UNIVERSIDAD SANTA MARAFACULTAD DE FARMACIACEDRA DE ANLISIS INTRUMENTAL 6TO SEMESTRE SECCIN A GRUPO VI

Espectrofotometra de absorcin en el infrarrojo cercano, medio y lejano

Integrantes:Carrero Lisbeth CI.22.538.655Dos Santos Jacqueline CI.24.462.263Grippa Daniel CI.24.271.477

25 de mayo 2015

Fundamentos tericos de la espectrofotometra de absorcin en el infrarrojo

Fundamentalmente se aplica a la determinacin cualitativa de especies moleculares. El infrarrojo corresponde a una longitud de onda desde 10- 4 hasta 10-2 cm. Se suele trabajar con l numero de ondas.

Cuando aumenta l numero de ondas vamos a zonas de mayor frecuencia y por tanto a zonas ms energticas. El infrarrojo esta comprendido en 1300-33 cm-1 y las mediciones se hacen en un margen comprendido entre 4000-667 cm-1. Fundamentalmente se emplea para la determinacin de compuestos orgnicos. Estos espectros dan gran cantidad de informacin. El espectro es nico para cada compuesto orgnico excepto para ismeros pticos.

Solamente las molculas polares pueden experimentar las vibraciones y rotaciones que le permiten absorber energas en el infrarrojo. Al vibrar se produce un campo electromagntico oscilante que hace que pueda haber interaccin con la componente elctrica. Lo mismo ocurre con la rotacin.

Mtodo

Un haz de luz infrarroja es generado y dividido en dos rayos. Uno pasa por la muestra, y el otro por una referencia que suele ser la sustancia en la que est disuelta o mezclada la muestra. Ambos haces se reflejan de vuelta al detector, pero primero pasan a travs del separador, que alterna rpidamente cul de los dos rayos entra en el detector. Las dos seales se comparan y, luego, se registran los datos.

Ventajas

- No destructivo: una de las principales ventajas es que la espectroscopia infrarroja es que no causa daos. Existen otras formas de la vista mecnica pueden detectar partculas a travs de otros espectros, pero muchos de sus mtodos de uso de la radiacin. Por ejemplo, la tecnologa de rayos X requiere precauciones para que la radiacin no cause dao a la gente de la zona. Sin embargo, la radiacin infrarroja es inofensiva y no daar el medio ambiente o la zona que se est viendo.

Desventajas

- Sensibilidad: Una desventaja del uso de la espectroscopia infrarroja es que requiere instrumentos muy sensibles y ajustados correctamente. Cualquier instrumento infrarrojo bsico puede ver el espectro infrarrojo, pero ser capaz de centrarse lo suficientemente bien como para dar sentido a lo que est siendo visto requiere de herramientas que estn bien sintonizadas. Adems, ms de la sintona y el enfoque, un conjunto de herramientas que pasan a ser ms caras para comprar y mantener en el largo plazo.

Instrumentos

Existen dos tipos de instrumentos disponibles comercialmente:

1. Espectrofotometros dispersivos de red que se utilizan principalmente para el analisis cualitativo

2. Instrumentos multiplex, que emplean la transformada de Fourier para medidas tanto cualitativas como cuantitativas.

3. Fotometros no dispersivos que se han desarrollado para la determinacion cuantitativa de diversas especies organicas en la atmosfera por espectroscopia de absorcion, de emision y de reflectancia.

INSTRUMENTOS DISPERSIVOS

Principalmente se emplean instrumentos de haz doble porque son menos exigentes en las caracteristicas de la fuente y el detector.

Una razon adicional es que se presenta recurrentemente la absorcion del agua y del dioxido de carbono atmosfericos en algunas regiones espectrales importantes, lo que puede provocar serios problemas de interferencias.

Los espectrofotometros de infrarrojo dispersivos incorporan un cortador de baja frecuencia (de 5 a 13 ciclos por minuto) que permite al detector discriminar entre la senal de la fuente y las senales de radiacion extrana, tales como la emision de radiacion en el infrarrojo de los distintos objetos que rodean al detector.

INSTRUMENTOS NO DISPERSIVOS

Pueden ser de tres tipos principales:

1. sencillos fotometros de filtro o no dispersivos: un fotometro de infrarrojo portatil de filtro disenado para el analisis cuantitativo de distintas sustancias organicas en la atmosfera.

La fuente es una varilla de ceramica rodeada de un alambre de nicromo (una aleacin de nquel, cromo. La aleacin tipo est compuesta de un 80% de nquel y un 20% de cromo.); el detector es un dispositivo piroelectrico.

Los filtros de interferencia usados transmiten en el intervalo comprendido entre 3000 y 750 cm-1; cada filtro se usa para un compuesto diferente, son facilmente intercambiables.

2. instrumentos que emplean filtros de cuna en lugar de un elemento dispersante para proporcionar espectros completos: Se utilizan mucho para controlar un componente determinado en una corriente de gases. La cubeta de referencia es un recipiente sellado que contiene un gas no absorbente; la muestra fluye a traves de una segunda cubeta de igual longitud. La selectividad se logra llenando ambos compartimentos de la celda del sensor con el gas que se desea analizar.

3. ESPECTROFOTOMETRO INFRARROJO CON TRANSFORMADAS DE FOURIER La espectroscopia convencional se puede denominar espectroscopia de dominio de la frecuencia, en la que los datos de la potencia radiante se registran en funcion de la frecuencia o de la longitud de onda, En contraposicion, la espectroscopia en el dominio del tiempo, que se puede conseguir por medio de la transformada de Fourier, relaciona las variaciones de la potencia radiante con el tiempo.

1.Espectometria de absorcin en el infrarrojo medio.Se refiere a la espectroscopia del infrarrojo medio, una regin de frecuencia dividida en las frecuencias de grupos (2.5- 8m), y la regin de huellas dactilares (8-15.4m). En la regin de frecuencia de grupos, las bandas principales de absorcin pueden asignarse a unidades de vibracin de una molcula, esto es, unidades que solo dependen en mayor o menor grado del grupo funcional que produce la absorcin y no de la estructura completa de la molcula.

Las influencias estructurales aparecen en si mismas como desplazamientos de las bandas de absorcin de un compuesto a otro. El intervalo de (2.5-4.0m) la absorcin es caracterstica de vibraciones de estiramiento del H con elementos de masa 19 o menos.

La espectometria de absorcin y reflexin en el infrarrojo medio es la principal herramienta para determinar la estructura de especies orgnicas y biqumicas.

Manipulacin de la muestra

Se obtienen a partir de soluciones diluidas del analito. Para conseguir que la medidas de absorbancia se encuentren dentro del intervalo ptimo, se ajusta en forma adecuada la concentracin o el espesor de la celda o cubeta. Pero, por lo general, esta prctica no es aplicable en la espectroscopia en el infrarrojo porque no existen buenos solventes que sean transparente en toda la regin espectral de inters. Por consiguiente, la manipulacin de la muestra es a menudo la parte ms difcil del anlisis espectromtrico infrarrojo y la que requiere ms tiempo.

Preparacin de la muestra

Las muestras gaseosas requieren poca preparacin ms all de su purificacin, pero se usa una celda de muestra con una larga longitud de celda (usualmente 5-10cm) pues los gases muestran absorbancias relativamente dbiles.

Las muestras lquidas se pueden disponer entre dos placas de una sal de alta pureza (comnmente cloruro de sodio, o sal comn, aunque tambin se utilizan otras sales tales como bromuro de potasio o fluoruro de calcio. Las placas son transparentes a la luz infrarroja y no introducirn lneas en el espectro. Algunas placas de sal son altamente solubles en agua, y as la muestra, agentes de lavado y similares deben estar completamente anhidros (sin agua).

Las muestras slidas se pueden preparar principalmente de dos maneras. La primera es moler la muestra con un agente aglomerante para formar una suspensin (usualmente nujol) en un mortero de mrmol o gata. Una fina pelcula de suspensin se aplica sobre una placa de sal y se realiza la medicin.

El segundo mtodo es triturar una cantidad de la mezcla con una sal especialmente purificada (usualmente bromuro de potasio) finamente (para remover efectos dispersores de los cristales grandes). Esta mezcla en polvo se comprime en una prensa de troquel mecnica para formar una pastilla translcida a travs de la cual puede pasar el rayo de luz del espectrmetro.

Espectometra de reflexin en el infrarrojo medio.

La espectroscopia de reflexin en el infrarrojo ha encontrado varias aplicaciones, sobretodo en el caso de muestras solidas difciles de manipular, como pelculas y fibras de polmeros, alimento, cauchos, productos agrcolas y muchos ms. Los espectros de reflexin en el infrarrojo medio, aunque no son idnticos a los correspondientes espectros de absorcin, en general tienen apariencia similar y proporcionan la misma informacin que sus equivalentes de absorcin. La mayora de los actuales fabricantes de instrumentos ofrecen adaptadores que se instalan dentro de los compartimientos de las celdas de los instrumentos de absorcin de infrarrojos y facilitan la absorcin de espectros de reflexin.

2. Espectroscopia en el infrarrojo cercano

La regin espectral del infrarrojo se extiende desde el extremo superior de longitudes de onda de la regin visible, alrededor 770 NM a 2500 NM (de 13000 a 4000 cm -1) las bandas de absorcin en esta zona son sobre tonos o combinaciones (seccin 16A.4) de las bandas vibracionales de tensin fundamentales que se producen en la regin de 3000 a 1700 cm -1). Por lo general, los enlaces afectados son C-H, N-H y O-H. Pues que se trata sobre tonos o bandas de combinacin, su absortividades molares son pequeas y los lmites de deteccin son del orden de 0,1%.

A diferencia de la espectrometra en el infrarrojo medio, los usos ms importantes de la radiacin son los relacionados con la determinacin cuantitativa de especies como agua, protenas, hidrocarburos de bajo peso molecular y grasa en productos agrcolas, como alimentos,petrleo y de las industrias qumicas. Se utilizan tanto como las medidas de reflexin difusa como las de transmisin, aunque la reflectancia difusa, con mucho, es la que ms se utiliza.

3. Espectroscopia en el infrarrojo lejano

La regin del infrarrojo lejano resulta especialmente til en el estudio de compuestos inorgnicos, puesto que la absorcin debida a las vibraciones de tensin y flexin de los enlaces entre tomos metlicos y ligandos inorgnicos u orgnicos ocurre a frecuencias inferiores a 650 cm -1 (>15UM) por ejemplo, los yoduros de metales pesados suelen absorber radiacin en la regin inferior a los 100 cm -1, en tanto que los bromuros y los cloruros presentan bandas a frecuencias superiores. En lo comn, la frecuencia de absorcin de los enlaces organometlicos depende tanto del tomo metlico como de la porcin orgnica de la especie.

Los estudios de compuestos inorgnicos en el infrarrojo lejano proporcionan tambin una informacin til acerca de las energas de los cristales en las retculas y de las energas de transicin de los materiales semiconductores.

Las molculas formadas exclusivamente por tomos ligeros absorben radiacin en el infrarrojo lejano si poseen modos de flexin en el esqueleto que involucre a ms de dos tomos que no sean hidrogeno, los derivados del benceno sustituido son ejemplos importantes, los cuales, por lo general, presentan varios picos de absorcin. A menudo, los epectros son bastantes especficos y tiles para identificar un compuesto particular.

As mismo, hay frecuencias de grupo caractersticas en la regin del infrarrojo lejano.En la regin del infrarrojo lejano se observa absorcin rotacional pura de los gases, siempre que las molculas presenten momentos bipolares permanentes. Entre los ejemplos estn H2O, O3, HCL y ASH3. Cuando el agua absorbe causa problemas; la eliminacin de su interferencia requiere la eliminacin o al menos la purga del espectrmetro.

Espectrostoscopia de Emisin en el infrarrojo

Cuando las molculas que absorben radiacin infrarroja se calientan son tambin capaces de emitir longitudes de onda caractersticas en el infrarrojo. El principal obstculo para la aplicacin analtica de este fenmeno es la deficiente relacin seal-ruido que caracteriza la seal de emisin infrarroja, sobre todo cuando la muestra esta a temperatura solo ligeramente superior a la del ambiente. Sin embargo, con el desarrollo del mtodo inferometrico han aparecido aplicaciones tiles e interesantes en las publicaciones especializadas.

Uno de los primeros ejemplos de la aplicacin de la espectroscopia de emisin infrarroja es un trabajo que describe la utilizacin de un espectrometro de transformada de Fourier para identificar plaguicidas en una escala de microgramos. Las muestras se prepararon disolvindolas en un solvente apropiado y se evaporaron en una placa de NaCl o KBr. Luego se calent la placa por medio de electricidad cerca de la entrada del espectrometro .Los plaguicidas como el DDT, malation y dieldrin se identificaron en cantidades tan pequeas como 1 a 10 ug.

Igualmente interesante ha sido el empleo de la tcnica interferometrica para la deteccin remota de compuestosemitidos por las chimeneas de las industrias. En una de estas aplicaciones se coloco un interferometro es un telescopio reflector de 8 pulgadas. Con el telescopio enfocado hacia el penacho de humo de una planta industrial , se detectaron fcilmente CO2 y SO2 a varios cientos de pies.