Caracterização dos ácidos húmicos extraídos de um latossolo vermelho-amarelo e de um podzol por análise termodiferencial e pela espectroscopia de absorção no infravermelho

A caracterização espectroscópica de substâncias húmicas do solo tem-se desenvolvido aceleradamente durante as últimas décadas. Entretanto, poucos são os trabalhos que associam esta técnica a estudos pedológicos envolvendo diferentes classes de solo, sobretudo em condições tropicais. Os ácidos húmicos extraídos de amostras de diferentes horizontes de um Latossolo Vermelho-Amarelo e de um Podzol, ambos situados na Serra do Brigadeiro, Araponga (MG), foram caracterizados, por meio da espectroscopia de absorção no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) e por análise termodiferencial. Os espectros de infravermelho indicaram diferenças qualitativas entre os ácidos húmicos extraídos dos diferentes solos e entre os ácidos húmicos extraídos de diferentes horizontes de um mesmo solo. Observou-se a redução de intensidade dos picos relativos a estruturas alifáticas com o aprofundamento nos perfis, sendo evidentes os picos relativos a polissacarídeos nos horizontes orgânicos. Impurezas minerais foram observadas em todos os espectros de ácido húmico não purificado, indicando a necessidade do processo de purificação. O tratamento com HF-HCl demonstrou-se eficiente na remoção dessas impurezas, tendo os espectros diferenciais de ácidos húmicos antes e depois do processo de purificação apresentado o padrão típico de minerais secundários como caulinita e gibbsita. Após a purificação, observou-se um aumento na intensidade dos picos referentes aos grupos carboxílicos, evidenciando sua participação nas ligações entre os ácidos húmicos e a matriz mineral. A análise termodiferencial indicou maior resistência à termodegradação dos ácidos húmicos extraídos do horizonte Bhs do Podzol, em relação ao ácido húmico extraído do horizonte A do Latossolo, o que concorda com a feição mais aromática do primeiro, revelada pela análise dos espectros de infravermelho.

Espectroscopia de infravermelho na determinação da textura do solo

A aplicação de técnicas espectroscópicas que utilizam a radiação infravermelha (NIRS-Near Infrared Spectroscopy e DRIFTS-Diffuse Reflectance Fourier Transformed Spectroscopy) na análise inorgânica do solo tem sido proposta desde a década de 1970, mas até os dias atuais são raros os métodos implementados rotineiramente no Brasil. Isso deve-se à dificuldade em construir modelos de calibração, por meio de métodos estatísticos multivariados, utilizando-se amostras reais de solo, de constituição complexa, que varia geograficamente e de acordo com o manejo. Por isso, os objetivos deste trabalho foram construir modelos de calibração em NIRS e DRIFTS para a quantificação das frações de argila e areia, em amostras de solos de classes diferentes - Latossolo Vermelho (predominante), Nitossolo, Argissolo Vermelho e Neossolo Quartzarênico - e avaliar qual dessas duas técnicas é mais adequada para essa finalidade, assim como a interferência do agrupamento de amostras e da seleção de variáveis espectrais na qualidade desses modelos. Para isso, valores de referência obtidos pelo método do densímetro, método largamente utilizado nos laboratórios de análise de solo, foram correlacionados com valores de absorbância em NIRS e DRIFTS pela ferramenta estatística PLS (Partial Least Squares), obtendo-se altos coeficientes de determinação (R²), de 0,95, 0,90 e 0,91 para argila, silte e areia, respectivamente, na validação externa. Isso confirma a aplicabilidade das técnicas espectroscópicas na análise granulométrica do solo para fins agrícolas. O agrupamento das amostras segundo a localização e a seleção de variáveis espectrais pouco influenciou na qualidade dos modelos. A técnica espectroscópica mais indicada para essa finalidade foi a DRIFTS.

Efeito do intemperismo artificial em quatro madeiras tropicais monitorado por espectroscopia de infravermelho (DRIFT)

Four tropical woods, were investigated to compare their performance and natural resistances to artificial weathering using the diffuse reflectance infrared Fourier transform spectroscopy (DRIFT). The species were garapeira (Apuleia leiocarpa), itaúba (Mezilaurus itauba) and tauari (Couratari sp.), woods traditionally indicated for exterior uses, and marupá (Simarouba amara), that served as reference. The samples were submitted to cycles of UV radiation (350 nm) and water until 2,000 h. The photodegradation processes of woods surfaces were accomplished monitoring the changes in the intensities associated to lignin (1508 cm-1) and carbonyl group (1736 cm-1) absorptions. The results have shown that lignin was the first component to be photodegradated, resulting in surfaces mainly composed by cellulose, after 2,000 h of UV irradiation. The processes of formation and lixiviation of carbonyl compounds were different for each species. The experimental conditions used in this work were too severe to evaluate the wood density and extractives content influences during the treatment.

Infravermelho na caracterização de ácidos húmicos de latossolo sob efeito de uso contínuo de lodo de esgoto

Objetivou-se caracterizar, por meio de espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (IVTF), possíveis mudanças na natureza química de ácidos húmicos (AHs) extraídos de amostras de Latossolo (0-10 cm) do Campo Experimental da Embrapa Meio Ambiente, em Jaguariúna (SP). Os dados foram obtidos após seis cultivos de milho e a aplicação de doses variáveis de lodo de esgoto de Barueri (LB) (base seca), conforme os tratamentos avaliados: LB0, LB1, LB2, LB4 e LB8, sendo 0, 1, 2, 4 e 8 vezes a necessidade de N para o milho. Como referência, foi amostrada uma área sob mata. Foram obtidos espectros de ácidos húmicos e do lodo de esgoto utilizado no experimento, e calculados os índices de hidrofobicidade (IH) e de condensação (IC) nas amostras de ácidos húmicos. Foram notadas pequenas alterações na natureza química de AHs de áreas tratadas com lodo de esgoto, em relação à testemunha. Os AHs apresentam grupos aromáticos, -OH fenólicos, -COOH, estruturas alifáticas, carboidratos e impurezas minerais. O uso contínuo de elevadas doses de LB reduziu a concentração de C-alifático e o grau de condensação dos ácidos húmicos, o que sinaliza que há frações orgânicas com maior biodisponibilidade no solo. Na área de mata, o material húmico se caracteriza pelo caráter hidrofóbico e pelo baixo grau de condensação.

Espectroscopia do visível e infravermelho próximo (VIS/NIR) na avaliação da qualidade de mangas Tommy Atkins

A espectroscopia na região do visível (VIS) e do infravermelho próximo (NIR) apresenta-se como uma promissora e rápida tecnologia de avaliação das características internas de várias espécies de frutas. A diferença de absorbância, provenientes dos frutos, ao serem submetidos a um espectro emitido entre dois comprimentos de onda próximos ao do pico de absorção da clorofila-a, foi utilizada para o desenvolvimento de um índice (Índice DA- IDA) que se correlaciona ao estádio de maturação dos frutos. Neste trabalho, objetivou-se avaliar as relações existentes entre o índice DA, obtidos com o equipamento DA-meter®, e os parâmetros físico-químicos de maturação utilizados em mangas da cultivar Tommy Atkins, na separação dos frutos em categorias distintas. Para isto, foram utilizados frutos pertencentes a um mesmo lote e adquiridos em um centro de distribuição local, na cidade de Pelotas-RS. Com os resultados obtidos, através do índice DA, foi possível separar os frutos em categorias de acordo com o grau de maturação, demonstrando a grande heterogeneidade com que os frutos são oferecidos ao consumidor, e as relações entre os valores dos índices DA e os parâmetros de qualidade, determinadas através dos coeficientes de determinação (R²), foram significativas para os atributos estudados.

Estudo por espectroscopia no infravermelho da interação metal-suporte em Pt/TiO2. A influência da adsorção de hidrogênio

The influence of the presence of hydrogen on Pt/TiO2 catalysts submitted to reduction treatment has been studied by FT-IR at room temperature. After submitting to LTR treatment, the hydrogen spillover has been detected and the presence of hydrogen at the bulk is shown to produce a strong absorption in the infrared spectral region. After HTR treatment, the hydrogen is strongly chemissorbed.

Aplicação de algoritmos genéticos na seleção de variáveis em espectroscopia no infravermelho médio: determinação simultânea de glicose, maltose e frutose

Genetic algorithm was used for variable selection in simultaneous determination of mixtures of glucose, maltose and fructose by mid infrared spectroscopy. Different models, using partial least squares (PLS) and multiple linear regression (MLR) with and without data pre-processing, were used. Based on the results obtained, it was verified that a simpler model (multiple linear regression with variable selection by genetic algorithm) produces results comparable to more complex methods (partial least squares). The relative errors obtained for the best model was around 3% for the sugar determination, which is acceptable for this kind of determination.

Validação de modelos de calibração multivariada: uma aplicação na determinação de pureza polimórfica de carbamazepina por espectroscopia no infravermelho próximo

The application of analytical procedures based on multivariate calibration models has been limited in several areas due to requirements of validation and certification of the model. Procedures for validation are presented based on the determination of figures of merit, such as precision (mean, repeatability, intermediate), accuracy, sensitivity, analytical sensitivity, selectivity, signal-to-noise ratio and confidence intervals for PLS models. An example is discussed of a model for polymorphic purity control of carbamazepine by NIR diffuse reflectance spectroscopy. The results show that multivariate calibration models can be validated to fulfill the requirements imposed by industry and standardization agencies.

Determinação de açúcar total em café cru por espectroscopia no infravermelho próximo e regressão por mínimos quadrados parciais

In this work a fast method for the determination of the total sugar levels in samples of raw coffee was developed using the near infrared spectroscopy technique and multivariate regression. The sugar levels were initially obtained using gravimety as the reference method. Later on, the regression models were built from the near infrared spectra of the coffee samples. The original spectra were pre-treated according to the Kubelka-Munk transformation and multiplicative signal correction. The proposed analytical method made possible the direct determination of the total sugar levels in the samples with an error lower by 8% with respect to the conventional methodology.

Metodologia analítica para quantificar o teor de biodiesel na mistura biodiesel: diesel utilizando espectroscopia na região do infravermelho

Considered the best substitute for diesel, biodiesel can be blended with diesel in any ratio, bringing lots of environmental, economic and social advantages. Brazilian law Nº 11097/2005, proposes the introduction of biodiesel in to the Brazilian energy matrix, mixed with diesel at a minimum percentage of 2%. For consumers and sellers to be sure that the commercialized mixture of biodiesel:diesel contains the correct percentage, it is necessary to develop analytical methodologies to quantify the amount of biodiesel added. This work presents a fast, low-cost and simple methodology to determine the biodiesel proportion in mixtures of biodiesel:diesel, based on infrared spectroscopy.

Determinação não destrutiva do nitrogênio total em plantas por espectroscopia de reflectância difusa no infravermelho próximo

Diffuse reflectance near-infrared (DR-NIR) spectroscopy associated with partial least squares (PLS) multivariate calibration is proposed for a direct, non-destructive, determination of total nitrogen in wheat leaves. The procedure was developed for an Analytical Instrumental Analysis course, carried out at the Institute of Chemistry of the State University of Campinas. The DR-NIR results are in good agreement with those obtained by the Kjeldhal standard procedure, with a relative error of less than ± 3% and the method may be used for teaching purposes as well as for routine analysis.

Caracterização físico-química de queijo prato por espectroscopia no infravermelho e regressão de mínimos quadrados parciais

In this work an analytical methodology for the determination of relevant physicochemical parameters of prato cheese is reported, using infrared spectroscopy (DRIFT) and partial least squares regression (PLS). Several multivariate models were developed, using different spectral regions and preprocessing routines. In general, good precision and accuracy was observed for all studied parameters (fat, protein, moisture, total solids, ashes and pH) with standard deviations comparable with those provided by the conventional methodologies. The implantation of this multivariate routine involves significant analytical advantages, including reduction of cost and time of analysis, minimization of human errors, and elimination of chemical residues.

Previsão das propriedades físicas do papel kraft por espectroscopia no infravermelho próximo (NIR) e regressão por mínimos quadrados parciais (PLS)

The main objective of the present work is represented by the characterization of the physical properties of industrial kraft paper (i.e. transversal and longitudinal tear resistance, transversal traction resistance, bursting or crack resistance, longitudinal and transversal compression resistance (SCT (Compressive Strength Tester) and compression resistance (RCT-Ring Crush Test)) by near infrared spectroscopy associated to partial least squares regression. Several multivariate models were developed, many of them with high prevision capacity. In general, low prevision errors were observed and regression coefficients that are comparable with those provided by conventional standard methodologies.

Determinação de sibutramina em formas farmacêuticas através de espectroscopia no infravermelho com refletância difusa e métodos de calibração multivariada

The goal of this work is the development and validation of an analytical method for fast quantification of sibutramine in pharmaceutical formulations, using diffuse reflectance infrared spectroscopy and partial least square regression. The multivariate model was elaborated from 22 mixtures containing sibutramine and excipients (lactose, microcrystalline cellulose, colloidal silicon dioxide and magnesium stearate) and using fragmented (750-1150/ 1350-1500/ 1850-1950/ 2600-2900 cm-1) and smoothing spectral data. Using 10 latent variables, excellent predictive capacity were observed in the calibration (n=20, RMSEC=0.004, R= 0.999) and external validation (n=5, RMSEC= 9.36, R=0.999) phases. In the analysis of synthetic mixtures the precision (SD=3,47%) was compatible with the rules of the Agencia Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA-Brazil). In the analysis of commercial drugs good agreement was observed between spectroscopic and chromatographic methods.

Experimento didático de quimiometria para análise exploratória de óleos vegetais comestíveis por espectroscopia no infravermelho médio e análise de componentes principais: um tutorial, parte I

This manuscript aims to show the basic concepts and practical application of Principal Component Analysis (PCA) as a tutorial, using Matlab or Octave computing environment for beginners, undergraduate and graduate students. As a practical example it is shown the exploratory analysis of edible vegetable oils by mid infrared spectroscopy.