2.- espectroscopia infrarroja

8/14/2019 2.- ESPECTROSCOPIA INFRARROJA

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PRCTICA # 2ESPECTROSCOPIA INFRARROJA

INTRODUCCIN:

La espectroscopia es el estudio de la interaccin de la radiacin con la materia. La radiacinelectromagntica es una amplia gama de diferentes contenidos energticos y comprende valores que vandesde los rayos csmicos (1014 cal/mol) hasta la radiofrecuencia (10-6cal/mol).

Toda onda electromagntica est constituida por una onda elctrica y una onda magntica. Cada ondaelectromagntica posee un valor de energa (E), as como de frecuencia (), longitud de onda () y unnmero de ondas (); los que se relacionan entre s a travs de las siguientes expresiones:

E= h =c/ E= h(c/ ) =1/ (en cm-1)

Por otro lado, la energa total de un sistema molecular est dada por:

ET = Etrans + Erot + Evibr + EelectrDonde:

Etrans= Energa de translacin, que es la energa cintica que posee una molcula debido a sumovimiento de translacin en el espacio.

Erot= Energa de rotacin, que es la energa cintica que posee debido a la rotacin alrededor de susejes que convergen en su centro de masa.

Evibr= Energa de vibracin, que es la energa potencial y la energa cintica que posee debido almovimiento vibracional de sus enlaces.

Eelectr= Energa electrnica, que es la energa potencial y energa cintica de sus electrones.

ESPECTROSCOPA DE INFRARROJO

Es una tcnica analtica instrumental que permite conocer los principales grupos funcionales de la

estructura molecular de un compuesto.Esta informacin se obtiene a partir del espectro de absorcin de dicho compuesto al haberlo sometido ala accin de la radiacin infrarroja en el espectrofotmetro.

La regin del espectro IR normal queda comprendida entre 2.5 a 15, medido en unidades de longitudde onda, que corresponde a 4000 cm-1 y 666 cm-1 respectivamente si se expresa en nmero de onda (quees el inverso de la longitud de onda, cm-1)

Caractersticas de un espectro.- El espectro de infrarrojo de un compuesto es una representacin grficade los valores de onda () o de frecuencia (cm -1) ante los valores de % de transmitancia (%T).La absorcin de radiacin IR por un compuesto a una longitud de onda dada, origina un descenso en el%T, lo que se pone de manifiesto en el espectro en forma de un pico o banda de absorcin.

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Vibracin Molecular:

Las molculas poseen movimiento vibracional continuo. Las vibraciones suceden a valores cuantizadosde energa. Las frecuencias de vibracin de los diferentes enlaces en una molcula dependen de la masade los tomos involucrados y de la fuerza de unin entre ellos.

En trminos generales las vibraciones pueden ser de dos tipos stretching (estiramiento) y bending

(flexin); Las vibraciones stretchingson aquellas en las que los tomos de un enlace oscilan alargando yacortando la distancia del mismo sin modificar el eje ni el ngulo de enlace. Las vibraciones bendingsonaquellas que modifican continuamente el ngulo de enlace.

Nota: + y - se refieren a vibraciones perpendiculares

al plano del papel.

Absorcin de energa:

Para que sea posible la absorcin de la energa infrarroja por parte de una sustancia, es necesario que laenerga que incide sobre ella, sea del mismo valor que la energa de vibracin que poseen las molculasde esa sustancia. Ya que en una molcula existen diferentes tomos que forman distintos enlaces, en elespectro de infrarrojo aparecern bandas de absorcin a distintos valores de frecuencia y de longitud deonda.

La regin situada ente 1400 y 4000 cm

-1

, es de especial utilidad para la identificacin de la mayora de losgrupos funcionales presentes en las molculas orgnicas. Las absorciones que aparecen en esta zona,proceden fundamentalmente de las vibraciones de estiramiento. La zona situada a la derecha de 1400cm-1, es por lo general, compleja, debido a que en ella aparecen vibraciones de alargamiento como deflexin. Cada compuesto tiene una absorcin caracterstica en esta regin, esta parte del especto sedenomina como la regin de las huellas dactilares.

ABSORCIONES DE GRUPOS FUNCIONALES EN EL I.R.

HIDROCARBUROS

La absorcin por alargamiento (stretching) carbono-hidrgeno (C-H), est relacionada con la hibridacindel carbono.Csp3 _______ H (-CH, alcanos): 2800 - 3000 cm-1

Csp2

_______ H (=CH, alquenos): 3000 - 3300 cm-1

Csp2_______ H (=CH, aromtico): 3030 cm-1

Csp _______ H (=CH, alquinos): 3300 cm-1

ALCANOS

C-H Vibracin de alargamiento 3000 cm-1 (3.33 )a) En alcanos la absorcin ocurre a la derecha de 3000 cm -1.b) Si un compuesto tiene hidrgenos vinlicos, aromticos o acetilnicos, la absorcin del -CHes a laizquierda de 3000 cm-1.

CH2 Los metilenos tienen una absorcin caracterstica de 1450-1485 cm-1 (flexin) La banda de 720cm-1 se presenta cuando hay ms de 4 metilenos juntos.

CH3 Los metilos tienen una absorcin caracterstica de 1375-1380 cm- 1.

La banda de 1380 cm

-1

, caracterstica de metilos se dobletea cuando hay isopropilos o terbutilos,apareciendo tambin las siguientes seales:

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ALQUENOS

=C-H Vibracin de alargamiento (stretching), ocurre a 3000-3300 cm-1.

C=C Vibracin de alargamiento (stretching), en la regin de 1600-1675 cm -1, a menudo son bandasdbiles.

=C-H Vibracin de flexin (bending) fuera del plano en la regin de 1000-650 cm -1 (10 a 15 )

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ALQUINOS

C-H Vibracin de alargamiento ocurre a 3300 cm-1.

CC Vibracin de alargamiento cerca de 2150 cm-1. La conjugacin desplaza el alargamiento C-C a laderecha.

AROMTICOS

=C-H La absorcin por alargamiento es a la izquierda de 3000 cm -1, (3.33)

C-H Flexin fuera del plano en la regin de 690-900 cm-1 (11.0 - 14.5), este tipo de absorcin permitedeterminar el tipo de sustitucin en el anillo. Ver tabla.

C=C Existen absorciones que ocurren en pares a 1600 cm-1 y 1450 cm-1 y son caractersticas del anilloaromtico.

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ALCOHOLES

-OH Vibracin de alargamiento. Para un alcohol asociado la caracterstica es una banda intensa yancha en la regin de 3000 - 3700 cm-1. Un alcohol monomrico da una banda aguda en 3610 - 3640cm-1.

C-O Vibracin de alargamiento localizada en 1000-1200 cm-1.

C-OH Flexin en el plano en 1200-1500 cm -1.

C-OH Flexin fuera del plano en 250-650 cm -1.

AMINAS

N-H Bandas de alargamiento en la zona de 3300-3500 cm -1. Las aminas primarias tienen dos bandas. Las aminas secundarias tienen una banda, a menudo dbil. Las aminas terciarias no tienen banda de alargamiento N-H.

C-N La banda de alargamiento es dbil y se observa en la zona de 1000 -1350 cm -1.

N-H Banda de flexin (tijera) se observa en la zona de 1640 - 1560 cm -1, banda ancha.

N-H Banda de flexin fuera del plano, que se observa en la zona de 650 - 900 cm -1.

COMPUESTOS CARBONILICOS

Los aldehdos, las cetonas, los cidos carboxlicos y sus derivados, dan la banda del carbonilo, este grupoes uno de los que absorben con una alta intensidad en la regin del infrarrojo en la zona de 1850 - 1650cm-1.

Vibraciones de alargamiento de compuestos carbonlicos:

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ALDEHDOS

C=O Banda de alargamiento en 1725 cm -1. La conjugacin con dobles ligaduras mueve la absorcin ala derecha.

C-H Banda de alargamiento del hidrgeno aldehdico en 2750 cm -1 y 2850 cm-1.

CETONAS

C=O Banda de

alargamiento aproximadamente a 1715 cm

-1

. La conjugacin mueve la absorcin a la derecha.

CIDOS

O-H Banda de estiramiento, generalmente muy ancha (debido a la asociacin por puente dehidrgeno) en la zona de 3000 - 2500 cm -1, a menudo interfiere con la absorcin del C-H.

C=O Banda de estiramiento, ancha, en la zona de 1730 - 1700 cm -1.

C-O Banda de estiramiento, fuerte, en la zona de 1320 - 1210 cm -1.

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STERES

C=O Banda de estiramiento cercana a 1735 cm -1.

C-O Banda de estiramiento, aparecen 2 bandas o ms, una ms fuerte que las otras, en la zona de1300 - 1000 cm-1.

OBJETIVOS:

Conocer los principios fundamentales que rigen la interaccin energa-materia (radiacinelectromagntica-molculas) en uno de los mtodos espectroscpicos ms comunes en QumicaOrgnica: Infrarrojo (I.R.)

Comprender la informacin contenida en los espectros correspondientes, a fin de identificar losgrupos funcionales ms comunes.

Manejar las tablas de absorcin correspondientes con el fin de resolver ejemplos sencillos deelucidacin estructural de algunos compuestos orgnicos.

ANTECEDENTES:

Una de las tareas ms importantes de la qumica orgnica es la determinacin de las estructuras de lasmolculas orgnicas. Cuando se asla un compuesto a partir de un producto natural, se debe determinarsu estructura antes de sintetizarlo. Siempre que se lleve a cabo una reaccin, se ha de determinar si elproducto tiene la estructura deseada. La estructura de un producto no deseado se ha de conocer paraque, de esta manera, se puedan alterar las condiciones de reaccin y obtener el campo de inters.

Las formulas moleculares se encuentran analizando la composicin elemental y determinando la masamolecular. Los ensayos qumicos pueden sugerir los grupos funcionales presentes en la molcula y, asestrechar el margen de posibles estructuras antes de utilizar las propiedades fsicas para su identificacin.

Para compuestos nuevos o de gran complejidad que no hayan sido sintetizados y caracterizados conanterioridad, compuestos que son difciles de obtener y para todos los ensayos qumicos de gruposfuncionales se necesitan tcnicas analticas que funcionen con pequeas cantidades de muestra y queno destruyan la muestra; las tcnicas espectroscpicas suelen reunir esos requerimientos. A continuacinse muestran cuatro tcnicas espectroscpicas o tcnicas relacionadas que servirn como herramientaspara la determinacin de estructuras en qumica orgnica:

1. La espectroscopia infrarroja (IR): se debe a las vibraciones de los enlaces y proporcionainformacin de los grupos funcionales presentes.

2. Espectrometra de masas (EM): se bombardean molculas con electrones y otras partculas,rompindose las molculas. El anlisis de las masas de los fragmentos da informacin sobre lamasa molecular, permite conocer la frmula molecular y da pauta sobre la estructura y los gruposfuncionales presentes.

3. Espectroscopia de resonancia magntica nuclear (RMN): se permite determinar el entorno querodea a los tomos de hidrogeno (o a los tomos de carbono), y proporciona informacin sobrela estructura de los grupos alquilo y claves sobre la presencia de grupos funcionales.

4. Espectroscopia ultravioleta (UV): se basa en las transiciones electrnicas y proporcionainformacin sobre el tipo y la naturaleza (electrnica) de los enlaces en la molcula de lamuestra.

EL ESPECTRO ELECTROMAGNTICO

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Es el intervalo de todas las frecuencias posibles, desde cero hasta el infinito. En la prctica, en el espectrose representan desde loas bajas frecuencias de radio utilizadas en las comunicaciones con submarinoshasta las altas frecuencias de los rayos gamma. El espectro electromagntico es continuo.

(Figura 1: espectro electromagntico)

Todas las radiaciones electromagnticas viajan a la velocidad de la luz (aproximadamente 3 x 1010cm/s,en el vaco), pero difieren en la frecuencia y en la longitud de onda. La frecuencia de una onda es elnmero de ondas que pasan por un punto fijo cada segundo; se representa por la letra griega (>unlambda


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(cm-1) =)(

/10000

)(

1

m

cmm

cm

=

Como 1cm = 10000m, el nmero de onda se puede calcular dividiendo 10000 entre la longitud de ondaen micras. La unidad del nmero de onda es el cm -1 que es la forma ms frecuente de especificar lasabsorciones en IR.

VIBRACIONES MOLECULARES

La frecuencia de la vibracin depende de las masas de los tomos y de la rigidez del enlace. Los tomosms pesados vibran ms lentamente que los ms ligeros. En un grupo de enlaces con energas de enlacesimilares, la frecuencia disminuye al aumentar la masa atmica.Los enlaces ms fuertes generalmente son ms rgidos, requirindose mas fuerza para alejarlos ocomprimirlos. Los enlaces ms fuertes generalmente vibran ms de prisa que los enlaces ms dbiles(suponiendo que los tomos tengan masas similares). En un grupo de tomos que tengan masassimilares, la frecuencia aumenta al aumentar la energa de enlace.Incluso en los compuestos ms sencillos, el espectro de infrarrojo contiene muchas absorcionesdiferentes, no solamente una absorcin por cada enlace, muchas son debidas a las vibraciones detensin de toda la molcula o a las vibraciones de flexin o deformacin. En una vibracin de flexin, laslongitudes de enlace permanecen constantes, pero los ngulos de enlace vibran alrededor de sus valores

de equilibrio.Ejemplo: Si se consideran los modos de vibracin fundamental de una molcula de agua, los dos enlacesO-H pueden tensionarse en fase uno respecto a otro (tensin simtrica) o puede tensionarse sin estar enfase (tensin asimtrica). El ngulo de enlace H-O-H tambin puede variar debido a vibraciones deflexin, haciendo un movimiento como el de tijeras.Una molcula no lineal con n tomos generalmente tiene 3n -6 modos de vibracin fundamental. Tambinse observan las combinaciones y los mltiplos de estos modos fundamentales simples de vibracin, por loque el nmero de absorciones en un espectro infrarrojo puede ser bastante grande, incluso para lasmolculas ms sencillas.Es improbable que dos compuestos diferentes (excepto los enantimeros) tengan las mismas frecuenciasde vibracin; por ese motivo el espectro de infrarrojo es como si fuera la >huella dactilar< de unamolcula. De hecho la regin del espectro infrarrojo que contiene la mayora de las vibraciones (600 a1400cm-1 ) se le conoce como regin de la huella dactilardel espectro.

Las vibraciones de tensin mas simples (en la regin 1600 a 3500cm-1

) son las ms caractersticas ypredecibles; las vibraciones de flexin, aparecen en la regin del espectro entre 600 y 1400 cm-1.

VIBRACIONES ACTIVAS E INACTIVAS EN EL IR

No todas las vibraciones moleculares absorben radiacin infrarroja. Uno de los componentes de una ondaelectromagntica es un campo elctrico (E) rpidamente reversible que comprime y alarga,alternativamente, a un enlace polar. Cuando el E se encuentra en el mismo sentido que el momentobipolar, el enlace se comprime y el momento bipolar disminuye; cuando el E es opuesto al momentobipolar, el enlace se alarga y el momento bipolar aumenta. Si esta compresin y alargamiento alternativode enlace se produce a una frecuencia que corresponde a la velocidad natural de vibracin de lamolcula, se puede absorber energa. Las vibraciones de enlaces con momentos bipolares generalmente dan lugar a absorciones en el IR y se dice que son activas en el IR.Si un enlace es simtrico y el momento dipolar es cero, el campo elctrico no interacciona con el enlace.Por ejemplo, el triple enlace del acetileno tiene momento dipolar cero, y el momento dipolar seguir

siendo cero, aunque el enlace se comprima o se alargue. Como la vibracin no produce cambio en elmomento dipolar, no hay absorcin de energa. Esta vibracin se dice que es inactiva en el IR y noproduce absorcin en el espectro de IR. La clave para una vibracin sea activa en el IR es que lavibracin ha de cambiar el momento dipolar de la molcula.

En general, si un enlace tiene un momento dipolar, su frecuencia de tensin produce una absorcin en elespectro IR. Si un enlace est simtricamente sustituido y su momento dipolar es cero, no hay vibracinde tensin en el espectro o esta es dbil. Los enlaces con momentos bipolares iguales a cero producenabsorciones (generalmente dbiles) porque las colisiones moleculares, rotaciones y vibraciones hacenque estos enlaces sean asimtricos parte del tiempo.

REGISTRO DEL ESPECTRO DE INFRARROJO

El espectro de infrarrojo se puede registrar utilizando muestras slidas, lquidas o gaseosas. Se colocan

unas gotas de un lquido en forma de una pelcula delgada, entre dos cristales (en forma de disco o placa)de NaCl o KBr, las cuales son transparentes a las frecuencias ms importantes de luz infrarroja. Losslidos se pueden analizar despus de un tratamiento previo de triturar y dispersar en KBr (en polvo),

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hasta conseguir una mezcla homognea sometiendo una pequea cantidad de esta a alta presin(10TM/cm2) en un molde y con una prensa adecuada que se coloca dentro de la fuente de luz. Comoalternativa se puede usar aceite de parafina (nujol) que se coloca entre dos placas de NaCl cristalino,igual que en el caso de la muestra lquida. Tambin se pueden disolver los slidos, en disolventescomunes que no presentas absorciones en las reas de inters como CH 2Cl2, CCl4 o CS2. Los gases secolocan en una celda mas larga como ventanas de NaCl pulidas.

Un espectrofotmetro de infrarrojo mide las frecuencias de la luz infrarroja que son absorbidas por uncompuesto. En un espectrofotmetro de infrarrojo sencillo se utilizan 2 haces de luz.: el haz de la muestray el haz de referencia. El monocromador utiliza prismas de difraccin que hacen que solo entre unafrecuencia de luz, cada vez, en el detector; explora y hace un barrido en el intervalo de frecuencias delinfrarrojo mientras que una plumilla se mueve a travs de las frecuencias correspondientes en el eje x delpapel en el registrador. Las frecuencias ms altas ( mas cortas) aparecen en el extremo izquierdo delpapel. La seal del detector es proporcional a la diferencia de la intensidad de la luz entre los rayos, ohaces de referencia y de muestra.

En un espectrofotmetro de infrarrojo dispersivo, se dispersa la luz en todas sus diferentes frecuencias ymide las frecuencias individualmente.

Un espectrofotmetro de infrarrojo de transformada de Fourier (FT-IR) utiliza un Interfermetro. La luzinfrarroja va desde la fuente incandescente hasta un separador de haz luminoso, hecho de KBr pulido y

colocado a un Angulo de 45 con respecto al haz. Parte de la luz atraviesa el separador y parte esreflejada con un ngulo de 90. La luz reflejada incide sobre un espejo estacionario, mientras que latransmitida sobre uno que se mueve a velocidad constante. Los rayos retornan de los espejos pararecombinarse en el separador. Los rayos del espejo mvil han recorrido una distancia diferente a larecorrida por los del espejo fijo y los dos tipos de rayos se combinan para crear un modelo deinterferencia denominado interferograma que contiene simultneamente todas las frecuencias perodesfasadas unas de otras una fraccin de segundo, pasa a travs del compartimiento de la muestra paraalcanzar el detector. Se dice que el interferograma esta en el dominio de tiempo que corresponde a laenerga registrada por el detector cuando se mueve el espejo a travs de la seal.

TENSION DE ENLACE CARBONO-CARBONO

Los enlaces ms fuertes absorben a frecuencias ms altas, debido a su mayor rigidez. Frecuencias detensin de enlace carbono-carbono:

C-C 1200 cm-1

C=C 1660 cm-1

CC 2200 cm-1Las absorciones de los enlaces C=C son tiles para la determinacin estructural. La mayora de losdobles enlaces sustituidos asimtricamente producen absorciones de tensin observables en la regin de1 660 a 1 680 cm -1. La frecuencia especifica de la vibracin de tensin del doble enlace depende de si hayotro doble enlace cercano a el. Cuando dos dobles enlaces estn separados por un enlace sencillo sedice que estn conjugados y son ligeramente ms estables que los aislados debido a que hay unapequea cantidad de enlace pi entre ellos, que hace que la densidad electrnica en los dobles enlacessea un poco menor por lo que hay un poco menos de rigidez y vibran un poco ms lento que los aislados.Los dobles enlaces aislados absorben entre 1640 y 1680 cm -1, y los dobles enlaces conjugados entre1620 y 1640cm-1.

El efecto de la conjugacin es ms pronunciado en los compuestos aromticos. Los enlaces C=Caromticos equivalen a 1 1/2 enlace, por lo que este enlace pi menguado hace que haya menos rigidez

en los enlaces C-C y por lo tanto que las frecuencias de tensin sean ms bajas.

Frecuencias de tensin caractersticas del enlace C=C:C=C aislado: 1640 - 1680 cm-1

C=C conjugado: 1620 1640 cm-1

C=C aromtico: aprox. 1600 cm-1

Los triples enlaces de los alcalinos son ms fuertes (y ms rgidos) que los enlaces C-C y C=C yabsorben la luz infrarroja a frecuencias ms altas. La mayora de los triples enlaces C C de los alquinostienen frecuencias de tensin entre 2100 y 2200cm -1. Los alcalinos terminales dan lugar a seales detensin CC agudas y de moderada intensidad, sin embargo, la absorcin de la tensin C C de unalquino interno puede ser dbil o estar ausente, debido a la simetra del triple enlace disustituido quegenera un momento dipolar muy pequeo o nulo.

TENSION DE ENLACE CARBONO-HIDROGENO

Los enlaces C-H tienen tomos de carbono con hibridacin sp3 generalmente absorben a frecuenciasjusto por debajo de (a la derecha de) 3 000 cm -1, los de sp2 absorben por encima de (a la izquierda de)

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3000 cm-1. El orbital s est mas prximo al ncleo que los orbitales p, por lo que los enlaces que formanlos orbitales con mas carcters son mas fuertes y rgidos.Un orbital sp3 tiene un cuarto de carcters, mientras que un orbital sp2 tiene un tercio de carcters. Elenlace C-H de un alquino terminal, se forma utilizando su orbital hibrido sp con un medio de carcters yabsorbe una frecuencia ms alta.

Frecuencias de tensin de enlace C-H: sp>sp2>sp3:

Hibridacin sp3, de carcter s : 2800-3000cm-1

Hibridacin sp2, 1/3 de carcter s : 3000-3100cm-1

Hibridacin sp, 1/2 de carcter s : 3300cm -1

ABSORSIONES CARACTERISTICAS DE LOS ALCOHOLES Y LAS AMINAS

Los enlaces O-H de los alcoholes y N-H de las aminas son fuertes y rgidos, por lo tanto sus vibracionesse producen a frecuencias ms altas que mayora de los enlaces C-H (excepto para los enlaces C-H).Frecuencias de tensin O-H y N-H:

Alcohol O-H : 3300cm-1, anchacido O-H: 3300cm-1, ancha

Amina N-H: 3300cm-1, ancha con varios picos.Los enlaces de los alcoholes absorben en un amplio intervalo de frecuencias centradas alrededor de 3300

cm-1

. Las molculas de alcohol estn unidas entre ellas por enlaces de hidrogeno, con diferentesreordenamientos en cada instante. Las frecuencias de tensin O-H reflejan esta diversidad dereordenamiento de los enlaces hidrogeno.Los compuestos con enlaces C-O (alcoholes y teres, por ejemplo), generalmente presentan absorcionesfuertes en el intervalo de 1000 a 1200cm-1, aunque esto no implica necesariamente este enlace ya queotro grupos funcionales tambin presentan este intervalo. Para teres sencillos, generalmente laabsorcin C-O, es la nica clave que indica que el compuesto podra ser un ter.

Los enlaces N-H de las aminas tambin tienen frecuencia de tensin en la regin de 3 300 cm -1 e inclusomas ligeramente altas. Se enlazan entre ellas por enlaces de hidrogeno, lo que hace que las bandas deabsorcin N-H se ensanchen; sin embargo la absorcin es algo ms dbil y puede haber uno o ms picosde agudos superpuestos en la zona de tensin N-H: Un pico N-H para aminas secundarias (R2NH) y dospicos N-H para aminas primarias (RNH2). Las aminas terciarias (R3N) no tienen enlaces N-H, por lo queno presentan absorciones de tensin N-H en el espectro IR.

ABSORSIONES CARACTERISTICAS DE LOS COMPUESTOS CARBONLICOS

Los grupos carbonilos presentan absorcin a frecuencia de 1700 cm -1 aproximadamente. La frecuenciaexacta depende del grupo funcional especfico y del resto de la molcula. La espectrografa infrarroja confrecuencia es el mejor mtodo para detectar e identificar el tipo de grupo carbonilo en un compuestodesconocido.

Cetonas, aldehdos y cidos sencillos:

La vibracin de tensin C=O de las cetonas, aldehdos y cidos carboxlicos sencillos se producen afrecuencia de aproximadamente 1710 cm-1, estas frecuencias son mas altas que las dobles enlaces C=C,debido a que este es ms fuerte y rgido. Adems de la absorcin C=O fuerte, un aldehdo presenta ungrupo caracterstico de dos frecuencias de tensin C-H entre 2700 y 2800cm -1.

Un cido carboxlico presenta, adems de la absorcin de tensin intensa del grupo carbonilo, unaabsorcin ancha O-H caracterstica. Debido a los enlaces de hidrogeno inusualmente fuertes de loscidos carboxlicos, la frecuencia de tensin ancha del grupo O-H se desplaza hasta aproximadamente3000 cm-1 centrada encima de las absorciones tpicas C-H. Esta absorcin O-H proporciona una figura debanda muy ancha caracterstica, que se extiende ms all de la regin de enlaces C-H.

Disminucin de las frecuencias de los grupos carbonilo debido a la resonancia

La deslocalizacin de los electrones pi reduce la intensidad electrnica de los dobles enlaces de losgrupos carbonilo, debilitndolos y disminuyendo la frecuencia de tensin de las cetonas, aldehdos ycidos conjugados desde 1710cm-1 a 1685cm-1.

La absorcin C=C de un compuesto carbonilo conjugado puede no ser aparente en el espectro IR, ya quees mucho mas dbil que la absorcin C=O. La presencia del doble enlace C=C se suele deducir por su

efecto en la frecuencia del grupo C=O y por la presencia de absorcin del tipo =C-H por encima de3000cm-1.

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Los grupos carbonilo de las amidas absorben a frecuencia de IR particularmente bajas: entre 1640 y1680cm-1. Las estructuras de resonancia indican la existencia de un enlace pi parcial entre el carbono y elnitrgeno, haciendo que el enlace C=O tenga menos carcter de doble enlace.La baja frecuencia del grupo carbonilo de la amida podra ser confundida con una tensin C=C dealqueno. Igual que las aminas primarias, la mayora, de las amidas primarias presentan dos sealesagudas en la regin de tensin N-H (aprox. 3000cm -1). Las amidas secundarias presentan una sealaguda N-H.

Absorciones de los grupos carbonilo superiores a 1710 cm -1

Algunos grupos absorben a frecuencia superiores a 1710 cm-1, por ejemplo, los esteres de cidocarboxlicos sencillos absorben alrededor 1735 cm -1. Estas absorciones a frecuencias ms altas tambinse encuentran en cetonas cclicas tensionadas (en un anillo de 5 miembros o ms pequeo). En un anillopequeo, la tensin angular del grupo carbonilo hace que haya mas densidad electrnica en el dobleenlace C=O lo que da lugar a que el enlace sea mas fuerte y rgido.

ABSORCIONES CARACTERISTICAS DE LOS ENLACES C-N

Las absorciones de infrarrojo de los enlaces C-N son similares a los de los enlaces C-C excepto que C-Nson mas polares y de absorcin mas fuerte de aproximadamente 1 200 cm -1; en una regin prxima amuchas absorciones C-C y C-O, por lo tanto, la tensin de enlace sencillo C-N no suele ser til para la

determinacin estructural.Los enlaces dobles C=N se parecen a los dobles enlaces C=C y absorben a unos 1 660 cm -1; sinembargo, en el enlace C=N, las absorciones son mas fuertes debido a que su momento dipolar es mayor.La tensin C=N se suele parecer en intensidad a la absorcin del grupo carbonilo, excepto en que lafrecuencia es ms baja que la mayora de las absorciones de los grupos carbonilo.El enlace C-N que mejor se reconoce es el triple enlace de un nitrilo. La frecuencia del enlace C N de unnitrilo es cercana a la del triple enlace acetilnico, alrededor de 2200cm-1; sin embargo, los nitrilosgeneralmente absorben por encima de 2200cm-1 (2200 a 2300cm-1l), mientras que los alquinos absorbenpor debajo de 2200cm-1 . Por otra parte, los triples enlaces de los nitrilos son mas polares que los triplesenlaces CC, por lo que los nitrilos suelen tener absorciones mas fuertes que los alquinos.

Frecuencias de tensin del enlace C-N: (generalmente fuerte)C-N: 1200cm-1

C=N: 1600cm-1

CN: >2200cm-1

MATERIAL:

Coleccin de espectros de Infrarrojo.

PROCEDIMIENTO:

En la serie de espectros de infrarrojo que se presentan al final de cada prctica seale las bandas deabsorcin caractersticas que le darn la pauta para identificar un compuesto, seale adems el tipo devibracin que corresponde a la banda.

RESULTADOS:

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CUESTIONARIO:

1) Cules son las principales bandas de absorcin para un alcano en un espectro de IR? 2800-3000 cm-1

2) Cmo distingue un grupo isopropilo de un grupo terbutilo en un espectro de IR? Por que el isopropilova de 1170 a 1145cm-1y el terbutilo de 1255 a 1210cm -1.3) Cundo un alcano tiene ms de 4 metilenos en una cadena lineal, cmo se le distingue en unespectro de IR? Ya que su banda es de 720cm-1.4) Cmo distingue un alcano, un alqueno y un alquino en un espectro de IR? Que los alcanos estnjusto por debajo de 3000 cm-1, los alquenos estn justo por encima de 3000 cm -1 y los alquinos sufrecuencia siempre es puntiaguda, generalmente intensa.5) Cmo distingue un aldehdo de una cetona en un espectro de IR? Un aldehdo presenta un grupocaracterstico de dos frecuencias de tensin C-H entre 2700 y 2800 cm -1, y en las cetonas estas dosfrecuencias no se presentan es asi como se distinguen.6) Qu vibraciones caractersticas presenta un cido carboxlico para localizarlo en un espectro de IR?Vibraciones de alargamiento de compuestos carbonlicos7) Qu bandas le dan la pauta para diferenciar un ster de una cetona? A qu vibracin correspondecada una de ellas? La banda de alargamiento de las cetonas es de aprox. 1715cm -1 y de los steres deaprox. 1735cm-1

8) Cmo distingue una amina primaria de una secundaria en un espectro de IR? Que las aminasprimarias presentan dos bandas y las aminas secundarias presentan una sola banda, a menudo dbil

CONCLUSIONES:

Por medio de esta prctica se lograron tener los conocimientos necesarios, es decir, los principiosfundamentales para analizar e interpretar las frecuencias que se muestran al realizar un anlisis deespectro infrarrojo para una muestra determinada, para lograr identificar los grupos funcionales msutilizados en qumica orgnica; sobretodo cuando se tiene un compuesto de naturaleza desconocida, yaque este mtodo es lo que nos permite identificar este tipo de compuestos, esto debido a las vibracionesde los enlaces de las molculas. Tambin se logr por medio de los datos investigados reconocer lasbandas de frecuencia de cada uno de los grupos funcionales investigados, lo que facilita an ms ladistincin de los grupos funcionales en un espectro de infrarrojo.

BIBLIOGRAFA:

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2.- espectroscopia infrarroja

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