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ESPECTROCOPIA IR
Espectroscopia IR
Se fundamenta en la absorción de radiación IR
por moléculas en vibración.
Para que una molécula absorba radiación IR,
debe presentar cambios en el momento dipolar
de sus enlaces.
Según el tipo de radiación:
cercano (NIR / 14000 - 4000 cm-1)
 Infrarrojo medio (MIR / 4000 - 400 cm-1)
 Infrarrojo lejano (FIR / 400 - 10 cm-1)
 Infrarrojo
IR Medio



Energías de transición
Masa de los átomos
Separación de cargas entre los átomos
Fuerza del enlace
Frecuencias características de grupo
Absorción de energía en función de la longitud de onda
Frecuencias de Grupo
Entre 4000 y 1400 cm-1 = zona de grupos funcionales
Entre1400 y 400 cm-1 = zona de la huella dactilar (flexión de
enlaces CH, CO, CN, CC, etc..). Aquí se presentan diferencias
en las estructuras y constitución de las moléculas
Un alcano presenta frecuencias de tensión y flexión
solamente para C-H y C-C.
La tensión C-H es una banda ancha entre 2800 y 3000
cm-1 (banda presente en todos los compuestos
orgánicos)
Vibraciones Moleculares



Dependen de las masas de los átomos.
La frecuencia de una vibración disminuye al aumentar la
masa atómica (los átomos pesados vibran lentamente)
La frecuencia también aumenta con la energía de enlace,
por lo que un doble enlace C=C tendrá una frecuencia más
elevada que un enlace sencillo C-C.
MODOS NORMALES DE VIBRACION
3N-5 (para moléculas lineales)
3N-6 (para moléculas NO lineales)
MODOS DE VIBRRACION
Vibraciones de tensión:
Cambios en la distancia del
enlace entre dos átomos.
Vibraciones de flexión:
Cambios en el ángulo
formado entre dos enlaces.
Espectrofotómetros IR
Se divide en:
- Dispersivos
-No dispersivos o Multiplex
El espectrofotómetro infrarrojo mide la frecuencia
de la luz IR absorbida por un compuesto puro.
Espectrómetro dispersivo IR



Utilizan un prisma o
rejilla y son parecidos a
los espectrómetros UVVIS, pero con diferente
fuente y detector
Instrumento de doble
haz con registrador que
utiliza redes de reflexión
para dispersar la
radiación.
Los monocromadores de
rejilla plana por
reflectancia son los más
utilizados.
Preparación de Muestras
Muestras gaseosas: Requieren poca preparación
más allá de su purificación.
 Usan celdas para muestras de 5-10 cm de largo
(los gases presentan absorbancias débiles)
Muestras líquidas: Se pueden disponer entre dos
placas de una sal de alta pureza (KCl, KBr,
CaF2).
 Las placas son transparentes a la luz IR
 Algunas placas de sal son altamente solubles
en agua (utilizar muestras anhidras)
Muestras sólidas
Preparación




Se pulverizan en un mortero de mármol o ágata.
Se les adiciona una fina película de agente
aglomerante (nujol) entre las placas de la sal y se
realiza la medición.
La muestra (5 mg) se pulveriza con KBr (100 mg)
El polvo se comprime en una prensa (P = 5000
Kg/cm2) para formar un plástico donde pasa el haz
de luz IR.
Equipos
Interferométricos
Los espectrofotómetros infrarrojos más modernos son del tipo
FTIR (infrarrojo por transformada de Fourier).
El componente esencial es un interferómetro de Michelson
que está formado por un divisor de haz y dos espejos, uno fijo y
otro móvil.
Equipos Interferométricos
FTIR adquiere simultáneamente todos las frecuencias del
espectro, lo que permite acumular un gran número de espectros
en poco tiempo, con la consiguiente mejora en la relación
señal/ruido
Su alta resolución permite:
- La separación de bandas de absorción cercanas.
- Mediciones exactas de la posición e intensidad de las
bandas.
-Altas velocidades de barrido.
-El interferograma da información espectral en dominio de
tiempos
Fuentes y Detectores IR


Filamento de Nernst
• Óxidos de tierras raras
• 1700 ºC
Detectores térmicos:
Lámpara de Globar
Alta sensibilidad
• Carburo de silicio
respuesta similar en todo el rango
espectral, Ej.
• 1100 ºC
• Bolómetros
• Termopilas
• Celdas de Golay
Detectores cuánticos: Elevada velocidad
de respuesta, respuesta variable en
función de la longitud de onda
• DTGS
• MCT
Usos y Aplicaciones

Caracterización e identificación de materiales:




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
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Polímeros y plásticos
Sólidos inorgánicos (minerales, catalizadores)
Análisis de productos farmacéuticos y de síntesis.
Análisis de contaminantes
Ciencia Forense (identificación)
Biomedicina (análisis de tejidos)
Conservación artística (análisis de pigmentos)
Industria del reciclaje (identificación de materiales poliméricos)
Agricultura y alimentación (IR cercano)
Seguimiento de procesos químicos (polimerizaciones,
reacciones catalíticas)
Asignación de las bandas observadas de un
espectro IR a las vibraciones moleculares

Consideremos que se ha sintetizado en el
laboratorio un compuesto inorgánico-orgánico a
partir de los siguientes componentes:
- Anhídrido arsénico trihidratado: As2O5·3H2O
- Sulfato de hierro (III) pentahidratado:
Fe2(SO4)3·5H2O
- Cloruro de manganeso tetrahidratado: MnCl2·4H2O
- Ácido fluorhídrico: HF
- La molécula orgánica 1,3 diaminopropano:
C3N2H12
Lo que se pretende es obtener un arseniato de
hierro y manganeso que contenga la molécula
orgánica.
Para comprobar que el compuesto obtenido es
el que buscamos, realizamos un espectro IR.
Se deben observar las bandas de absorción de
los enlaces As-O correspondientes al grupo
arseniato (AsO4) y las de los enlaces N-H, C-H y
C-N de la molécula orgánica.
AsO4
1,3 diaminopropano: C3N2H12
Espectro IR del compuesto sintetizado
Número
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Frecuencia (cm-1)
3450
3170
2950
1610
1535
1420, 1295, 1200
1085
820
760
470
Enlace
O-H
N-H
C-H
O-H
N-H
C-H
C-N
As-O
As-O
As-O
Tipo de vibración
Tensión
Tensión
Tensión
Flexión
Flexión
Flexión
Flexión
Tensión (simétrica)
Tensión (antisimétrica)
Flexión
Intervalo de
frecuencia (cm-1)
Enlace
Tipo de vibración
3600-3200
O-H
Tensión
3500-3200
N-H
Tensión
3000-2800
C-H
Tensión
1600-1700
O-H
Flexión
1640-1550
N-H
Flexión
1400-1200
C-H
Flexión
1350-1000
C-N
Flexión
900-800
As-O
Tensión (simétrica)
700-750
As-O
Tensión
(antisimétrica)
500-400
As-O
Flexión
Comparando la posición
de las bandas observadas
en el espectro IR con la
tabla de bandas
esperadas, se puede
realizar la asignación y
comprobar los grupos
funcionales presentes en
el compuesto
Mediante la utilización de esta técnica podemos confirmar
que el producto de la síntesis es el esperado:
Un arseniato que contiene 1,3 diaminopropano
Interpretación de Espectros IR

Conociendo la fórmula Global, el paso siguiente es
determinar el Número de Insaturaciones.

Si la fórmula global contiene heteroátomos hay que
eliminarlos para llegar a la formula del hidrocarburo con
igual número de insaturaciones
a) Halógenos univalentes se remplazan por Hidrógeno.
b) Divalentes como el O y el S etc. se eliminan.
c) Trivalentes como N y P se eliminan pero junto con un
Hidrógeno.

Asignar las bandas observadas en el espectro
Espectros
IR
Espectros
IR
Espectros
IR