unidad 2 a

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