ESPECTROFOTOMETR

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ESPECTROFOTOMETRÍA DE ABSORCIÓN EN EL INFRARROJO

• Profesora Lisandra Chacón
• ULA 2008

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Espectroscopia Infrarroja
IR
800-1.000.000 nm
A mayor longitud de onda menor energía

• La figura 1 Espectro
  Electromagnético.

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Espectroscopia Infrarroja
2.500nm
50.000nm
1.000.000nm
800nm
IR CERCANO
IR MEDIO
IR LEJANO

• La figura 2 Regiones del espectro
  infrarrojo.

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Espectroscopia Infrarroja

• ABSORCIÓN EN EL INFRARROJO

Vibraciones de Tensión ?1 Simétrico ?3
Asimétrico Vibraciones de Flexión ?2
Tijereteo x Aleteo y Torsión Z Balanceo
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Espectroscopia Infrarroja

• INSTRUMENTACIÓN

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Espectroscopia Infrarroja

• La Lámpara de Nerst es un cilindro delgado
  fabricado con óxidos de tierras raras, de unos
  20mm de longitud por 1 a 2mm de diámetro. Se hace
  pasar corriente eléctrica por el cilindro , para
  calentarlo, con conexiones eléctricas en sus dos
  extremos. A las temperaturas de operación, el
  cilindro brilla al rojo sombra.
• La Fuente Globar El Globar es una barra de
  carburo de silicio con calentamiento eléctrico,
  de unos 5cm de longitud y 3mm de diámetro. Esta
  fuente suele producir una radiación IR más
  intensa que la lámpara de Nerst, a números de
  onda menores a 2000cm-1.
• N (Número de Onda)? 1/?

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Espectroscopia Infrarroja
3. Fuente de IR con Arco de Mercurio se usan en
aplicaiones en el infrarrojo lejano. Consiste en
un tubo conchaqueta de cuarzo, que contiene
mercurio a una presión mayor que 1atm, a través
del cual se hace pasar corriente eléctrica que
forma un plasma interno, emisor de
radiación. 4. Lámpara de filamento de
Tungsteno las lámpara convencionales se pueden
usar como fuentes para la región de IR cercano,
dentro de los límites aproximados de 4000 a
12500cm-1.
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Espectroscopia Infrarroja
SELECTOR
MONOCROMADOR
CELDA
DEPENDE DEL TIPO DE MUESTRA
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Espectroscopia Infrarroja

• Detectores Térmicos funcionan midiendo los
  efectos de calentamiento de la radiación IR sobre
  un componente diseñado para actuar como un cuerpo
  negro.
• Los termopares son el tipo más frecuente de
  detector térmico. Éstan formados de un tramo de
  un conductor metálico al que se fijan dos trozos
  de metales distintos . Entre las dos uniones se
  desarrolla una diferencia de potencial , que está
  relacionada con los cambios de temperatura entre
  las dos uniones metal-con metal, al calentar una
  de ellas.
• 2. Detectores Piroeléctricos están formados por
  una capa de material piroeléctrico (sulfato de
  triglicina deuterada) emparedada entre dos
  electrodos (uno de ellos hecho de un material
  transparente a la radiación IR), que forman un
  capacitor. La radiación IR que pasa por la
  ventana causa un calentamiento del material, que
  a su vez cambia la polarización del material y la
  capacitancia del detector.

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Espectroscopia Infrarroja
3. Detectores Fotoconductores consiste en una
capa semiconductora delgada, de un material como
telururo de cadmio, que recubre una superficie no
conductora de vidrio encerrada en una envolvente
de vidrio al vacío. La exposición del
semiconductor a la radiación IR eleva electrones
de valencia, desde estados no conductores hasta
estados conductores, aumentando así la
conductividad del dispositivo.
Espectros IR
REGISTRADOR
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Espectroscopia Infrarroja
Para obtener los espectros IR hay dos tipos de
instrumentos 1. Espectrómetros IR Dispersivos
de Rejilla son aquellos en los que el espectro
se analiza en secuencia siguiendo la dispersión
de radiación de varias longitudes de onda,
mediante un monocromador o una rejilla de
difracción. En caso normal, los espectrómetros
dispersivos son instrumentos de doble haz que
usan rejillas de difracción para dispersar y
seleccionar la frecuencia de la radiación IR a
partir de una fuente blanca. 2. Espectrómetros
de Transformada de Fourier multiplex (FTIR) son
los más utilizados actualmente. A diferencia del
dispersivo de rejilla, detecta todas las
longitudes de onda y se miden en forma simultánea
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Espectroscopia Infrarroja

• Tratamiento de las Muestras
• Muestras Líquidas

• Viscosas
• No Viscosas

Discos de NaCl
Celda desmontable

• Volátiles
• No Volátiles

Parafina
Celda Desmontable para Muestras Líquidas Volátiles
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Espectroscopia Infrarroja

• Tratamiento de las Muestras
• 2. Muestras Sólidas
• 3. Muestras Gaseosas

Solubles en un solvente
Suspensión con Aceite de Nujol
Insoluble en un solvente
Suspensión con KBr
Trampa de Gases
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Espectroscopia Infrarroja

• La espectrometría del infrarrojo es sumamente
  útil para determinaciones cualitativas de
  compuestos orgánicos y para deducir estructuras
  moleculares a partir de sus grupos funcionales
  tanto de compuestos orgánicos como inorgánicos.
• En el análisis cualitativo la espectroscopia de
  infrarrojo puede usarse para la identificación
• de sustancias puras o para la absorción,
  localización e identificación de impurezas.
• Para localizar una impureza en una sustancia se
  hace una comparación en el espectro de las
  sustancia que se estudia y una muestra de la
  sustancia pura. Las impurezas causan bandas de
  absorción adicionales que aparecen en el
  espectro.
• En el IR también están encontrando uso cada vez
  mayor en el análisis cuantitativo, el principal
  campo de aplicación de este tipo de análisis se
  halla en la cuantificación de contaminantes
  atmosféricos que provienen de procesos
  industriales.

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Espectroscopia Infrarroja
Tablas de Correlación
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Espectroscopia Infrarroja

• En los espectros IR se pueden distinguir dos
  zonas, una de 3600 a 1200 cm-1, conocida como
  región de Frecuencias de Grupo y otra entre 1200
  a 600 cm-1, la región de la Huella Dactilar.
• En general primero se analiza la región de
  frecuencias de grupo, para identificar a los
  grupos de la molécula y luego se afina el
  procedimiento analizando la región de la huella
  digital que es particular de cada molécula.

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Espectroscopia Infrarroja

• Hay algunos grupos que absorben en la región de
  la huella digital, como el C-O-C (1200 cm-1) ó
  C-Cl (700 a 800 cm-).

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Espectroscopia Infrarroja

• La huella dactilar Esta región muestra las
  pequeñas diferencias en estructura que puede
  tener una molécula (se muestran las
  particularidades de las moléculas). Como
  consecuencia, la estrecha correspondencia entre
  dos espectros de esta región, indica la identidad
  del compuesto.
• La mayoría de los enlaces simples originan
  bandas de absorción a estas frecuencias y como
  sus energías son aproximadamente iguales, se
  produce una fuerte interacción entre enlaces
  vecinos. Las bandas resultantes son el resultado
  de estas interacciones y dependen de la
  estructura básica general de la molécula.
• Debido a la complejidad, es difícil interpretar
  de forma exacta estos espectros,
• pero a su vez, esta complejidad conduce a la
  singularidad y por ende a la utilidad
• de esta región en la identificación de compuestos.

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Espectroscopia Infrarroja
Espectro sencillo. Seguramente un HC saturado
(no hay bandas de doble enlace).
La ausencia de bandas Entre 1300 y 750
cm-1 Sugiere una estructura De cadena lineal.
Flexión del CH3
Flexión CH2 A 1467
La banda a 782 cm-1 indica que hay 4 o más
grupos CH2 en la cadena.
Bandas C-H
El compuesto es n-decano
Ejemplo 1. C10H22
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Espectroscopia Infrarroja
La fórmula indica un doble enlace
En 998 y 915 hay bandas de deformación C-H, con
un pico débil en 720 cm-1. Además, el pico a
720 indica al menos 4 CH2
Estiramiento CC 1650
Ejemplo 3. C8H16
El compuesto es 1 octeno
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Espectroscopia Infrarroja

• Se le sugiere realizar los ejercicios propuestos
  del libro Principios de Análisis Instrumental
  (Skoog, Hooler) del capítulo de infrarrojo, donde
  se le pide identificar el compuesto a partir de
  espectrograma.
• Recuerde revisar la estructura de los distintos
  grupos funcionales existentes, así como también
  los espectros característicos de cada uno de
  ellos. Esta revisión la puede realizar en el
  libro de Química Orgánica de Morrison y Boyd.
• Investigue para el examen las aplicaciones
  industriales de la Espectroscopia UV-Vis e IR.