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Spectroscopic modeling of nitro group in explosives
Núñez Quintero, Doris
Núñez Quintero, Doris
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Abstract
In chemometrics Calibration is the process of constructing a mathematical model to relate the output of an instrument to properties of samples. Prediction is the process of using the model to predict spectroscopic properties of a given sample and instrument output. A statistical characterization, based on Discriminant Analysis (DA), of explosive substances allows a characterization and classification of the spectroscopic properties of the effect of nitro group in accordance with the molecular structure. This characterization should help for predicting the nitro group effect in other explosive substances and be a primary actor in sensor design based on IR and Raman Spectroscopies. The goal of this work was to develop a statistical model for the spectroscopic behavior for the nitro group in nitrogen based explosives (nitroexplosives) using DA. The variables used in this analysis were the Raman shift and IR wavenumber (spectral locations) of the symmetric and asymmetric mode of the nitro group. A second group of variables were the absorbance and Raman scattering intensity. Potassium Bromide pellets was used for running the samples in FTIR. The samples were measured at a 4 cm⁻¹ resolution and 32 scans. Spectra were collected using Bruker OPUS version 4.2 software, in the range of 400-4000 wavenumbers (cm⁻¹). Raman spectra of samples were collected from neat samples deposited on stainless steel slides (for solids) and in melting point capillary tubes (for liquids). Raman analysis was carried out by using a confocal Renishaw Raman Microspectrometer Model RM2000 equipped with a solid state diode laser system emitting at a wavelength of 532 nm as the excitation source. A statistical model using sixty explosives is presented. In this study was obtained a good model of calibration using Discriminant Analisis (Linear Discriminant Function) and it was possible to observe, the nitro group behavior in explosives for Raman and Infrared Spectroscopy.
En Quimiometría, Calibración es el proceso de construir un modelo matemático que relaciona las propiedades de las muestras leídas por un instrumento. Predicción es el proceso de usar el modelo para deducir propiedades espectroscópicas de una muestra dada en un instrumento. Una caracterización estadística, basada en análisis discriminante (DA), de sustancias explosivas seguida de una caracterización y clasificación de las propiedades espectroscópicas del efecto de el grupo nitro de acuerdo con la estructura molecular fue desarrollada. Esta caracterización ayudará a predecir el efecto del grupo nitro en otras sustancias explosivas y será un actor primario en el diseño de un sensor basado en espectroscopías Raman e Infrarrojo. La meta de este trabajo fue desarrollar un modelo estadístico para el comportamiento espectroscópico del grupo nitro en nitro explosivos usando análisis discriminante. Las variables usadas en este análisis fueron el desplazamiento químico en Raman y número de onda en infrarrojo de los modos simétrico y asimétrico del grupo nitro. Un Segundo grupo de variables fueron la absorbancia e intensidad. Las tabletas de bromuro de potasio fueron usadas para correr las muestras en Infrarrojo. Las muestras fueron medidas a 4 cm⁻¹ de resolución y 32 Sans. Los espectros fueron colectados usando Bruker, software OPUS versión 4.2, en el rango de 400-4000 números de onda (cm⁻¹). Los espectros fueron colectados de muestras depositadas sobre placas de acero inoxidable (para sólidos) y de tubos capilares para líquidos. Análisis Raman fue llevado a cabo usando un Reishaw microespectrometro Raman confocal modelo RM2000 equipado con un sistema láser de diodo en estado sólido, emitiendo longitudes de onda de 532 nm como fuente de excitación. Un modelo estadístico usando 60 explosivos es presentado. En este estudio fue obtenido un buen modelo de calibración usando análisis discriminante (función discriminante lineal) y fue posible observar el efecto del grupo nitro de acuerdo a la clasificación echa en los explosivos por espectroscopías Infrarrojo y Raman.
En Quimiometría, Calibración es el proceso de construir un modelo matemático que relaciona las propiedades de las muestras leídas por un instrumento. Predicción es el proceso de usar el modelo para deducir propiedades espectroscópicas de una muestra dada en un instrumento. Una caracterización estadística, basada en análisis discriminante (DA), de sustancias explosivas seguida de una caracterización y clasificación de las propiedades espectroscópicas del efecto de el grupo nitro de acuerdo con la estructura molecular fue desarrollada. Esta caracterización ayudará a predecir el efecto del grupo nitro en otras sustancias explosivas y será un actor primario en el diseño de un sensor basado en espectroscopías Raman e Infrarrojo. La meta de este trabajo fue desarrollar un modelo estadístico para el comportamiento espectroscópico del grupo nitro en nitro explosivos usando análisis discriminante. Las variables usadas en este análisis fueron el desplazamiento químico en Raman y número de onda en infrarrojo de los modos simétrico y asimétrico del grupo nitro. Un Segundo grupo de variables fueron la absorbancia e intensidad. Las tabletas de bromuro de potasio fueron usadas para correr las muestras en Infrarrojo. Las muestras fueron medidas a 4 cm⁻¹ de resolución y 32 Sans. Los espectros fueron colectados usando Bruker, software OPUS versión 4.2, en el rango de 400-4000 números de onda (cm⁻¹). Los espectros fueron colectados de muestras depositadas sobre placas de acero inoxidable (para sólidos) y de tubos capilares para líquidos. Análisis Raman fue llevado a cabo usando un Reishaw microespectrometro Raman confocal modelo RM2000 equipado con un sistema láser de diodo en estado sólido, emitiendo longitudes de onda de 532 nm como fuente de excitación. Un modelo estadístico usando 60 explosivos es presentado. En este estudio fue obtenido un buen modelo de calibración usando análisis discriminante (función discriminante lineal) y fue posible observar el efecto del grupo nitro de acuerdo a la clasificación echa en los explosivos por espectroscopías Infrarrojo y Raman.
Description
Date
2006