ESPECTROSCOPÍA INFRARROJO Modos normales de vibración Los átomos que constituyen a una molécula están unidos entre sí por fuerzas de origen electrostático, que semejan uniones elásticas y, en consecuencia, sus movimientos son periódicos o cuasiperiódicos. Todos los movimientos relativos delos átomos en una molécula son en realidad la superposición de los llamados modos normales de vibración, en los cuales todos los átomos se encuentran vibrando con la misma fase y frecuencia normal. El número de modos normales de vibración define el espectro vibracional de cada molécula. Estos espectros también dependen de las masas de los átomos involucrados, su arreglo geométrico dentro de la molécula, y la “elasticidad” de los enlaces químicos.

Espectrofotómetro Un espectrofotómetro mide la absorción de energía por parte de un compuesto químico, sus componentes básicos son una fuente de radiación, selector de longitud de onda, portamuestra, detector y dispositivo de registro. Espectroscopia en el infrarrojo La radiación infrarroja, o radiación IR es un tipo de radiación electromagnética y térmica, de mayor longitud de onda que la luz visible, pero menor que la de las microondas. Consecuentemente, tiene menor frecuencia que la luz visible y mayor que las microondas. Su rango de longitudes de onda va desde unos 0,7 hasta los 1000 micrómetros.

La radiación electromagnética viaja en ondas con una longitud y frecuencia características.

Un espectrómetro de infrarrojo somete el compuesto muestra a radiación infrarroja en la banda de longitudes de onda de 2 a 15 micrómetros (µm). Esta región se describe más a menudo en términos del número de onda (frecuencia), 5000 cm-1 a 670 cm-1, lo que significa el número de ciclos u ondas

en una distancia de un centímetro, y se calcula como 1

λ , con λ en centímetros.

Esta radiación suministra energía suficiente para que los enlaces de las moléculas vibren. Cuando la molécula se somete a radiación en este rango de frecuencias, absorbe solo las que poseen exactamente la energía que se requiere para causar una vibración en particular, la absorción de energía se da por resonancia. Las absorciones de energía se registran en gráficas.

SE SUMINISTRA LA RADIACIÓN

INFRARROJO(5000 - 670) cm-1

LAS MOLÉCULAS SON EXCITADAS Y VIBRAN CON SU

FRECUENCIA NORMAL

LAS MOLÉCULAS ABSORBEN

ENERGÍA EN LA MISMA

FRECUENCIA DE SU ESTADO NORMAL

DE VIBRACIÓN.

SE ESTUDIAN LAS ABSORCIONES

CARACTERÍSTICAS DE LOS GRUPOS FUNCIONALES,

AYUDANDO A LA IDENTIFICACIÓN DEL COMPUESTO

EJERCICIO

1. Un enlace C – H de alcano absorbe energía en el espectro infrarrojo en una longitud de onda λ=3,4 µm. Encontrar el número de onda (frecuencia) aproximado de vibración normal presente en este enlace en cm-1. Hallar además la energía requerida por este tipo de enlaces para vibrar. Tener en cuenta que:

𝜗 =1

λ

𝜗 = número de onda h = 6,62607 x 10-34 J.s (Constante de Planck)

SOLUCIÓN

λ = 3,4μm x 1 cm

104𝜇𝑚= 3,4 𝑥 10−4 𝑐𝑚

𝜗 =1

3,4 𝑥 10−4 𝑐𝑚

𝜗 = 2941,765 𝑐𝑚−1 𝑁ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑜𝑛𝑑𝑎

𝐸 = ℎ𝑓

𝑓 =c

λ , 𝑐 = 𝑉𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑙𝑢𝑧 = 3 𝑥 108

𝑚

𝑠

𝑓 =3 𝑥 108

𝑚𝑠

3,4 𝜇𝑚 𝑥 1 𝑚

106 𝜇𝑚

𝑓 = 8,8235 𝑠−1 𝑥 1013

𝐸 = 6,62607 𝑥 10−34 𝐽. 𝑠 𝑥 8,8235 𝑥 1013 𝑠−1

𝐸 = 5,8465 𝑥 10−20 𝐽