Espectroscopia Infrarroja

 

ESPECTROSCOPIA INFRARROJA EL ESPECTRO ELECTROMAGNETICO 

Cuando una molé Cuando molécula cula abso absorbe rbe ene energía rgía de una radi radiació ación n elec electroma tromagnéti gnética, ca, pued puede e sufri sufrir  r  varios tipos de excitación: excitación electrónica, rotacional, excitación que induce cambios del spin nuclear, excitación de deformación de enlace, iónización Todas estas absorcione Todas absorciones s aparecen en regiones diferentes del espectro electromagn electromagnético, ético, ya que cada modo de excitación requiere una cantidad específica de energía Cuando una molécula absorbe radiación electromagnética y pasa de un estado de baja energía a otro de energía mayor !a energía de excitación es inversamente proporcional a la longitud de onda, por lo que las radiaciones radiacion es de menor energía corresponden corresponden a las de mayor longitud de onda Cada tipo de excitación requiere una cantidad de energía determinada, ya que todos estos fenómenos est"n cuantizados #or lo tanto, para que ocurra una transición determinada se absorbe energía energía de una longitud de onda característica característica !a interpretación de un espectro de absorción se basa en la asignación de energías de absorción a ciertos detalles estructurales de la molécula ESPECTROS INFRARROJOS 

$e las tres zonas del espectro infrarrojo, la región comprendida entre %,& y '( µm )*+++ a (%& cm'- es la utilizada en química org"nica para el estudio estructural de las moléculas .n la figu figura ra ' se representa representa un esquema de un espectrofotóm espectrofotómetro etro sencillo sencillo .l rayo de referenci refer encia a tien tiene e la mism misma a inte intensid nsidad ad que el ray rayo o inci incidente dente esto nos permite conocer la intensidad de la radiación que entra en el tubo de muestra !a diferencia entre la intensidad del rayo de referencia y la del rayo transmitido mide la cantidad de radiación absorbida !a frec fr ecue uenc ncia ia de la ra radi diac ació ión n va varí ría a au auto tom" m"ti tica ca y co cont ntin inua uame ment nte e po porr me medi dio o de un monocroma mono cromador dor !as inte intensid nsidades ades rela relativas tivas de los ray rayos os de refe referenc rencia ia y tran transmiti smitidos dos se comparan en el fotómetro y en el registro aparece el / de transmisión en función del n0mero de onda

4onocromador 

3egistro

3ayo de referencia

3ayo incidente 2uente de radiación electromagnética

Tubo de muestra

3ayo transmitido

2otómetro

2igura ' $iagrama esquem"tico esquem"tico de un espectrofotómetro sencillo

.n lo los s esp espect ectros ros inf infrar rarroj rojos os se reg regis istra tra el por porcen centaj taje e de lu luz z tra transm nsmiti itida da no el de luz absorbida por lo que los m"ximos de absorción aparecen como mínimos en el registro gr"fico .n muc1as partes del espectro la transmitancia es aproximadamente del '++ / lo que indica que la molécula es transparente t ransparente a radiaciones radiaciones de dic1as frecuencias frecuencias

 

!a figura % reproduce el espectro 53 del n1exano 6e observan fuertes bandas de absorción a %7++ y '*&+ cm ' que corresponden a las vibraciones de tensión y deformación de los enla en lace ces s C  8 .s .sta tas s ba band ndas as no so son n pi pico cos s ag agud udos os po porq rque ue lo los s ni nive vele les s de en ener ergí gía a vibracionales llevan asociados un cierto n0mero de niveles rotacionales que ensanc1an las bandas

Transmitancia )/- '++

:+

(+ *+ %+ +

*+++

9&++

9+++

%&++

%+++

':++

'(++

'*++

'%++ '+++

:++

(++

2recuencia )cm,'-

2igura % .spectro infrarrojo del n,1exano

!as dif !as difere erente ntes s com combi binac nacion iones es de mas masas as ató atómi micas cas y en energ ergías ías de enl enlace aces s con consti stituy tuyen en sistem sis temas as que vib vibran ran a di difer feren entes tes fre frecue cuenci ncias as cua cuando ndo la mol molécu écula la ab absor sorbe be rad radia iació ción n electrómagnética !os di !os difer feren entes tes mov movim imien ientos tos vi vibra bracio cional nales es del "to "tomo mo en la mis misma ma mol molécu écula la pro produ ducen cen absorción a diferentes n0meros de onda Consideremos por ejemplo la molécula de agua !os dos 1idrógenos no vibran independientemente, sino con movimientos acoplados como los de dos péndulos que oscilaran sobre la misma varilla .ste acoplamiento produce un movimiento simétrico en el que los dos 1idrógenos se acercan o separan del oxigeno al mismo tiempo, y un movimiento antisimétrico en el que un 1idrogeno se acerca a oxígeno mientras que el otro se separa #ara producir un cambio en estos movimientos se requiere una absorción de energía diferente y cada cambio produce absorción en la región infrarroja a frecuencias diferentes y características ; ; 8

8 Tensión simétrica

9(&& cm '

8

8 Tensión antisimétrica

9huella digital  >  >

.n la figura siguiente se incluye un diagrama en el que est"n representadas las regiones de absorción en el infrarrojo de enlaces carbonocarbono y carbono1idrógeno !ongitud de onda )µ)

C8 tensión

C

C

C

'%

'+

:

(

*

%,&

C

'*

'(

C8 $eformación fuera del plano

8uella digital

*+++

9+++

%&++

%+++

'&++

'+++

:++

(%&

@A de onda )cm'2igura * 3egiones generales de absorción en el infrarrojo de enlaces carbonocarbono y carbono1idrógeno

-

!as absorciones de tensión C8 ocurren 1acia %7++ )Csp 9-, 9'++ )Csp%- y 99++ )Csp!os enlaces triples C≡C absorben a %'++%9++ cm' y los dobles 1acia '(&+ cm '

2. Esp Espectr ectros os infrar infrarroj rojos os de los grupos grupos funcio funcional nales. es. .n química org"nica se usan los espectros 53 para identificar grupos funcionales !a ausenc aus encia ia o pre presen sencia cia de cie cierta rtas s ab absor sorcio cione nes s ca carac racter teríst ístic icas as pe permi rmite te rec reconc oncer er la presencia o no de diferentes grupos funcionales en la estructura de la molécula:

-

-

.l enlace ;8 asociado por puente puente de 1idrogeno origina origina una banda de absorción absorción anc1a ' ' e intensa a 999+ cm  y otra del enlace C; a '+(+ cm  ?sí un éter también presenta esta banda a ''%& cm' caracteristica de la vibración de tensión del enlace C; !a absorción del grupo carbonilo carbonilo proporciona una banda banda aguda e intensa en una región ' muy característica próxima '