Analisis Infrarrojo

1. REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA EXPERIMENTAL LIBERTADOR
INSTITUTO PEDAGÓGICO DE BARQUISIMETO
“LUÍS BELTRÁN PRIETO FIGUEROA”
Departamento de Cs. Naturales
Programa de Química
INFRARROJO
Barquisimeto, 2009

2. REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA EXPERIMENTAL LIBERTADOR
INSTITUTO PEDAGÓGICO DE BARQUISIMETO
“LUÍS BELTRÁN PRIETO FIGUEROA”
INFRARROJO
Elaborado por:
José Sánchez
C.I. : 16.750.864
Prof.: William Figueroa

3. Longitud de onda
Es la distancia medida a lo largo de la
línea de propagación entre dos puntos que están
en fases en ondas adyacentes, es decir, entre
dos planos inmediatos de la onda y puede
expresarse en micrómetros, centímetros o
Angstroms. Se representa mediante la letra
griega "λ" (lambda).

4. Longitud de onda
 La luz roja con una frecuencia aproximada de
440x1012s-1, tiene ondas de unos 682nm de
largo
 λ=c/f
λ: Longitud de ondas
c: Velocidad de la Luz
f: Frecuencia

5. Frecuencia
Es el movimiento armónico
simple de cada una de las partículas
del medio. La frecuencia es
inversamente proporcional a la
longitud de ondas

6. Numero de Ondas
 La unidad usual del numero de ondas es el
centímetro reciproco, es decir, es una unidad
inversamente proporcional a la longitud de
onda y se expresa en cm-1
 K=2П/λ
K: Numero de Ondas
П: 3,14
λ: Longitud de Ondas

7. ESPECTRO
INFRARROJO
La energía de la luz infrarroja es adecuada para provocar
vibraciones en las moléculas orgánicas
E = h·ν = h·c/λ

8. Regiones de la región infrarroja
 Los infrarrojos se pueden categorizar en:
 infrarrojo cercano (0,78-1,1 µm) puede excitar
sobretonos o vibraciones armónicas.
 infrarrojo medio (1,1-15 µm) puede ser usado para
estudiar las vibraciones fundamentales y la estructura
rotacional vibracional.
 infrarrojo lejano (15-100 µm) se encuentra adyacente
a la región de microondas, posee una baja energía y
puede ser usado en espectroscopia rotacional.

9. Zonas espectrales de infrarrojo

10. Vibración Molecular
Una molécula absorberá la energía de un haz de
luz infrarroja cuando dicha energía incidente sea igual a
la necesaria para que se de una transición vibracional
de la molécula.

11. VIBRACIONES MOLECULARES
¿De cuántas maneras diferentes puede vibrar una molécula?: Modos de vibración
Molécula con N átomos 3 N grados de libertad
6 grados de libertad se deben a traslación y
rotación
3 N – 6 son los grados de libertad debidos a vibración
(3N-5) si la molécula es lineal
TENSIONES FLEXIONES

12. Tipos de vibraciones
Tensión simétrica Tensión asimétrica Deformación simétrica Deformación asimétrica
en el plano. en el plano.
Movimiento de tijera. Movimiento de balanceo.
Deformación simétrica fuera del plano. Deformación asimétrica fuera del plano.
Movimiento de torsión. Movimiento de aleteo.

13. Vibraciones
de Extensión

14. Tijeras, De Oscilación,
De sacudida, y Cambio en el Ángulo
De Torsión
Vibración por
Flexión
Clasificándose Dos enlaces

15. Flexión, Tensión y Vibración

16. estiramiento simétrico scissoring wagging
estiramiento asimétrico rocking twisting
De 4000 a 2900 cm-1 : Tensión de C-H, O-H y N-H
De 2500 a 2000 cm-1 : Tensión de triples enlaces y dobles enlaces acumulados.
De 2000 a 1500 cm-1 : Tensión de C=O, C=N y C=C.
De 1500 a 600 cm-1 : Zona de la huella dactilar (Flexión de enlaces CH,CO,CN,CC,
etc..)

17. Infrarrojo Medio
Presencia de Espectros de Vibración-Rotación.
Evr = (Evr)2 – (Evr)1 = Evib + Erot
Evr: Espectros de Rotación – Vibración
Evib: Variacion de los espectros de Vibración
Erot: Variacion de los espectros de Rotación

18. Frecuencia cm-1 Zonas del espectro
4500 2500 2000 1800 1650 1500 650
DEFORMACIÓN
Huella
Dactilar
TENSIÓN
Mayor energía
2,5 4 5 5,5 6,1 6,6 15
λ en µ

19. Frecuencia cm-1 Zonas del espectro
4500 2500 2000 1800 1650 1500 650
C≡ C C=N C-Cl
O-H C=C=C C=O
C-O
C=C
N-H C≡ N Comb
C-N
C-H X=C=Y Ar
C-C
(C,O,N,S)
2,5 4 5 5,5 6,1 6,6 15
λ en µ Mayor energía

20. Es un instrumento usado en la física óptica que
sirve para medir, en función de la longitud de onda,
la relación entre valores de una misma magnitud
fotométrica relativos a dos haces de radiaciones.
Funciones
 Dar información sobre la naturaleza de la sustancia en la muestra.
 Indicar indirectamente que cantidad de la sustancia que nos interesa
está presente en la muestra.

21. Componentes Básicos de un
Espectrofotómetro
 Fuentes
Es un sólido calentado eléctricamente a temperaturas entre 1500º y
200º K. Por otra parte están las lámparas de filamento de tungsteno,
que son la fuente más común de radiación visible e infrarrojo, se
utiliza en la región de longitud de onda de 350 a 2500 nm.
 Selectores de longitud de onda
Son dispositivos que filtran el espectro producido por la fuente,
dejando "pasar" sólo radiaciones en un rango de longitud de onda
determinada. Dentro de este componentes se encuentran los filtros
de absorción e interferencia.

22. Componentes Básicos de un
Espectrofotómetro
 Monocromadores
Este componente se encarga de aislar las radiaciones de longitud de onda
deseada que inciden o se reflejan desde el conjunto, se usa para obtener
luz monocromática. Está constituido por las rendijas de entrada y salida,
colimadores y el elemento de dispersión.
 Recipientes para la muestra
Las celdas o cubetas que contienen la muestra deben fabricarse de un
material que no interfiera con la radiación que estamos utilizando. El
plástico se puede utilizar para el visible (400-800 nm). El ancho más
común de una cubeta es de un centímetro.

23. Espectrofotómetros
Dispersivos
Fuente Muestra Monocromador
Señal
Analítica
Detecta y
Amplifica
Resultados
%T o A

24. Espectrofotómetros No
Dispersivos
Fuente Interferómetro Muestra
Señal
Analítica
Resultados
%T o A
Detecta y
Interferograma de Amplifica
La muestra

25. Funcionamiento del espectrofotómetro

26. Funcionamiento del espectrofotómetro

27. Transformada de Fourier
Son utilizados en la absorción infrarroja y en resonancia nuclear
magnética. Todas las técnicas con TF se distinguen porque permiten
trabajar el espectrómetro en el dominio del tiempo.
El análisis de Fourier es un tratamiento matemático en el cual una curva dada se
descompone en una suma de términos seno-coseno llamada serie de Fourier .
Para una curva y en función de x :
Y = a0 sen (0a x) + b0 cos (0a x) + a1sen (1n x) + b1 cos (1o x) + a2sen (2n x) + b2
cos (2 x)
donde 0 = 2r / x2 – x1 y an , bn son los coeficientes de Fourier.

28. Ventajas
La utilización de instrumentos infrarrojos de
transformada de Fourier presenta las siguientes
ventajas:
 El rendimiento o ventana Jaquinot, que se obtiene porque
estos instrumentos para atenuar la radiación no tienen
rendijas y muy pocos elementos ópticos.
 La elevadísima exactitud en longitud de onda y en
precisión, está propiedad hace posible el promediado de
señales, que conduce de nuevo a unos cocientes
señal/ruido mejorados.
 La múltiplex o ventaja Tellgett, se consigue porque todos
los elementos de la fuente llegan al detector a la vez.

29. Factores que pueden afectar a un
espectro IR (I)
 Estado físico de la muestra
 GAS: abundancia de movimientos rotacionales
 poca interacción inter e intramolecular
 LÍQUIDO: alguna superposición de movimientos
 rotacionales
 abundancia de interacciones inter e
 intramoleculares
 SÓLIDO: solo movimientos vibracionales
 variaciones en el estado cristal

30. Preparación de la muestra
liquidas
 CON DISOLVENTE
 posible interferencia por superposición
 de las bandas características del disolvente
 o por interacciones debidas a solvatación
 TIPO DE DISOLUCIÓN
 disolución sólida
 disolución líquida
 CONCENTRACIÓN
 HOMOGENEIDAD

31. La Elección del Disolvente
 Debe ser:
 Muy cuidadosa, basándose en: solubilidad,
posibilidad de interferencia con zonas de
interés analítico.
 Reactividad con material integrante de las
celdas (nunca agua o alcoholes de bajo PM)

32. Disolventes
cloroformo
dioxano
ciclohexano
benceno

33. Celdas utilizadas para líquidos

34. Preparación de una muestra líquida
para IR

35. Celdas para muestras líquidas

36. Preparación de una disolución
sólida

37. Preparación de una muestra sólida
en disolución de KBr

38. Celdas para muestras gaseosas

39. Cuadro de Infrarrojo
NUMERO DE
GRUPO FUNCIONAL GRUPO FUNCIONAL NUMERO DE ONDA (cm-1)
ONDA (cm-1)
OH (enlace de hidrógeno) 3100-3200 -C ≡ C- 2300-2100
OH (sin enlace de hidrógeno) 3600 -C ≡ N ~ 2250
Cetonas 1725-1700 -N=C=O ~ 2270
Aldehídos 1740-1720 -N=C=S ~ 2150
Aldehídos y cetonas α,β-insaturados 1715-1660 C=C=C ~ 1950
Ciclopentanonas 1750-1740 NH 3500-3300
Ciclobutanonas 1780-1760 C=N- 1690-1480
Ácidos carboxílicos 1725-1700 NO2 1650-1500 1400-1250
Esteres 1750-1735 S=O 1070-1010
Esteres α,β-insaturados 1750-1715 sulfonas 1350-1300
1150-1100
δ-Lactonas 1750-1735 Sulfonamidas y sulfonatos 1370-1300
1180-1140
γ-lactonas 1780-1760 C-F 1400-1000
Amidas 1690-1630 C-Cl 780-580
-COCl 1815-1785 C-Br 800-560
Anhídridos 1850-1740(2) C-I 600-500

40. Espectro IR del formaldehido
MODOS DE VIBRACIÓN
Tensión asimétrica C-H Tensión simétrica C-H Tensión C-O Flexión C-H Flexión C-H Flexión C-H
CH2 scissoring CH2 rocking CH2 wagging
asymmetric stretch symmetric stretch C=O stretch

41. INTERPRETACIÓN DE UN ESPECTRO IR
carbon-oxygen double, C=O (1680-1750)
carbon-oxygen single, C-O (1000-1300)
oxygen-hydrogen, O-H (2500-3300)
carbon-hydrogen, C-H (2853-2962)
Ácido Etanóico carbon-carbon single, C-C (H.dact)

42. Espectro Infrarrojo del Etanol
Etanol
O-H en los alcoholes 3230-3550 cm-1
C-H 3000 cm-1
C-O 1000-1300 cm-1

43. Espectro Infrarrojo de la Propanona
Propanona
Muy parecido al
del Éster, Etanoato
de Etilo C=O
No hay enlace C-O
1740 cm -1
Ojo con las
interpretaciones en la
zona de huella dactilar

44. Picos Característicos de Enlaces

45. Ejemplo de alcano

46. Los alquenos (II)

47. Aplicaciones del análisis espectroscópico
INFRARROJO
 La caracterización e identificación de polímetros y
plástico.
 La caracterización e identificación Sólidos
inorgánicos.
 En el análisis de productos farmacéuticos.
 En el análisis de agentes contaminantes.
 En las ciencias forenses.
 Biomedicina
 En la industria de reciclaje.
 También es ampliamente usado en investigaciones y
en otras industrias.

51. Espectro FTIR de una película de poliestireno.

52. ¿Con qué frecuencia vibran los enlaces?
Los enlaces covalentes hay que entenderlos como “muelles” que unen masas y
que, en consecuencia, pueden vibrar con una frecuencia natural que depende de
las características elásticas de ese “muelle” (k; constante elástica en términos
físicos) y las masas que une (μ; masa reducida)
¿Por qué es útil la espectroscopía de infrarrojo?
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
indentificación de una molécula.

53. AUTOEVALUACIÓN

54. Instrucciones:
Lea detenidamente cada planteamiento y de
acuerdo al tópico estudiado responda con
criterio y fundamento la opción que crea que
es correcta.

55. La Frecuencia de una onda

56. La técnica de espectroscopía infrarroja es una
técnica:
a.-) Cualitativa b.-) Cuantitativa
c.-) Cualitativa – d.-) Ninguna de las
Cuantitativa anteriores

57. La elección del disolvente la determina: