5/10/2018 Espectroscopia-IR - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/espectroscopia-ir-55a0bf10b61eb 1/16
Espectroscopía UV, IR y RMN de compuestos orgánicos
Espectroscopía IR:
1. Las bandas vibracionales de muchos grupos funcionales aparecen a longitudes
de onda características.
2. El espectro en su conjunto constituye un criterio inequívoco para la identificación
de una molécula.
Utilidad de la espectroscopía IR:
Ley de Hooke 21
21)(
mm
mm f k
+=υ
Donde:
νννν = frecuencia de vibración expresada como número de onda (cm -1 )k = constante f = constante de fuerza del muelle.m 1, m 2 = masa de las pesas (átomos)
Vibraciones en las moléculas:
Para las moléculas se cumple la Ley de Hooke que aplica el modelo de dos masas
unidas por un resorte o muelle y relaciona la frecuencia de la vibración con la
magnitud de las masas según:
Espectroscopía UV, IR y RMN de compuestos orgánicos
Espectroscopía IR:
La ubicación de la región IR ya fue vista cuando se revisaron los aspectos
generales de la Espectroscopía. Un detalle más específico de la región IR se
muestra a continuación:
Zonas del espectro IR:
IR Microondas
Lejano Medio Cercano
Visible
νννν,,,,cm cm cm cm - -- -1 11 1 200 650 4000 14000
←←←←λ λλ λ
El IR Lejano es de baja energía y se utiliza poco debido a dificultades técnicas. El
IR Cercano no es de mucha utilidad, utilizándose principalmente en el estudio de
algunas bandas armónicas de diferentes compuestos. El IR medio es la región IR
más utilizada para el estudio de las bandas fundamentales de las moléculas.
Espectroscopía UV, IR y RMN de compuestos orgánicos
Espectroscopía IR:
Tipos de vibraciones
Estrechamientosimétrico
Estrechamientoasimétrico
Deformación simétricaen el plano.
Movimiento de tijera.
Deformación asimétricaen el plano.
Movimiento de balanceo.
Deformación simétrica fuera del plano.Movimiento de torsión.
Deformación asimétrica fuera del plano.Movimiento de aleteo.
Espectroscopía UV, IR y RMN de compuestos orgánicos
Espectroscopía IR:
C-H (estrechamiento simétrico del enlace)
• FRECUENCIACARACTERÍSTICA2782 (cm-1)
5/10/2018 Espectroscopia-IR - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/espectroscopia-ir-55a0bf10b61eb 2/16
Espectroscopía UV, IR y RMN de compuestos orgánicos
Espectroscopía IR:
C=O (estrechamiento del enlace)
• FRECUENCIACARACTERÍSTICA1746 (cm-1)
Espectroscopía UV, IR y RMN de compuestos orgánicos
Espectroscopía IR:
H-C-H (deformación del ángulo
de enlace en el plano)
• FRECUENCIACARACTERÍSTICA
1500 (cm-1)
Espectroscopía UV, IR y RMN de compuestos orgánicos
Espectroscopía IR:
C-H (estrechamiento asimétrico del enlace)
• FRECUENCIACARACTERÍSTICA
2843 (cm-1)
Espectroscopía UV, IR y RMN de compuestos orgánicos
Espectroscopía IR:
H-C=O (deformación asimétrica de
ángulo de enlace en el plano)
• FRECUENCIACARACTERÍSTICA
1249 (cm-1)
5/10/2018 Espectroscopia-IR - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/espectroscopia-ir-55a0bf10b61eb 3/16
5/10/2018 Espectroscopia-IR - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/espectroscopia-ir-55a0bf10b61eb 4/16
5/10/2018 Espectroscopia-IR - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/espectroscopia-ir-55a0bf10b61eb 5/16
Espectroscopía UV, IR y RMN de compuestos orgánicos
Espectroscopía IR:
b) Motivos que aumentan el número de bandas :
El doblete de Fermi aparece en este caso en 2720 y 2820 cm -1.
Espectroscopía UV, IR y RMN de compuestos orgánicos
Espectroscopía IR:
b) Motivos que aumentan el número de bandas :
Para que ocurra la Resonancia de Fermi debe cumplirse lo siguiente:
• Las dos vibraciones que entran en resonancia deben tener la misma simetría. Ej.
En una molécula plana no acoplan las vibraciones en el plano y fuera de este.
• Ambas vibraciones deben tener al menos un átomo común. Ej. C=O de aldehídos.
No obstante, si están en el mismo plano y tienen frecuencia muy cercana, puede
producirse un acoplamiento fuerte aún sin tener un átomo común.
• La interacción es mayor mientras más cercana sea la frecuencia de los grupos.
• El acoplamiento entre un estrechamiento ( νννν
) y una deformación ( λ λλ λ ) se puede producir si el estrechamiento corresponde a un enlace que define un lado del
ángulo que varía en la deformación.
• Para que dos deformaciones acoplen deben tener un enlace común.
Espectroscopía UV, IR y RMN de compuestos orgánicos
Espectroscopía IR:
Posición de las bandas :
La posición de las distintas bandas IR acorde a los distintos grupos funcionales se
muestra a continuación:
Esta ubicación de las bandas depende de los siguientes factores: Estado físico de
la muestra, interacciones con el solvente (puente de hidrógeno), efectos electrónicos
(I y M), tensiones de anillo y cambio de la masa (isótopos).
Espectroscopía UV, IR y RMN de compuestos orgánicos
Espectroscopía IR:
Posición de las bandas :
Estado físico de la muestra : Se pueden obtener espectros IR en los 3 estados
fundamentales de existencia de la materia: sólido, líquido y gaseoso.
Muestras sólidas:
Se determinan los espectros en una suspensión de una parafina líquida “Nujol”, en
una disolución sólida prensada para formar una pastilla o en películas vítreas.
Para las pastillas se emplean sustancias que no absorban en el IR Medio,
generalmente sales iónicas (KBr, NaCl, CaF 2 , CsI y otras).
Los espectros se obtienen
mediante reflectancia difusa,
según indica la figura adjunta.
S = Reflexión Especular
D = Reflexión Difusa
S
D
La concentración de la
muestra es aproximadamente
1/10 – 1/100 respecto a la sal.
5/10/2018 Espectroscopia-IR - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/espectroscopia-ir-55a0bf10b61eb 6/16
Espectroscopía UV, IR y RMN de compuestos orgánicos
Espectroscopía IR:
Posición de las bandas :
Las pastillas sólidas se obtienen por prensado según: Debe prestarse especial
cuidado de garantizar la
ausencia de contami-
nación de la muestra
con el agua o CO 2
atmosféricos.
Las suspensiones se
obtienen triturando el
sólido, añadiendo gotas del dispersante y conti-
nuando la trituración
hasta partículas <2 µ m,
para evitar dispersión
de la radiación IR.
Espectroscopía UV, IR y RMN de compuestos orgánicos
Espectroscopía IR:
Posición de las bandas :
Para las suspensiones donde el Nujol presente interferencia se puede utilizar al
hexaclorobutadieno o al Fluorolube ® (polímero totalmente halogenado con F ó Cl).
Las películas vítreas son útiles cuando el material puede depositarse de una solu-
ción o sólido fundido por enfriamiento, formando películas vítreas o microcristalinas.
Las películas cristalinas usualmente no son útiles porque dispersan mucho la
radiación IR. La técnica de películas vítreas es particularmente útil para obtener
espectros IR de resinas y plásticos.
Muestras líquidas:
Los líquidos se estudian puros o en disolución. Se colocan gotas entre ventanas
salinas, de NaCl o KBr generalmente, requiriendo de 1-10 mg de muestra. La
elección del disolvente debe ser cuidadosa y basarse en la solubilidad de la muestra
en él, su posible interferencia con zonas de interés analítico y su interacción (inerte
o no) con el material de las celdas o ventanas salinas (no usar agua ni alcoholes).
Espectroscopía UV, IR y RMN de compuestos orgánicos
Espectroscopía IR:
Posición de las bandas :
Ningún solvente es universal pues todos absorben en el IR. Se debe seleccionar
uno que no absorba en la región de interés o hacer varias corridas con distintos
solventes. Los más usados son el Cl 4 C , S 2 C y el Cl 3 CH.
Las zonas donde
absorben los dife-
rentes solventes y
aceites dispersan-
tes se muestran
en la siguiente
figura.
Espectroscopía UV, IR y RMN de compuestos orgánicos
Espectroscopía IR:
Posición de las bandas :
Solventes más
utilizados
5/10/2018 Espectroscopia-IR - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/espectroscopia-ir-55a0bf10b61eb 7/16
Espectroscopía UV, IR y RMN de compuestos orgánicos
Espectroscopía IR:
Posición de las bandas :
Algunas celdas usadas para muestras líquidas son:
Espectroscopía UV, IR y RMN de compuestos orgánicos
Espectroscopía IR:
Posición de las bandas :
En las siguientes figuras se muestra la preparación y lectura del espectro IR para
muestras líquidas.El líquido se pone entre las ventanas,estas se colocan en el soporte y posterior- mente a la lectura en el equipo.
Espectroscopía UV, IR y RMN de compuestos orgánicos
Espectroscopía IR:
Posición de las bandas :
Muestras gaseosas:
El espectro IR de gases o líquidos de bajo punto de ebullición puede obtenerse por
expansión de la muestra en celdas o cubetas evacuadas, según se muestra:
Este tipo de determi-
nación era limitada,
por la gran cantidad de
compuestos orgánicos
de baja presión de
vapor, lo que se podía
atenuar calentando la cubeta.
Ya hoy día, con el surgimiento de los equipos FTIR (IR con Transformada de
Fourier) se ha ampliado este tipo de aplicación.
Espectroscopía UV, IR y RMN de compuestos orgánicos
Espectroscopía IR:
Posición de las bandas :
Interacción con el solvente :
El efecto más marcado se produce por la formación de puentes de hidrógeno. En
general: La formación de puente de hidrógeno con el solvente debilita los enlaces en
el analito ( ↓k) y por lo tanto disminuye la frecuencia de aparición de la banda.
De acuerdo a lo anterior, los distintos grupos funcionales se pueden agrupar en 3
categorías:
1) Enlaces X δ + = Y δ - (C=O, C=N, N=O, S=O):
Los átomos situados a la derecha disponen todos de pares de electrones libres con
los cuales pueden formar puentes de hidrógeno, especialmente con solventes
ácidos, según:
X Y
δ−
δ+
ZHδ+ δ− Esto debilita el enlace X=Y ( ↓k ) y disminuye la frecuencia
o número de onda a la cual aparece la señal IR.
5/10/2018 Espectroscopia-IR - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/espectroscopia-ir-55a0bf10b61eb 8/16
5/10/2018 Espectroscopia-IR - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/espectroscopia-ir-55a0bf10b61eb 9/16
5/10/2018 Espectroscopia-IR - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/espectroscopia-ir-55a0bf10b61eb 10/16
Espectroscopía UV, IR y RMN de compuestos orgánicos
Espectroscopía IR:
Posición de las bandas :
Veamos valores de frecuencia para la banda C=O en estos derivados de ácido.
La influencia del efecto +M también se puede ver en
los ésteres insaturados, como indica la tabla:
Efectos electrónicos :
-X Predomina νννν cm -1
-Cl 1785-1815
-OR 1735-1750
-SR 1690-1720
-NH 2 1650-1695
-I
+M
∴∴∴∴ ↓↓↓↓νννν
-I
+M
: :
C
O
OCH CH3CH2
:
:
: :
C
O
OCH3 CH3
:
:
: :
C
O
OCH3 CH CH2
:
:
3
2
1
Ester : 1 2 3
νννν,,,,cm -1
: 1700-1720 1735-1750 1770
Espectroscopía UV, IR y RMN de compuestos orgánicos
Espectroscopía IR:
Posición de las bandas :
Efectos electrónicos :
Espectroscopía UV, IR y RMN de compuestos orgánicos
Espectroscopía IR:
Posición de las bandas :
Espectroscopía UV, IR y RMN de compuestos orgánicos
Espectroscopía IR:
Posición de las bandas :
El C carbonilo tiene ángulos de enlace de 120°, al presentar hibridación sp 2 . Si se
tiene en cuenta que un pentágono plano tiene ángulos de 108°, mientras que un
hexágono los tiene de 120°, esto significa que en el pentágono habrá tensiones de
anillo que debilitan los enlaces simples del C carbonilo, disminuyendo el efecto +I
sobre dicho carbono y fortaleciendo el enlace C=O al estar menos polarizado, lo
cual se puede apreciar en los siguientes valores:
Tensiones de anillo :
C O
Cetonas Lactonas Anhidridos
Anillo -CO- -CO-O- -CO-O-OC-
Acíclico 1719 1749 1762-1832
Pentagonal 1751 1785 1795-1871
Hexagonal 1717 1750 1774-1821
5/10/2018 Espectroscopia-IR - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/espectroscopia-ir-55a0bf10b61eb 11/16
Espectroscopía UV, IR y RMN de compuestos orgánicos
Espectroscopía IR:
Posición de las bandas :
Una tabla que refleja la posición de las bandas de los distintos tipos de grupos
funcionales se muestra a continuación.
Tablas más detalladas han
sido entregadas para ser
usadas en la asignación de
los espectros IR.
A continuación, se mues-
tran algunos espectros IR
de distintos tipos de
compuestos orgánicos.
Espectroscopía UV, IR y RMN de compuestos orgánicos
Espectroscopía IR:
Posición de las bandas :
Alcano: Hexano
Espectroscopía UV, IR y RMN de compuestos orgánicos
Espectroscopía IR:
Posición de las bandas :
Alqueno: 1-Hexeno
Espectroscopía UV, IR y RMN de compuestos orgánicos
Espectroscopía IR:
Posición de las bandas :
Alquino: 1-Hexino
5/10/2018 Espectroscopia-IR - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/espectroscopia-ir-55a0bf10b61eb 12/16
Espectroscopía UV, IR y RMN de compuestos orgánicos
Espectroscopía IR:
Posición de las bandas :
Hidrocarburo Aromático: Benceno
Espectroscopía UV, IR y RMN de compuestos orgánicos
Espectroscopía IR:
Posición de las bandas :
Hidrocarburo Aromático: Tolueno
Espectroscopía UV, IR y RMN de compuestos orgánicos
Espectroscopía IR:
Posición de las bandas :
Patrón Característico de
los Sobretonos y Combi-
nación de Bandas para
varios Sistemas de
Benceno sustituido.
Espectroscopía UV, IR y RMN de compuestos orgánicos
Espectroscopía IR:
Posición de las bandas :
Alcohol: Etanol
5/10/2018 Espectroscopia-IR - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/espectroscopia-ir-55a0bf10b61eb 13/16
Espectroscopía UV, IR y RMN de compuestos orgánicos
Espectroscopía IR:
Posición de las bandas :
Acido carboxílico: Acido propanoico
Espectroscopía UV, IR y RMN de compuestos orgánicos
Espectroscopía IR:
Posición de las bandas :
Aldehido: Pentanal
Espectroscopía UV, IR y RMN de compuestos orgánicos
Espectroscopía IR:
Posición de las bandas :
Cetona: Metilbencilcetona
Espectroscopía UV, IR y RMN de compuestos orgánicos
Espectroscopía IR:
Posición de las bandas :
Ester: Butanoato de etilo
5/10/2018 Espectroscopia-IR - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/espectroscopia-ir-55a0bf10b61eb 14/16
Espectroscopía UV, IR y RMN de compuestos orgánicos
Espectroscopía IR:
Posición de las bandas :
Amida: Butanida
Espectroscopía UV, IR y RMN de compuestos orgánicos
Espectroscopía IR:
Posición de las bandas :
Nitrilo: Butanonitrilo
Espectroscopía UV, IR y RMN de compuestos orgánicos
Espectroscopía IR:
Posición de las bandas :
Amina: Dipropilamina
Espectroscopía UV, IR y RMN de compuestos orgánicos
Espectroscopía IR:
Posición de las bandas :
Amina: Trietilamina
5/10/2018 Espectroscopia-IR - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/espectroscopia-ir-55a0bf10b61eb 15/16
Espectroscopía UV, IR y RMN de compuestos orgánicos
Espectroscopía IR:
Posición de las bandas :
Eter: Eter dibutílico
Espectroscopía UV, IR y RMN de compuestos orgánicos
Espectroscopía IR:
Equipamiento :
Existen dos tipos de equipos IR: Dispersivos y de Transformada de Fourier (FTIR).
Fuente de Luz Fuente de Luz
Compartimento de Muestras
Compartimento de
Muestras Monocromador
Detector Detector
Interferómetro Infrarrojo
Dispersivo
Infrarrojo con Transformada
de Fourier
Espectroscopía UV, IR y RMN de compuestos orgánicos
Espectroscopía IR:
Equipamiento :
El Espectrómetro Infrarrojo de Dispersión :
La luz que emerge del monocromador llega al detector (una Termocupla) para
convertirse en una señal eléctrica, la cual es amplificada por un pre-amplificador,
para luego ser medidas como dos señales separadas.
Cámara de la fuente de
Luz
Compartimento
de muestraChopper
(ON/OFF)SLIT
(Rendija)
Rejilla de Dispersión
Filtro
Condensador y
Termocupla
Espectroscopía UV, IR y RMN de compuestos orgánicos
Espectroscopía IR:
Equipamiento :
El Espectrómetro Infrarrojo con Transformada de Fourier :
El espectrómetro IR con Transfor-
mada de Fourier utiliza un “Inter-
ferómetro” para generar una luz de
interferencia a la cual la muestra es
expuesta.
Interferómetro Espejo Fijo
Espejo Móvil
Divisor de Ha z
Fuente de Luz
Compartimento
de Muestra
Detector
En un FTIR, la señal espectral no se
obtiene directamente del detector,
sino que se obtiene una forma de
onda interferente llamada “Interfero-
grama”, lograda debido al movimiento
reciprocante (Atrás/Adelante) del
espejo móvil del Interferómetro.
5/10/2018 Espectroscopia-IR - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/espectroscopia-ir-55a0bf10b61eb 16/16
Espectroscopía UV, IR y RMN de compuestos orgánicos
Espectroscopía IR:
Equipamiento :
El Espectrómetro Infrarrojo con Transformada de Fourier :
Para obtener el espectro infrarrojo a partir de un Interferograma, se aplica la
Transformada de Fourier.
I n t e n s i d a d d e L u z
Rango móvil del
Interferómetro
Computador
Espectro
Infrarrojo
Transformada de Fourier
% T
4000 400
(cm-1 )
Espectroscopía UV, IR y RMN de compuestos orgánicos
Espectroscopía IR:
Equipamiento :
Top Related