ESPECTOSCOPIA INFRARROJAEspectroscopia infrarroja(Espectroscopia IR) es la rama de laespectroscopiaque trata con la parteinfrarrojadelespectro electromagntico. Esta cubre un conjunto de tcnicas, siendo la ms comn una forma deespectroscopia de absorcin. As como otrastcnicas espectroscpicas, puede usarse para identificar un compuesto e investigar la composicin de una muestra. Esta se puede dividir segn el tipo de la radiacin que se analiza, en: Espectroscopia del Infrarrojo cercano[1] Espectroscopia del infrarrojo medio Espectroscopia del infrarrojo lejano La porcin infrarroja del espectro electromagntico se divide en tres regiones; el infrarrojo cercano, medio y lejano, as nombrados por su relacin con el espectro visible. El infrarrojo lejano (aproximadamente 400-10cm-1) se encuentra adyacente a la regin demicroondas, posee una baja energa y puede ser usado enespectroscopia rotacional. El infrarrojo medio (aproximadamente 4000-400cm-1) puede ser usado para estudiar las vibraciones fundamentales y la estructurarotacional vibracional, mientras que el infrarrojo cercano (14000-4000cm-1) puede excitarsobretonoso vibracionesarmnicas.La espectroscopia infrarroja se basa en el hecho de que las molculas tienen frecuencias a las cuales rotan y vibran, es decir, los movimientos derotacinyvibracinmoleculares tienenniveles de energadiscretos (modos normales vibracionales). Lasfrecuencias resonantesofrecuencias vibracionalesson determinados por la forma de las superficies de energa potencial molecular, las masas de los tomos y, eventualmente por elacoplamiento vibrnicoasociado. Para que un modo vibracional en una molcula sea activa al IR, debe estar asociada con cambios en el dipolo permanente. En particular, en las aproximaciones deBorn-Oppenheimery armnicas, i.e. cuando elHamiltoniano molecularcorrespondiente alestado electrnicopuede ser aproximado por unoscilador armnicoen la vecindad de lageometra molecularde equilibrio, las frecuencias resonantes son determinadas por losmodos normalescorrespondientes a la superficie de energa potencial del estado electrnico de la molcula. Sin embargo, las frecuencias resonantes pueden estar en una primera aproximacin relacionadas con la fuerza del enlace, y lamasa de los tomosa cada lado del mismo. As, la frecuencia de las vibraciones pueden ser asociadas con un tipo particular de enlace.Las molculas diatmicas simples tienen solamente un enlace, el cual se puede estirar. Molculas ms complejas pueden tener muchos enlaces, y las vibraciones pueden ser conjugadas, llevando a absorciones en el infrarrojo a frecuencias caractersticas que pueden relacionarse a grupos qumicos. Los tomos en un grupo CH2, encontrado comnmente encompuestos orgnicospueden vibrar de seis formas distintas, estiramientos simtricos y asimtricos, flexiones simtricas y asimtricas en el plano (scissoringyrocking, respectivamente), y flexiones simtricas y asimtricas fuera del plano (waggingytwisting, respectivamente); Para medir una muestra, un rayo de luz infrarroja atraviesa la muestra. Cuando la frecuencia de excitacin de un enlace (o grupo de enlaces) coincide con alguna de las frecuencias incluidas en las ondas componentes del rayo, se produce absorcin. Lo que se va a registrar es la cantidad de energa absorbida en cada longitud de onda. Esto puede lograrse escaneando el espectro con un rayomonocromtico, el cual cambia de longitud de onda a travs del tiempo, o usando unatransformada de Fourierpara medir todas las longitudes de onda a la vez. A partir de esto, se puede trazar un espectro detransmitanciaoabsorbancia, el cual muestra a cuales longitudes de onda la muestra absorbe el IR, y permite una interpretacin de qu enlaces estn presentes.Esta tcnica funciona exclusivamente conenlaces covalentes, y como tal es de gran utilidad enqumica orgnica. Espectros ntidos se obtienen de muestras con pocos enlaces activos al IR y altos niveles de pureza. Estructuras moleculares ms complejas llevan a ms bandas de absorcin y a un espectro ms complejo. Sin embargo esta tcnica se ha podido utilizar para la caracterizacin de mezclas muy complejasEspectro electromagnticoSe denominaespectro electromagnticoa la distribucin energtica del conjunto de lasondas electromagnticas. Referido a un objeto se denominaespectro electromagnticoo simplementeespectroa laradiacin electromagnticaque emite (espectro de emisin) o absorbe (espectro de absorcin) una sustancia. Dicha radiacin sirve para identificar la sustancia de manera anloga a unahuella dactilar. Los espectros se pueden observar medianteespectroscopiosque, adems de permitir observar el espectro, permiten realizar medidas sobre el mismo, como son lalongitud de onda, lafrecuenciay la intensidad de la radiacin.

Diagrama del espectro electromagntico, mostrando el tipo,longitud de ondacon ejemplos, frecuencia y temperatura de emisin decuerpo negro.El espectro electromagntico se extiende desde la radiacin de menor longitud de onda, como losrayos gammay losrayos X, pasando por laluz ultravioleta, laluz visibley losrayos infrarrojos, hasta las ondas electromagnticas de mayor longitud de onda, como son lasondas de radio. Se cree que el lmite para la longitud de onda ms pequea posible es lalongitud de Planckmientras que el lmite mximo sera eltamao del Universo(vaseCosmologa fsica) aunque formalmente el espectro electromagntico esinfinitoy continuo.Ley de BraggLaley de Braggpermite estudiar las direcciones en las que ladifraccinderayos Xsobre la superficie de uncristalproduce interferencias constructivas, dado que permite predecir los ngulos en los que los rayos X son difractados por un material con estructura atmica peridica (materiales cristalinos).Fue derivada por los fsicos britnicosWilliam Henry Braggy su hijoWilliam Lawrence Braggen1913. La ley de Bragg confirma la existencia de partculas reales en la escala atmica, proporcionando una tcnica muy poderosa de exploracin de la materia, ladifraccin de rayos X. Los Bragg fueron galardonados con elPremio Nobel de Fsicaen1915por sus trabajos en la determinacin de la estructura cristalina delNaCl, elZnSy eldiamante.Interferencia y difraccinCuando los rayos X alcanzan un tomo interaccionan con sus electrones exteriores. Estos reemiten la radiacin electromagntica incidente en diferentes direcciones y con la mismafrecuencia(en realidad debido a varios efectos hay pequeos cambios en sufrecuencia). Este fenmeno se conoce comodispersin de Rayleigh(o dispersin elstica). Los rayos X reemitidos desde tomos cercanos interfieren entre s constructiva o destructivamente. Este es el fenmeno de ladifraccin.En el diagrama que sigue se esquematizan rayos X que inciden sobre un cristal. Los tomos superiores reemiten la radiacin tras ser alcanzados por ella. Los puntos en los que la radiacin se superpone constructivamente se muestran como la zona de interseccin de los anillos. Se puede apreciar que existen ngulos privilegiados en los cuales la interferencia es constructiva, en este caso hacia la derecha con un ngulo en torno a 45.

Ley de BraggLa interferencia es constructiva cuando la diferencia de fase entre la radiacin emitida por diferentes tomos es proporcional a 2. Esta condicin se expresa en la ley de Bragg:

Donde nes un nmero entero, es lalongitud de ondade losrayos X, des la distancia entre los planos de la red cristalina y, es el ngulo entre los rayos incidentes y los planos de dispersin.

ESPECTROMETRA DE INFRARROJOS POR TRANSFORMADA DE FOURIER

La espectrometra infrarroja por transformada de Fourier (FTIV) es una tcnica de anlisis para obtener el espectro infrarrojo con mayor rapidez. En lugar de registrar los datos variando la frecuencia de luz infrarroja monocromtica, se gua la luz IV (con todas las longitudes de onda de pista utilizada) a travs de un interfermetro. Despus de pasar por la muestra, la seal medida da el interferograma. La realizacin de una transformada de Fourier de la seal produce un espectro idntico al de la espectrometra infrarroja convencional (dispersiva).

Los espectrofotmetros FTIV son ms baratos que los convencionales, porque es ms simple construir un interfermetro que un monocromador. Adems, la medida de un solo espectro es mucho ms rpida en esta tcnica, debido a que la informacin de todas las frecuencias se toman al mismo tiempo. Esto permite hacer mltiples lecturas de una sola muestra y obtener un promedio, lo que aumenta la sensibilidad del anlisis. Debido a sus mltiples ventajas, casi todos los modernos espectrofotmetros de infrarrojos son FTIV.

Los espectrmetros infrarrojos son una de las herramientas ms importantes para observar espectros vibracionales. Las caractersticas ms relevantes de esta espectroscopa son las siguientes: 1. Si dos molculas estn constituidas por tomos distintos, o tienen distinta distribucin isotpica, o configuracin, o se encuentran en ambientes distintos, los espectros infrarrojos sern distintos. 2. Una sustancia definida puede identificarse por su espectro infrarrojo. Estos espectros pueden ser considerados como las huellas digitales de dicha sustancia. 3. Los espectros muestran bandas que son tpicas de grupos funcionales particulares y que tienen localizaciones e intensidades especficas dentro de los espectros infrarrojos 4. A partir de los espectros se pueden inferir las estructuras moleculares. Para ello se requiere un modelo en el cual basar los clculos. 5. Las intensidades en las bandas del espectro de una mezcla, son generalmente proporcionales a las concentraciones de las componentes individuales. Por lo tanto, es posible determinar la concentracin de una sustancia y realizar anlisis de muestras con varias componentes. 6. Es posible, mediante el uso de dispositivos experimentales adecuados, obtener espectros infrarrojos sin alteracin de la muestra, lo que constituye a esta espectroscopa como una herramienta de anlisis no destructiva. 7. El tiempo necesario para obtener y almacenar un espectro infrarrojo es del orden de minutos.