi, residui o contaminazioni su un prodotto o un imballaggio ;
- Studiare l’evoluzione di un materiale nel tempo (ossidazione, migrazione, invecchiamento…) ;
- Confrontare formulazioni, realizzare profili di degradazione o analisi di non conformità.
Associamo inoltre l’IRTF ad altre tecniche analitiche come la TGA (analisi termogravimetrica), la GC o la LC, per ottenere risultati più completi (TGA-FTIR, GC-FTIR, LC-FTIR, MS-FTIR).
Nel nostro laboratorio di microscopia IRTF, utilizziamo il microscopio LUMOS II (Bruker), dotato di un rivelatore FPA che consente di acquisire fino a 900 spettri in pochi secondi. Questa tecnologia è indispensabile per:
- Localizzare e identificare particelle o contaminanti di dimensioni molto ridotte (fino a 5 µm) ;
- Realizzare mappe chimiche, linee di profilo e analisi mirate su aree complesse ;
- Diagnosticare difetti superficiali, impurità o alterazioni invisibili a occhio nudo.
Complementarità della FTIR: una visione a 360° dei vostri materiali
Per associare l'identificazione dei gruppi organici (IRTF) all'analisi elementare dei carichi minerali o dei metalli (MEB).
Ideale per comprendere la decomposizione di un materiale e identificare la natura dei gas emessi durante la combustione.
Per separare miscele complesse e identificare additivi o tracce di solventi residui.
Lo sapevate? La Micro-IRTF consente di individuare aree dell’ordine di 10-20 micron, rendendo possibile l’analisi di difetti invisibili a occhio nudo su componenti tecnici.
Obiettivi analitici: dall’identificazione al controllo
L’analisi FTIR risponde a tre esigenze strategiche per le aziende industriali:
Le applicazioni industriali della tecnica FTIR
In chimica, questa tecnica svolge un ruolo cruciale nell'identificazione di composti chimici sconosciuti, nel controllo qualità delle materie prime e dei prodotti finiti, nonché nel monitoraggio delle reazioni chimiche per ottimizzare i processi di produzione.
Nel settore farmaceutico, l'analisi FTIR è ampiamente utilizzata per la caratterizzazione dei principi attivi dei medicinali, la rilevazione di contaminanti e il controllo qualità dei prodotti finiti. Aiuta inoltre a verificare l'omogeneità delle miscele e a identificare le potenziali interazioni tra i componenti di una formulazione e il contenitore-contenuto.
Per l’industria dei polimeri e delle materie plastiche, la FTIR viene impiegata per identificare i tipi di polimeri e rilevare la presenza di additivi, plastificanti o altri componenti.
Validazione della pulizia particellare.
Controllo di conformità dei fluidi e dei compositi.
Identificazione delle materie prime secondo la farmacopea.
Hai bisogno di un'analisi FTIR o di un'esperienza in microscopia IRTF?
Contatta il nostro team di esperti per discutere le tue esigenze o ottenere un preventivo personalizzato. FILAB ti accompagna in tutti i tuoi progetti di analisi chimiche, ricerche di contaminazione o risoluzione di non conformità grazie alla potenza della spettroscopia infrarossa.
FAQ
La spettroscopia infrarossa (IR) e la spettroscopia infrarossa a trasformata di Fourier (FTIR o spettroscopia irtf) sono due tecniche analitiche utilizzate per identificare la struttura di una molecola analizzandone lo spettro di radiazione infrarossa. La differenza tra queste due tecniche è che nell'analisi IR classica le bande di assorbimento del campione vengono misurate direttamente, mentre nella spettroscopia FTIR viene utilizzato un interferometro per misurare le frequenze alle quali il campione assorbe energia. Ciò consente all'analisi FTIR di fornire informazioni più dettagliate sulla composizione e sulla struttura molecolare rispetto alla spettroscopia infrarossa tradizionale. Inoltre, l'analisi FTIR può essere utilizzata su campioni con una concentrazione di molecole inferiore rispetto a quella richiesta dalla spettroscopia infrarossa classica.
Il termine "trasformata di Fourier" si riferisce a un metodo matematico utilizzato per trasformare il segnale grezzo ottenuto in uno spettro infrarosso con picchi corrispondenti a diverse frequenze di assorbimento. Ciò consente di identificare i componenti chimici di un campione confrontando le frequenze di assorbimento misurate con quelle di sostanze note.
L'identificazione dei gruppi funzionali organici mediante analisi IRTF / FTIR consente una comprensione precisa della struttura chimica dei composti. Questa tecnica si basa sul fatto che ogni gruppo funzionale presenta vibrazioni caratteristiche a determinate frequenze di assorbimento infrarosso, fornendo così un'"impronta digitale" unica per ogni tipo di molecola.
Identificare questi gruppi funzionali consente di determinare la natura chimica delle sostanze, prevederne le proprietà fisiche e chimiche e comprenderne il comportamento nelle reazioni.
L'analisi FTIR può incontrare difficoltà in termini di sensibilità, ad esempio nell'analisi di tracce infinitesimali di composti come gli inquinanti ambientali. Inoltre, alcuni materiali, come i gas poco assorbenti o le superfici metalliche riflettenti, possono mettere alla prova la precisione della FTIR.
Inoltre, sebbene la FTIR sia un eccellente mezzo tecnico per identificare i tipi di legami e i gruppi funzionali presenti, non fornisce informazioni dirette sulla struttura molecolare completa, come nel caso delle proteine, o delle molecole di grandi dimensioni.
Per superare i limiti dell'analisi FTIR, diversi accoppiamenti con altre tecniche offrono soluzioni avanzate. L'accoppiamento della FTIR con la cromatografia, sia in fase gassosa (GC-FTIR) per i composti volatili, sia in fase liquida (LC-FTIR) per quelli non volatili, consente di separare e identificare con precisione i componenti di una miscela complessa. La microscopia FTIR mira all'analisi localizzata su scala microscopica, mentre l'accoppiamento con l'analisi termogravimetrica (TGA-FTIR) rivela la composizione chimica e la stabilità termica dei materiali. Infine, la combinazione con la spettrometria di massa (MS-FTIR) arricchisce l'identificazione e la caratterizzazione strutturale dei composti organici complessi, offrendo così un insieme completo di strumenti per un'analisi più dettagliata e precisa.
La spettroscopia infrarossa è uno strumento potente per determinare la struttura esatta delle molecole organiche in un’ampia gamma di applicazioni. Può essere utilizzata per identificare composti sconosciuti, quantificare miscele, rilevare contaminanti, determinare meccanismi di reazione e monitorare le reazioni in tempo reale. La spettroscopia infrarossa è comunemente utilizzata in settori come quello farmaceutico, delle scienze alimentari, petrolchimico e dei test ambientali. Confrontando lo spettro di assorbimento di un campione con quello di un composto noto o di una libreria di riferimento, è possibile identificare composti sconosciuti, anche quando sono presenti a concentrazioni molto basse. La spettroscopia FTIR fornisce informazioni ancora più dettagliate rispetto alla spettroscopia infrarossa tradizionale e consente ai ricercatori di studiare le relazioni struttura-attività all’interno di campioni complessi.
L’analisi FTIR è ideale per i materiali organici (polimeri, rivestimenti, oli), ma è poco efficace su metalli puri, campioni opachi o molto idratati, oppure su miscele complesse non separate. Anche alcuni composti fluorescenti possono interferire con l’analisi. In questi casi si raccomandano tecniche complementari.
La FTIR classica analizza i campioni nel loro insieme, mentre la µ-FTIR consente di identificare particelle o aree specifiche su scala microscopica (fino a 5 µm), in particolare in caso di contaminazione o eterogeneità.
Solo alcune specie inorganiche presentano uno spettro FTIR utilizzabile, come i silicati, carbonati, nitrati o solfati. Altre, come gli ossidi metallici (es. titanio, allumina), non sono rilevabili perché non assorbono nell’infrarosso.
L’acqua assorbe fortemente la luce infrarossa, il che può mascherare i segnali caratteristici del campione. Le analisi FTIR su liquidi acquosi, sospensioni o materiali umidi possono quindi essere disturbate.
La tecnica è poco sensibile in superficie (limite di circa 100 nm), non consente di rilevare ioni semplici (Na⁺, Cl⁻), né i metalli che riflettono l’IR. Richiede inoltre standard per la quantificazione e un substrato compatibile (il vetro non è adatto, perché assorbe l’IR). L’analisi di miscele complesse può richiedere fasi di separazione o tecniche complementari.
