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PACERIZU

EXPOSICIONES AREA DE QUÍMICA

ADROGYFAR: DIVISIÓN TÉCNICA TECNOLÓGICA Y CIENTÍFICA DOCUMENTO DE EXPOSICIÓN

________ (1) Regente de Farmacia; Universidad de Córdoba. Docente de Química. Universidad Distrital Francisco José de Caldas. Integrante activo como Analista y Asesor en Droguerías y Farmacias: Adrogyfarm. Publicador de Artículos relacionados con las áreas de Educación, Química y Farmacia.

Pablo César Rivera Zumaqué (1)

ESPECTROMETRIA INFRARROJA

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Resultado de cambios energéticosproducidos en las transiciones de lasmoléculas de unos estados de energíavibracionales y rotacionales a otros.

La transición en el infrarrojo no es losuficientemente energética paraproducir transiciones electrónicas quese dan cuando la radiación esultravioleta, visible y rayos X

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Para absorber radiación el infrarrojo,una molécula debe sufrir un cambioneto en el momento dipolar comoconsecuencia de su movimiento devibración o rotación.

Solo en estas circunstancias, el campoeléctrico alterno de la radiación puedeinteraccionar con la molécula yprovocar cambios en la amplitud dealgunos de sus movimientos.

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Si la frecuencia de la radiación coincideexactamente con la frecuencia de vibraciónnatural de la molécula, tiene lugar unatransferencia neta de energía que originauna cambio en la amplitud de la vibraciónmolecular.

La consecuencia es la absorción deradiación.

La rotación de las moléculas asimétricas,alrededor de sus centros de masa, producenuna variación periódica en el dipolo quepuede interaccionar con la radiación.

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REGIONES DEL ESPECTRO INFRARROJO

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ESPECTRO INFRARROJO

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Número de onda: proporcionalidad directaentre esta magnitud y la energía o lafrecuencia

Tener en cuenta el cambio de escala a partirde 2000 cm-1: esta discontinuidad seintroduce dado que en los espectros deinfrarrojo la mayoría de los detalles útiles,desde el punto de vista cualitativo, aparecena números de onda inferiores a 2000 cm-1

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TIPOS DE TRANSICIONES

Transiciones rotacionales:

– La energía necesaria para un cambio es muy pequeña y corresponde a radiaciones de 100 cm-1 o menores.

– La absorción por los gases en la región del infrarrojo lejano se caracteriza por líneas discretas y bien definidas.

– En lo líquidos o sólidos los choque e interacciones moleculares causan el ensanchamiento de las líneas ocasionando un espectro continúo.

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TIPOS DE TRANSICIONES

Transiciones vibracionales - rotacionales:

– Para la mayoría de las moléculas las diferencias de energíaentre los estados cuantizados corresponden al infrarrojomedio

– El espectro infrarrojo de un gas consta de una serie delíneas muy próximas entre sí, debido a la existencia devarios estado energéticos rotacionales para cada estadovibracional.

– En sólidos y líquidos la rotación está muy restringida , laslíneas discretas vibracionales - rotacionales desaparecen,quedando solo los picos vibracionales algo ensanchados.

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TIPOS DE VIBRACIONES MOLECULARES

Categorías básicas de vibraciones:

Vibraciones de tensión: Supone un cambiocontinúo entre la distancia interatómica a lolargo del eje de enlace entre los dosátomos.

Vibraciones de flexión: se caracteriza por uncambio en el ángulo entre dos enlaces.

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Tipos de Vibraciones Moleculares

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En una molécula que contiene más de dosátomos, son posibles todos los tipos devibraciones .

Puede producirse una interacción oacoplamiento de las vibraciones si éstasinvolucran enlaces con un mismo átomocentral.

El resultado del acoplamiento es un cambioen las características de las vibracionesimplicadas.

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Modos de Vibración

En las moléculas sencillas es posible deducir el número y las clases de vibraciones y si estas vibraciones provocan una absorción.

En moléculas complejas la gran cantidad de vibraciones posibles hace que los espectros de infrarrojo resulten muy difíciles o imposibles de analizar.

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Para definir el movimiento de unamolécula se debe considerar:

– Movimiento de toda la molécula en elespacio

– Movimiento de rotación de la molécula

– El movimiento de cada uno de los átomoscon respecto a los otros átomos.

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Grados de libertad

– Si una molécula contiene N átomos : 3N grados de libertad .

– Para describir el movimiento de translación: tres coordenadas y por tanto 3 grados de libertad de los 3N

– Para describir la rotación de la molécula en su conjunto se necesitan 3 grados de libertad

– 3N – 6: grados de libertad correspondientes con el movimiento interatómico: número de posibles vibraciones.

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En el caso de moléculas lineales elnúmero de vibraciones es de 3N – 5.

Cada una de las 3N – 5 o 3N - 6 sedenominan modos normales

Por cada modo normal de vibraciónexiste un diagrama de energíapotencial:

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Factores que tienden a producir menos picos deabsorción experimentales que los previstosteóricamente:

– Simetría de las moléculas: una vibración

– particular no produce cambios en el dipolo.

– Energías de dos o más vibraciones son idénticas o casiidénticas.

– La intensidad de absorción es tan baja que no esdetectable por los medios ordinarios

– La energía vibracional se encuentra a longitudes de ondafuera del intervalo de instrumento.

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Factores que influyen en el grado deacoplamientos vibracionales:

– Tan solo ocurre un fuerte acoplamiento entrevibraciones de tensión cuando en las dosvibraciones hay un átomo común.

– La interacción entre la vibraciones de flexiónrequiere un enlace común entre los grupos quevibran.

– El acoplamiento entre una vibración de tensión yuna vibración de flexión puede ocurrir si elenlace que sufre la tensión forma uno de loslados del ángulo que varía en la vibración deflexión.

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– La mayor interacción tiene lugar cuandolas energías individuales de los gruposacoplados son aproximadamente iguales.

– Se observa poca o ninguna interacciónentre grupos separados por dos o másenlaces.

– El acoplamiento requiere que lasvibraciones pertenezcan al mismo grupode simetría.

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Instrumentos de Infrarrojo

Espectrómetros de transformada deFourier (FTIR)

Instrumento Dispersivos

Instrumento no dispersivos

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APLICACIONES DE LA ESPECTROMETRÍA EN EL

INFRARROJO.

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MANIPULACION DE LA MUESTRA

No existen buenos disolventes en toda la región espectral de interés.

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Gases

Disoluciones: esta limitada por la absorciónque tenga el solvente en la región delinfrarrojo

Celdas: Suelen ser más estrechas(0.1 a 1mm) que las de UV – vis.

– Con frecuencia, las cubetas son desmontables,con espaciadores de teflón.

– Las ventanas de NaCl son la más utilizadas.

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Líquidos

– Cuando la cantidad de muestra es pequeña o nose dispone del solvente apropiado, es habitualobtener los espectros del líquido puro.

– En este caso solo una película muy delgada tieneun camino óptico lo suficientemente corto comopara producir efectos satisfactorios

– Los espectros tomados se esta forma por logeneral son satisfactorios para lasinvestigaciones cualitativas.

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Sólidos:

– La mayoría de los compuestos orgánicospresentan numerosos picos de absorción en laregión del infrarrojo medio.

– No es posible utilizar un disolvente que nopresente solapamiento.

– Se pulverizan la muestra hasta que las partículastengan un tamaño menos a la longitud de ondade la radiación para evitar efectos de dispersión.

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Sólidos:

– Pastillas: Pastillas de KBr o de haluros demetales alcalinos.

– Presentan la propiedad de ser translucidascuando están finamente divididas.

– El KBr transmite a lo largo de la mayor parte delinfrarrojo hasta una frecuencia deaproximadamente 400 cm-1

– CsI: 200cm-1

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ANALISIS CUALITATIVO

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