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ABSORCIÓN DE RADIACION INFRARROJA

ABSORCIÓN DE RADIACION INFRARROJA. El espectro IR se divide en tres regiones IR cercano entre 0,75 y 2,5  (13.000-4000 cm -1 ) IR medio entre 2,5 y 5.0  (4.000 - 200 cm -1 ) IR lejano entre 50 y 1000  (200 – 10 cm -1 )

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ABSORCIÓN DE RADIACION INFRARROJA

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  1. ABSORCIÓN DE RADIACION INFRARROJA

  2. El espectro IR se divide en tres regiones IR cercano entre 0,75 y 2,5  (13.000-4000 cm-1 ) IR medio entre 2,5 y 5.0  (4.000 - 200 cm-1 ) IR lejano entre 50 y 1000  (200 – 10 cm-1 ) La región de mayor utilidad está entre 2,5 y 1.5  (4.000 y 700 cm-1) En el IR cercano se realizan las mediciones con fotómetros similares al UV. Las aplicaciones más importantes se encuentran en el análisis cuantitativo de materiales industriales agrícolas y en los procesos de control.

  3. El IR mide los cambios energéticos producidos en la transiciones de las moléculas (vibracionales y rotacionales). • La absorción en el IR consiste en la vibración de la molécula con una frecuencia determinada. • En las especies homonucleares como O2 , N2 , Cl2 no existe vibración o rotación, las demás especies moleculares absorben en el IR. MODOS DE VIBRACIÓN • Las moléculas poliatómicas presentan más de una banda de absorción • El número de bandas se encuentra relacionado con el número de grados de libertad de la molécula. • Los grados de libertad totales = 3N • N= número de átomos en la molécula • Los grados de libertad es la suma de las coordenadas necesarias para localizar los átomos en el espacio. • 3N = traslación + rotación + vibración

  4. VIBRACIONES POR EXTENSIÓN – TENSIÓN • Aislados: Existen cambios continuos en la distancia entre los átomos a los largo de su eje de enlace. No cambia su ángulo pero cambia la distancia. • Acoplados: Hay interacción entre dos o más vibraciones, cuando las energías de vibración son similares. Extensión simétrica Extensión asimétrica

  5. Extesión asimétrica Extesión simétrica VIBRACIONES POR FLEXIÓN • Existen cambios continuos en el ángulo entre 2 enlaces. • Vibraciones por tijereteo • Vibraciones en el plano

  6. Tijera – flexión (Scissoring) en el plano Balanceo – oscilación (Rocking) En el plano Aleteo cabeceo Fuera del plano

  7. Torción – tornillo (twisting) Fuera del plano

  8. CORRELACIÓN ENTRE IR Y ESTRUCTURA MOLECULAR • Se debe tener en cuenta que el número de bandas observadas no es igual, es menor al número de vibraciones fundamentales porque: • No todas las vibraciones son activas en el IR • No se disponen de las frecuencias para algunas vibraciones. • Algunas absorciones se superponen en el espectro porque las  son muy similares. • Hay absorciones muy débiles que no son detectables.

  9. Existen dos regiones en el espectro IR: • Región de grupos funcionales ( corta) entre 2.5 a 6.7 ó 5000 cm-1 a 1492 cm-1 • Región de huellas digitales entre 6.7  a 14  ó 1492 cm-1 a 716 cm-1 • Se presentan vibraciones de los átomos como un todo, y permite definir la sustitución de un grupo funcional

  10. REGIONES EN EL ESPECTRO IR 4500 2500 2000 1800 1650 1500 650 cm-1 Flexión Huella dactilar Tensión Mayor energía 2.5 4.0 5.0 5.5 6.1 6.6 15  en 

  11. Zonas del espectro Frecuencia cm-1 4500 2500 2000 1800 1650 1500 650 C-Cl OH C=C=C C C C=N C=O C-O NH C N Comb C=C C-N Ar CH X=C=Y C-C (C,O,N,S) 2,5 4 5 5,5 6,1 6,5 15 Mayor energía l en m

  12. BANDAS MAS IMPORTANTES

  13. PROCEDIMIENTO PARA LA INTERPRETACIÓN DE UN ESPECTRO • Conocer como fue corrida la muestra: Estado • Físico • Solvente • Agente emulsionante • Espesor • Marcar las bandas del agente emulsionante ya que no hacen parte de la muestra. • Empezar con  alta y continuar en orden descendente o sea con  baja. • Concentrarse en bandas intensas. • No tratar de interpretar todas las bandas, algunas son bandas de esqueleto.

  14. 5. Usar otra información como: • Propiedades físicas • Punto de ebullición • Indice de refracción • Punto de fusión • Análisis elemental • Peso molecular • NMR – masas - UV

  15. Hidrocarburos saturados • Cuando el CH3 está unido a un oxígeno, la banda a 1378 cm-1 se desplaza a 1420 cm-1 • Cuando hay 4 CH2 adyacentes la banda de flexión se encuentra en 720 cm-1 (13,84 ) • Si hay 3 CH2 adyacentes aparecen a 740 cm-1 (12,8 ) • Extensión CH3 y CH2 están entre 2960 – 2850 cm-1 (banda intensa), mas intensa a mayor número de CH3 • Flexión asimétrica de CH3 y flexión de tijereteo CH2 a 1460 cm-1 (intensidad media a fuerte). • Flexión simétrica de CH3 ocurre a 1378 cm-1 (banda media- distingue entre CH3 y CH2)

  16. EJEMPLO DE ALCANO Flexión CH3 Flexión CH2 Tensión CH CH3CH2 CH2 CH2 CH2 CH3

  17. ALQUENOS • Ext –CH= a 3080 (banda aguda, intensa media) • =CH2 terminal, = grupo vinilo, extensión simétrica en 2980 • Extensión asimétrica 3080 cm-1 (banda aguda) • =CH-R 3030 cm-1 • Extensión C=C 1680 – 1620 banda aguda de intensidad variable. • C=C conjugación con doble enlace hay desplazamiento de 30 cm-1 mas y presenta dos picos. • Flexión =CH 1000 – 800 cm-1 (banda fuerte) • En general se debe recordar que • Extensión =CH 3080 • Extensión C=C 1680 – 1620 • Extensión =CH 1000 – 800 si hay grupo vinil terminal se presenta dos bandas a 990 y 910

  18. EJEMPLO DE ALQUENO

  19. EJEMPLO ALQUENO =CH C=C CH2,CH3, flexión -CH CH CH2=CH-CH2-CH2-CH2-CH3

  20. ALQUINOS CC CH2, CH3 CH HC C-CH2-CH2-CH2-CH3 CH

  21. AROMÁTICOS • Las bandas de aromáticos son agudas e intensas. • Los 12 átomos del benceno tienden a vibrar. • Las extensiones CH son: • Ext. CH= 3030 cm-1 puede aparecer como 3 bandas, la resolución se pierde con tipo de sustitución. • Ext. C=C 1600 cm-1 y/o 1500 cm-1 bandas agudas. Compuesto para sustituido la banda es débil o no se presenta. • Aromático sustituido con grupo insaturado que conjugue con él, presenta banda aguda y fuerte a 1580 y 1450 cm-1. • En general ext C=C de aromáticos está representada por 1 ó 2 ó 3 ó 4 bandas. • Flexiones fuera del plano CH cm-1 flexión anillo • 5 átomos de H adyacentes 770-730 710 -690 • 4 átomos de H adyacentes 770 – 735 ----------- • 3 átomos de H adyacentes 810 – 750 725 – 680 • 2 átomos de H adyacentes 860 – 800 ----------- • 1 átomo de H 900 – 860 (d) ----------- BANDAS OVERTONOS DE BENCENO DISUSTITUIDO 2000-1667 CM-1 (BANDAS PEQUEÑAS)

  22. EJEMPLO DE AROMATICO

  23. GRUPOS CARBONILO • Para anhídridos 0=C-O-C=O y peróxidos O=C-O-O-C=O presentan 2 bandas correspondientes a extensiones C=O simétrica y asimétrica. • Extensión C=O asimétrica y simétrica 1830 – 1750 cm-1 • Extensión O=C-O-C=O sin conjugación 952 – 909 cm-1 conjugados 952 – 909 1300 – 1176 cm-1 • Para haluros de ácido O=C-X extensión 1810 – 1790 • Para ácidos – cetonas – esteres, aldehídos, extensión C=O 1695 – 1750 • Para amidas extensión C=O 1695 – 1640 NOTA: TODAS LAS EXT. C=O SON BANDAS FUERTES • Grupos electronegativos unidos al C=O desplazan la  a 1800 cm-1 • Conjugación C=O con doble enlace y uniones de H da  menores O=C-CH=C

  24. EJEMPLO DE CARBONILOS cetona alifática lineal aldehído alifático lineal cloruro de ácido lineal éster amida ácido

  25. CETONAS

  26. EJEMPLO DE CARBONILOS Y CETONAS cetona conjugada C=C arom cetona alifática lineal cetona alifática cíclica cetona conjugada C=C

  27. ALDEHIDOS • O=C-H 2725 cm-1 banda débil y aguda (importante) • Extensión C=O banda fuerte • Alifática 1735 cm-1 • ,  insaturada 1685 cm-1 • Aromáticas 1700 cm-1

  28. EJEMPLO DE ALDEHIDO

  29. ACIDOS CARBOXÍLICOS • Dímeros : dos ácidos enlazados por puente de hidrógeno • Extensión OH libre 3250 cm-1 Extensión OH dímero 3300 – 2500 cm-1 Banda amplia y compleja centrada en 3000 cm-1 b) Extensión C=O 1720 – 1710 cm-1 banda fuerte, más fuerte que el de las cetonas. c) Flexión OH en el plano a 1420 cm-1 (banda media) d) Extensión C-O en 1250 cm-1 (banda fuerte) e) Flexión OH fuera del plano a 920 cm-1 (banda media amplia)

  30. EJEMPLO DE ACIDO CARBOXÍLICO Flexión OH fuera del plano Flexión OH Extensión C=O Extensión OH

  31. El puente de hidrógeno en los ácidos carboxílicos (I)

  32. El puente de hidrógeno en los ácidos carboxílicos (II)

  33. El puente de hidrógeno en los ácidos carboxílicos (III)

  34. ESTERES • Extensión C=O a 1735 cm-1 (Banda fuerte) • Extensión simétrica y antisimétrica C-O-C (dos bandas) en 1320 – 1050 cm-1 • Esteres alifáticos (banda fuerte) a 1200 cm-1. Es banda más fuerte y equivale a extensión C=O • Esteres tipo R-(CO)-R´con R= insaturado o aril (aromático), presenta dos bandas fuertes en 1300-1200 cm-1 y otra en 1200-1050 cm-1

  35. EJEMPLO DE ÉSTERES I Ester alifático Extensión C=O

  36. EJEMPLO DE ÉSTERES II

  37. EJEMPLO DE ÉSTERES III

  38. EJEMPLO DE ÉSTERES IV

  39. AMIDAS • AMIDAS PRIMARIAS R-(CO)-NH2 Si el NH está libre aparece banda dividida en dos en 3550-3320 cm-1 Si el NH está enlazado aparece banda intensa media, amplia dividida en dos en 3200-3050 cm-1 Extensión C=O banda fuerte en 1690 – 1650 cm-1 (I) Flexión NH en el plano banda intensa media, amplia en 1640 – 1600 cm-1 (II) En amidas primaria banda I y II se superpone Extensión C-N banda media o débil a 1420 – 1405 cm-1

  40. EJEMPLO DE AMIDAS PRIMARIAS NH libre Ext C=O Ext C-N CH3-CH2-(CO)-NH2

  41. EJEMPLO DE AMIDAS PRIMARIAS

  42. EJEMPLO DE AMIDAS PRIMARIAS

  43. AMIDAS • AMIDAS SECUNDARIAS - Extensión de NH libre banda débil en 3440 cm-1 - Extensión NH enlazado banda múltiple media en 3300 cm-1, porque puede formar dímeros de conformación cis – trans - Extensión C=O (banda I) en 1640 – 1670 cm-1 banda fuerte - Flexión NH en el plano (banda II) en 1570 – 1530 cm-1, banda media - Extensión C-N (banda III) banda débil en 1300 – 1260 cm-1 - Bandas II y III son más débiles en las secundarias que en las primarias. • AMIDAS TERCIARIAS • Extensión C=O en 1650 cm-1 banda fuerte • No hay banda II y III porque no hay NH y el C-N es muy débil

  44. EJEMPLO DE AMIDA SECUNDARIA

  45. EJEMPLO DE AMIDA TERCIARIA

  46. AMINAS • Ext NH libre en 3550 – 3320 cm-1 banda débil para aminas primarias y secundarias • Extensión NH enlazado en 3300 – 3000 cm-1 banda media, aguda para aminas primarias y se divide en dos • El rango entre amidas y aminas es igual • Flexión NH en el plano • Para aminas primarias banda fuerte amplia en 1640 y 1560 cm-1 • Para aminas secundarias banda débil entre 1580 – 1490 cm-1 • En un espectro las aminas y las amidas se diferencian en el grupo C=O que está entre 1690 – 1640 cm-1 (banda fuerte) • Extensión C-N para los tres tipos de aminas está entre 1230 – 1030 cm-1 • Flexión N-H fuera del plano banda amplia y difusa entre 900 – 650 cm-1. No es tan importante

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