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ESPECTRO
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Jhon Ironzi maldonado Rodríguez
Docente
Universidad de la Amazonía
Curso de Química II
UNIDAD 2
ESPECTROSCOPIA IR
http://www.eq.upc.edu/estudios/material-docente/recursos/espectroscopia-de-infrarojo
• La energía de un fotón en infrarrojo se puede calcular usando larelación de energía de Planck .
E = h n h = 6.62 x 10-34 julios. segundos
n = frecuencia del fotón
• La unidad espectroscópica en el IR es llamada número de onda(wavenumber) y es el inverso de la longitud de onda
= Es el el número de onda y tiene como unidades el (cm-1)
QUE ES EL NÚMERO DE ONDA? .
El número de onda es una magnitud de frecuencia que indica el número de
veces que vibra una onda en una unidad de distancia. Matemáticamente puede
definirse como el inverso de la longitu de onda
Calcule el número de onda de la figura anterior en una distancia de un metro
R/
Región Infrarrojo (IR)En términos del número de onda la región infrarroja ocurre desde los 200 cm-1
hasta los 14.290 cm-1 en el cual se distinguen tres subregiones
La región más utilizada
en espectroscopía está
entre 600 y 4000 cm -1
Región Infrarrojo (IR)
INSTRUMENTACIÓN (IR): El instrumento de IR está compuesto de los
siguientes elementos básicos
FUENTE CELDAMONOCROMADOR
DETECTOR REGISTRADOR
P
Región Infrarrojo (IR)
INSTRUMENTACIÓN (IR): El instrumento de IR está compuesto de los
siguientes elementos básicos
FUENTE CELDAMONOCROMADOR
DETECTOR REGISTRADOR
P
Los dos tipos de instrumentos mas usados son:
Espectrómetros IR dispersivos de red
Espectrómetro IR Multiplex (transformada de fourier)
Espectrómetros IR dispersivos de red:
DESVENTAJAS
• La radiación incide en estrechas longitudes de onda separadas unas de otras
• Mayor tiempo de análisis
• Elevada relación señal/ruido
• Difícil acoplamientos con HPLC y CG-Ms
Espectrómetros IR con transformada de fourier
VENTAJAS
• Toda la radiación incide sobre la muestra
simultaneamente
• Menor tiempo
• Alta resolución (≤ 0,001 cm-1 )
• Conversión analógica-digital
• Menor cantidad de muestra
• Acoplamientos con HPLC y CG-Ms
LA TRANSFORMADA DE FOURIER
DOMINIO DEL TIEMPO VS DOMINIO DE LA FRECUENCIA
ESPECTROSCOPIA IR
FUENTE CELDAMONOCROMADOR
DETECTORREGISTRADO
R
TRATAMIENTO DE MUESTRAS PARA IR
1. Muestras Líquidas Viscosas Discos de NaCl
TRATAMIENTO DE MUESTRAS PARA IR
1. Muestras Líquidas No ViscosasVolátiles
No Volátiles
Celda
desmontable
Celda Desmontable para
Muestras Líquidas Volátiles
2. Muestras Sólida
Solubles en un
solvente
Suspensión con Aceite
de Nujol
Insoluble en un
solventeSuspensión con KBr
TRATAMIENTO DE MUESTRAS PARA IR
3. Muestras Gaseosas Trampa de Gases
TRATAMIENTO DE MUESTRAS PARA IR
La espectrometría del infrarrojo es sumamente útil para
determinaciones cualitativas de compuestos orgánicos
En el análisis cualitativo la espectroscopia de infrarrojo puede usarse para
la identificación de sustancias puras o para la absorción, localización e
identificación de impurezas. Para localizar una impureza en una sustancia se
hace una comparación en el espectro de las sustancia que se estudia y una
muestra de la sustancia pura. Las impurezas causan bandas de absorción
adicionales que aparecen en el espectro.
Para deducir estructuras moleculares a partir de sus grupos funcionales
tanto de compuestos orgánicos como inorgánicos.
En el IR también están encontrando uso cada vez mayor en el análisis
cuantitativo, el principal campo de aplicación de este tipo de análisis se halla
en la cuantificación de contaminantes atmosféricos que provienen de
procesos industriales.
ESPECTROSCOPIA IR
PRINCIPIOS BÁSICOS
Al entregarles energía infrarroja se logran excitar transiciones
vibracionales de la molécula de tal manera que los enlaces se
pueden estirar o flexionar .
UNIDADES USADAS EN EL ESPECTRO IR (Número de onda)
Incremento de µ
Ejercicio: Calcule la frecuencia de vibración en términos de número de onda de
Los siguientes enlaces
a) b) c)
TIPOS DE VIBRACIÓNES
TIPOS DE VIBRACIÓNES
estiramiento simétrico (νs)
scissoring o tijereteo (δ)
wagging o aleteo (ω)
estiramiento asimétrico (νas)
rocking o balanceo (ρ) twisting o torsión (τ)
GRADOS DE LIBERTAD Y MODOS DE VIBRACIÓN
MOLÉCULAS NO LINEALES
Ejemplo: Cuantos modos vibracionales tiene la molécula de agua?
No de modos de vibración = 3n – 6 = 3(3)-6 = 3
MOLÉCULA LINEAL
Ejemplo: Cuantos modos vibracionales tiene la molécula de CO2 ?
No de modos de vibración = 3n – 5 = 3(3)- 5 = 4
El ESPECTRO INFRARROJO
OH libre: Media y aguda
OH Enlazado: Fuerte y ancha
• REGIONES TÍPICAS EN EL INFRARROJO
• REGIONES TÍPICAS EN EL INFRARROJO
ALCANOS:
TENSIÓN C-H: ALCANOS, ALQUENOS,ALQUINOS Y AROMATICOS
ALCANOS
ALCANOS
ALCANOS
ALCANOS
ALCANOS
Cambios en el
momento dipolar
CONSIDERACI0NES DE SIMETRÍA
ALQUENOS
ALQUENOS
ALQUENOS
ALQUENOS
ALQUENOS
ALQUENOS
ALQUENOS
ALQUENOS
ALQUINOS
C≡C 2100- 2160 cm-1
(Mas intensa en alquinos terminales)
C≡C-H 3300 cm-1
(Banda diagnostico de alquinos terminales)
≡C-H flexión 700-600 cm-1
ALQUINOS
ALQUINOS
Absorciónes fundamentales: Transiciones vibracionales desde el estado fundamental al
primer estado excitado
Sobretonos: son vibraciones de transiciones desde el estado fundamental a estados
excitados superiores. 2v, 3v… siendo v la frecuencia fundamental
Bandas de combinación: Resultan del acoplamiento de dos bandas v1 y v2 para dar
lugar a una nueva banda (Vcomb. = v1 + v2) o (Vcomb = v1 – v2)
Resonancia de Fermi: Acoplamiento de una banda de abosorción fundamental con un
sobretono o una banda de combinación
REGIÓN DE TENSIÓN O-H y C-O
ALCOHOLES
ALCOHOLES
O-H Streching: 3650-3600 cm-1 (libre), 3400-3200 cm-1 (puente
de hidrógeno
ALCOHOLES
OH DE ÁCIDOS CARBOXÍLICOS
O-H Streching = 3400 – 2400 (se sobreponen con los C-H
streching
ALCOHOLES
El grupo OH libre de puentes de hidrógeno se observa como una banda aguda.
Esto ocurre en soluciones diluidas de solventes no polares, en fase gaseosa o
cuando dicho grupo presenta impedimento estérico para formar puentes de
hidrógeno.
2-propanol 2-propanol 1-butanol
0,03M1M
ALCOHOLES
ALCOHOLES
ALCOHOLES
VARIACIÓN EN LOS DESPLAZAMIENTOS
VARIACIÓN EN LOS DESPLAZAMIENTOS
Insaturaciones o un ciclo adyacente al C-OH disminuye la frecuencia de
absorción de estiramiento C-O
REGIÓN DE NH
REGIÓN DE TENSIÓN NH
AMINAS
TENSIÓN N-H EN AMINAS
TENSIÓN N-H EN AMINAS Y OH DE ALCOHOLES
EFECTO POR PUENTES DE HIDRÓGENO:
AMINAS
EFECTO POR PUENTES DE HIDRÓGENO:
AMINAS
AMINAS
EFECTO POR PUENTES DE HIDRÓGENO:
AMIDAS