“IDENTIFICACIÓN DE DOS MOLÉCULAS POR MEDIO DE LA ESPECTROSCOPÍA UV-VIS E INFRARROJA”

Espectroscopia UV-Vis

Las bandas de absorción en las regiones Ultravioleta y Visible que presentan los compuestos orgánicos se asocian con transiciones electrónicas en la capa de valencia. Los electrones involucrados en dichas transiciones corresponden a aquellos más débilmente atraídos por el conjunto de núcleos atómicos que componen la molécula y cuyos estados pueden ser descritos a través de orbitales moleculares que se expresan como combinaciones lineales de orbitales atómicos de la capa de valencia. Las transiciones electrónicas a orbitales moleculares más externos dan lugar a las denominadas transiciones Rydberg presentes en el Ultravioleta de Vacío. Por otra parte las transiciones electrónicas que involucran a los electrones de las capas internas son muy energéticas y se presentan en la región de los rayos X del espectro electromagnético. Nuestro análisis se reducirá a las transiciones electrónicas en la capa de valencia. A estos efectos resulta conveniente recordar la clasificación convencional de los orbitales moleculares en la capa de valencia de los compuestos orgánicos. Orbitales σ y σ*. Son orbitales moleculares localizados a lo largo del eje de unión de los átomos. Los orbitales σ generan una densidad electrónica elevada en la región internuclear teniendo un carácter fuertemente enlazante. Los orbitales σ*, como todos los orbitales antienlazantes, presentan un plano nodal perpendicular al eje del enlace en la región internuclear y tienen un acentuado carácter antienlazante. Orbitales π y π*. Estos orbitales se emplean en la descripción de los enlaces múltiples. Las regiones de mayor densidad electrónica correspondiente a los mismos son aquellas colaterales al eje del enlace. El carácter enlazante o antienlazante de estos orbitales es menos acentuado que el de los orbitales σ. Orbitales n. Estos orbitales moleculares tienen un acentuado carácter local y describen pares electrónicos libres asociados con heteroátomos (O, S, N, Hal). Energéticamente tienen carácter no-enlazante.

Transiciones moleculares

Dependen de la estructura de la molécula:

Cuando solo hay enlaces :Transiciones * (Alta Energia)Cuando hay enlaces múltiples () además de son posibles otras transiciones:Transiciones *Transiciones *Transiciones *(De menor energía que la *)

Cuando hay electrones no enlazantes (pares de e- no compartidos) se pueden producir otros dos tipos de transiciones:Transiciones n *Transiciones n *Cuando en una molécula existen e- s, p y n son posibles todas las transiciones mencionadas pero algunas requieren alta energía (l <200nm) y caen en el UV lejano.

Algunas transiciones en compuestos orgánicos

1) Compuestos que solo contienen e- :Transiciones * que requieren E 185 Kcal/mol (<200nm) absorben en elUV de vacíoTransparentes al UV cercano. Útiles como disolventes2) Compuestos saturados con e- n (O, S, N, X):Transiciones * y n*.Siguen sin absorber en el UV cercanoTransparentes al UV cercano. Útiles como disolventesEjemplos: CH3OH max: 177 (hexano)(CH3)3N max: 200 (hexano)CH3Cl max: 173 (hexano)3) Compuestos que contienen enlaces :Transiciones *, *, *, *Si además poseen pares de e- no enlazantes: n*, n*Transparentes al UV cercano cuando no existe conjugación, absorben fuertemente en el UV lejano

La transición prohibida n* produce absorciones débiles en el UV cercano

Ejemplos

Espectro UV-Vis del n- Hexeno -1

Aquí en este espectro podemos observar en la línea negra, que es la que nos interesa, como presenta un máximo de absorción a 178 nm, debido a la transición π-π*, lo que nos indica que se trata de un alqueno.

Espectro UV-Vis del butiraldehído

En este espectro podemos observar como presenta una longitud de máxima absorción alrededor de los 295 nm, esto es debido a la transición n- π*, del enlace carbono-oxígeno, cuya longitud de máxima absorbancia está cerca de los 290 nm.

ESPECTROSCOPIA IR Infrarrojos (IR) espectroscopia es una de las técnicas espectroscópicas más utilizados por los orgánicos y químicos inorgánicos. Simplemente, es la medición de la absorción de diferentes frecuencias IR de una muestra colocado en el camino de un haz de infrarrojos. El objetivo principal del análisis espectroscópico IR es determinar la químicos grupos funcionales en la muestra. Diferentes grupos funcionales absorber las frecuencias características de la radiación IR.   La espectroscopia IR es una herramienta importante y popular para elucidación estructural y la identificación de compuestos. La región del espectro IR normal queda comprendida entre 2.5µ a 15µ, medido en unidades de longitudde onda, que corresponde a 4000 cm-1 y 666 cm-1 respectivamente si se expresa en número de onda (que es el inverso de la longitud de onda, cm-1).  En la espectroscopia IR Pueden distinguirse dos categorías básicas de vibraciones: de tensión y de flexión. Las vibraciones de tensión son cambios en la distancia interatómica a lo largo del eje del enlace entre dos átomos. Las vibraciones de flexión están originadas por cambios en el ángulo que forman dos enlaces. En la siguiente figura se representan los diferentes tipos de vibraciones moleculares. 

La espectroscopia infrarroja tiene su aplicación más inmediata en el análisis cualitativo: detección de las moléculas presentes en el material. 

En la zona del espectro electromagnético IR con longitudes de onda del infrarrojo medio (entre 4000 y 1300 cm-1) se suelen observar una serie de bandas de absorción provocadas por las vibraciones entre únicamente dos átomos de la molécula. Estas vibraciones derivan de grupos que contienen hidrógeno o de grupos con dobles o triples enlaces aislados. 

En la zona del espectro electromagnético IR con longitudes de onda comprendidas entre 1300 y 400 cm-1 (infrarrojo lejano), la asignación de las bandas de absorción a vibraciones moleculares es más difícil de realizar, debido a que cada una de ellas está generada por absorciones individuales sumadas (multiplicidad de las bandas). Es la denominada zona de la huella dactilar (flexión de enlaces CH, CO, CN, CC, etc..). En esta zona de longitudes de onda, pequeñas diferencias en la

estructura y constitución de las moléculas dan lugar a variaciones importantes en los máximos de absorción. 

Fuente: Rubinson K.A., Rubinson J.F., “Análisis Instrumental”, Ed. Pearson Educación, 2000.

Frecuencias características de grupos orgánicos poliatómicosf = fuerte, m = medio, d = débil

Tipo de vibración Frecuencia (cm-

1) Intensidad

C-H

Alcanos (tensión) 3000-2850 f-CH3 (flexión) 1450 y 1375 m-CH2- (flexión) 1465 mAlquenos (tensión) 3100-3000 mAlquenos (fuera del plano de flexión) 1000-650 fAromáticos (tensión) 3150-3050 fAromáticos (fuera del plano de flexión) 900-690 fAlquino (tensión) ca. 3300 f

Aldehídos2900-2800 d2800-2700 d

C-C Alquenos No interpretable

C=CAlqueno 1680-1600 m-dAromáticos 1600 y 1475 m-d

CC Alquino 2250-2100 m-d

C=O

Aldehído 1740-1720 fCetona 1725-1705 fÁcidos carboxílicos 1725-1700 fÉster 1750-1730 fAmida 1670-1640 fAnhídridos 1810 y 1760 fCloruro ácido 1800 f

C-O Alcoholes, éteres, ésteres ácidos carboxílicos, anhídridos 1300-1000 f

O-HAlcoholes, fenoles Libre 3650-3600 mAlcoholes, enlace H 3500-3200 mÁcidos carboxílicos 3400-2400 m

N-H Aminas y amidas primarias y secundarias (tensión)

3500-3100 m

Aminas y amidas primarias y secundaria (flexión) 1640-1550 m-f

C-N Aminas 1350-1000 m-fEjemplos

Espectro del n-Hexeno-1

Aquí se puede ver que se trata de un Alqueno, porque presenta picos característicos de uno, en los 3080 cm-1 presenta la tensión del doble enlace carbono con el hidrógeno, además de la tensión del doble enlace carbono-carbono.

Espectro del Butiraldehído

Es este espectro se observa la presencia de un aldehído, ya que presenta picos en la región del carbonilo, además de picos característicos del enlace carbono-hidrógeno que solo están presentes en los aldehídos los cuales los diferencian de las cetonas.

Bibliografía

Skoog Douglas A., Principios de análisis instrumental, Mc Graw Hill, Madrid, pp. 353-359 (2001)Wade L. G., Organic Chemistry, Pearson Prentice Hall, New Jersey, pp. 513-524 (2006)

www.fq.uh.cu/dpto/qf/docencia/pregrado/estruc_2/uv/.../uv_3.pdf

http://www.fq.uh.cu/dpto/qf/docencia/pregrado/estruc_2/ir/descargas/1_ir_tecnica.pdf

http://es.scribd.com/doc/14175170/2-ESPECTROSCOPIA-INFRARROJA 

http://www.ehu.es/imacris/PIE06/web/IR.htm 

http://www.prenhall.com/settle/chapters/ch15.pdf 

S.E.P. S.E.S. D.G.E.S.T. 

INSTITUTO TECNOLOGICO DE AGUASCALIENTES

SUBDIRECCIÓN ACADÉMICA

DEPTO. DE INGENIERÍA QUÍMICA Y BIOQUÍMICA

ANÁLISIS INSTRUMENTAL

UNIDAD II

NOMBRE DEL TRABAJO:

Espectroscopia UV-Vis_IR

NOMBRE DEL PROFESOR: Dra. Rosario González Mota

INTEGRANTES DEL EQUIPO:

LOURDES DEL PILAR LOZANO LARA

MARCO ANTONIO MEDINA MONTOYA.

GABRIELA REYNA TOSTADO.

YOLANDA YADIRA RUIZ GUTIERREZ.

.

Fecha de entrega:

Viernes 21 Octubre 2011