Espectroscopa IRMacarena Rojas

Las molculas diatmicas simples tienen solamente un enlace, el cual se puede estirar.

Molculas ms complejas pueden tener muchos enlaces, y las vibraciones pueden ser conjugadas, llevando a absorciones en el infrarrojo a frecuencias caractersticas que pueden relacionarse a grupos qumicos.

Los tomos en un grupo CH2, encontrado comnmente en compuestos orgnicos pueden vibrar de seis formas distintas, estiramientos simtricos y asimtricos, flexiones simtricas y asimtricas en el plano (scissoring y rocking, respectivamente), y flexiones simtricas y asimtricas fuera del plano (wagging y twisting, respectivamente)

estiramiento simtrico scissoring wagging estiramiento asimtrico rocking twisting

Para medir una muestra, un rayo de luz infrarroja atraviesa la muestra, y se registra la cantidad de energa absorbida en cada longitud de onda.

Esto puede lograrse escaneando el espectro con un rayo monocromtico, el cual cambia de longitud de onda a travs del tiempo, o usando una transformada de Fourier para medir todas las longitudes de onda a la vez.

A partir de esto, se puede trazar un espectro de transmitancia o absorbancia, el cual muestra a cuales longitudes de onda la muestra absorbe el IR, y permite una interpretacin de cuales enlaces estn presentes.

Preparacin de la muestra Las muestras gaseosas requieren poca preparacin ms all de su purificacin, pero se usa una celda de muestra con una larga longitud de celda (usualmente 5-10cm) pues los gases muestran absorbancias relativamente dbiles.

Las muestras lquidas se pueden disponer entre dos placas de una sal de alta pureza (comnmente cloruro de sodio, o sal comn, aunque tambin se utilizan otras sales tales como bromuro de potasio o fluoruro de calcio.

Las placas son transparentes a la luz infrarroja y no introducirn lneas en el espectro.

Algunas placas de sal son altamente solubles en agua, y as la muestra, agentes de lavado y similares deben estar completamente anhidros (sin agua).

Las muestras slidas se pueden preparar principalmente de dos maneras.

La primera es moler la muestra con un agente aglomerante para formar una suspensin (usualmente nujol) en un mortero de mrmol o gata.

Una fina pelcula de suspensin se aplica sobre una placa de sal y se realiza la medicin.

El segundo mtodo es triturar una cantidad de la mezcla con una sal especialmente purificada (usualmente bromuro de potasio) finamente (para remover efectos dispersores de los cristales grandes).

Esta mezcla en polvo se comprime en una prensa de troquel mecnica para formar una pastilla translcida a travs de la cual puede pasar el rayo de luz del espectrmetro.

Esta tcnica funciona exclusivamente con enlaces covalentes, y como tal es de gran utilidad en qumica orgnica.

Espectros ntidos se obtienen de muestras con pocos enlaces activos al IR y altos niveles de pureza.

Estructuras moleculares ms complejas llevan a ms bandas de absorcin y a un espectro ms complejo. Sin embargo esta tcnica se ha podido utilizar para la caracterizacin de mezclas muy complejas

ABanda de absorcin; es decir, a esta longitud de onda la molcula absorbe la mxima energa de radiacin. En este caso se trata de las vibraciones de tensin (C-H) de los agrupamientos CH2 y CH3.B,B`Puntos de cambio; a determinados nmeros de onda (aqu a 2000 y 600 cm-1) los instrumentos mas grandes tienen puntos determinados para hacer cambios de red, filtros o escala, durante el tiempo que dura el cambio se detiene el desplazamiento del papel. La zona de cambio puede servir de control de una colocacin correcta del papel.CLos llamados spikes (seales falsas) son oscilaciones de la plumilla, causadas por variaciones de tensin no controladas, DVibraciones de deformacin (C-H) de los grupos CH2 y CH3. En los grupos CH3 absorben las vibraciones de deformacin antisimtricas (C-H) y en los grupos CH2 las simtricasEVibraciones de deformacin (C-H) simtricas de grupos CH3.FHombro; surge de la superposicin de dos o ms bandas

VIBRACIONES CARACTERSTICAS DE ALGUNAS DE LAS FUNCIONES QUMICA ORGNICAS MS IMPORTANTES.

ALCANOS NORMALES (LINEALES)En todos los alcanos normales o ramificados se espera encontrar solo estiramientos y deformaciones de enlaces como los Csp3 -H y Csp3-Csp3.

VIBRACIONES DE ESTIRAMIENTOCsp3-H:

Aparecen entre los 3000 y 2840 cm-1.

Son muy estables.

EN LOS GRUPOS METILO: estos pueden mostrar estiramientos asimtricos de los enlaces C-H entre los 2962 cm-1 y simtricos en los 2872 cm-1 Hay que recordar esa regla general que dice que, los modos simtricos siempre tienen menor energa que los asimtricos.

GRUPOS METILENOS ACCLICOS Y CCLICOS:

En estos grupos aparecen las vibraciones C-H en el mismo rango de frecuencias que los C-H metlicos, es decir entre los 3000 y los 2840 cm-1, y pueden ser asimtricos (2926 cm-1) y simtricos (2853 cm-1) .

VIBRACIONES Csp3-H DE DEFORMACIN:

Todas estas vibraciones aparecen por debajo de los 1500 cm-1. No son tiles en los anlisis de los espectros.

GRUPO METILO: En estos grupos de tres tomos de hidrgeno iguales, las vibraciones aparecen alrededor de 1450 cm-1 para la vibracin asimtrica y 1375 cm-1 para la simtrica:

Las frecuencias de estiramiento y deformacin Csp3-H en los metilos y metilenos de alcanos como los que se muestran a continuacin, ocurren por debajo de los 1500 cm-1ALCANOS RAMIFICADOS

Vibraciones Csp3-H de estiramiento.

Esta es la banda de estiramiento C-H del grupo metilo, se manifiesta en aproximadamente los 2890 cm-1. Es muy dbil y no alcanza a ser notada.

Vibraciones Csp3-H de deformacin.

En el gem-dimetil o isopropil, aparecen dos bandas muy juntas y muy agudas y de igual intensidad. Una de ellas entre 1385 y 1380 cm-1 y la otra entre 1370 y 1365 cm-1. Su apariencia es la de un tenedor de dos dientes.

En el tert-butil aparecen tambin dos bandas pero de diferente intensidad.

Una mediana entre 1395 y 1385 cm-1 y la otra muy intensa en 1370 cm-1.

Cuando estn presente ambos grupos (iso y ter) en la molcula, es difcil distinguirlas porque se superponen en la misma regin de frecuencias.

Como en el ejemplo del 2,2-dimetilbutano.

RESUMEN DE LAS MS IMPORTANTES ABSORCIONES EN LOS ALCANOS.

VIBRACINENLACEmcm-1IntensidadFormaEstiramientoCsp3-H3,5-3,32850-3000intensaMedia estrechaTijera CH2 y CH3C-CH2 con CH2 o CH36,7-6,81450-1470mediaEstrechaBalanceo de CH3C-CH37,25-7,301370-1380bajaMediaBalanceo de cadena de al menos 4 grupos CH2-C-(CH2)n-C con n mayor o igual a 4,013,8720-725Depende de la cantidad de grupos (CH2)MediaDeformacin de enlace C-H en iso-grupos.-CH(CH3)27,20 y7,241388 y1380 mediaMedianamente anchas, de aproximadamente igual intensidad.Deformacin del enlaceC-H en grupos metilo en carbono terciario.-C(CH3)37,20 y7,241388 y1380mediaMedia-alta (dos bandas, una menos intensa y otra menor de mayor energa)

ALQUENOSEn un alqueno es de esperar vibraciones de estiramiento y deformacin del tipo Csp2-H y C=C. Por ejemplo:

Vibraciones de estiramiento Csp2-H

Estas vibraciones aparecen sobre los 3000 cm-1 ya sea de alquenos, aromticos y hetero-aromticos.

Vibraciones de deformacin Csp2-H

Estn entre los 1000 cm-1 y 650 cm-1. Son las bandas ms intensas en el espectro de los alquenos.

Vibraciones de estiramiento C=C

Esta vibracin aparece entre los 1670 y 1640 cm-1, es una seal aguda y de baja intensidad.

Aparece en sistemas conjugados y no conjugados de dobles enlaces.

Sin embargo, a veces no aparece en los alquenos trans con grupos alquilo semejantes.

Cis y trans El cis presenta una absorcin pequea y aguda en la zona de 1640 cm-1 en cambio el trans no la presenta o apenas la insina. Esta banda corresponde al estiramiento C=C. Desaparece completamente cuando los grupos sustituyentes en el doble enlace son iguales o muy semejantes.El compuesto trans muestra una banda fuerte en aproximadamente los 960 cm-1 la que corresponde a la vibracin de deformacin RC=CR .En cambio el compuesto cis presenta una absorcin media pero extensa entre los 770 y 666 cm-1 aproximadamente. Todo el resto de los espectros es semejante.

RESUMEN DE LAS MS IMPORTANTES ABSORCIONES EN LOS ALQUENOS.

VIBRACINENLACEmCM-1IntensidadEstiramientoCsp2-H3,27-3,173050-3150MediaEstiramientoC=C6,11640-1670DbilDeformacin CH2 terminalCsp2-H15,3-10650-1000MediaDeformacinC=C terminalCH2=C10,0 y 11,01000 y 909IntensasDeformacin CISC=C6,11640-1670DbilDeformacin TRANSC=CNo hay en 6,1 si es simtrica1640-1670DbilDeformacin TRANSC=C11,2-11,5892-870Fuerte

ALQUINOSAqu, debe esperarse estiramientos Csp-H, estiramientos CC, y deformaciones Csp-H.

Estiramiento Csp-H:

Esta banda aparece entre los 3333 y 3267 cm-1. Es una banda fuerte y muy aguda a diferencia de las que aparecen con los O-H y N-H en la misma regin del espectro.

Vibracin de estiramiento CC

Aparece como banda mediana en los 2140-2100 cm-1, en los alquinos mono-sustituidos y en los 2220 cm-1, en los alquinos disustituidos.

Vibracin de deformacin Csp-H

Aparece como una banda fuerte y ancha entre los 700 y 600 cm-1.

RESUMEN DE LAS MS IMPORTANTES ABSORCIONES EN LOS ALQUINOS.

VIBRACINENLACEmCM-1IntensidadEstiramiento terminalCsp-H3,03300FuerteDeformacinCsp-H16,6-14,3600-700MediaEstiramiento C-C triple enlace terminal.4,7-4,62100-2140FuerteEstiramiento C-C triple enlace4,52220Media

AROMTICOS

Vibraciones de estiramiento del enlace Csp-H aromtico se manifiestan entre los 3100 y los 3000 cm-1.

Otra regin importante est entre los 2000 y 1650 cm-1, que es donde aparecen los sobretonos (peineta, por la forma) de las bandas de sustitucin.

Las vibraciones de estiramiento C-C del esqueleto anular aparecen entre 1600 y 1400 cm-1.

Las bandas ms importantes e informativas de los compuestos aromticos, se encuentran entre los 900 y 675 cm-1. Corresponden a vibraciones de deformacin Csp2-H fuera del plano del anillo.

Se puede identificar el tipo de sustitucin en los anillos aromticos observando la regin de los 900 hasta 675 cm-1.

Podr notarse, es perfectamente posible distinguir el tipo de sustitucin observando las diferencias que aparecen en la regin entre los 830 cm-1 y los 690 cm-1 respectivamente.

RESUMEN DE LAS MS IMPORTANTES ABSORCIONES EN LOS HIDROCARBUROS AROMTICOS.(BENCENOIDES) Monosustituidos

VIBRACINENLACEmCM-1IntensidadEstiramientoCsp2-H3,3-3,253050-3070MediaBalanceo de CH3C-CH37,25-7,301370-1380MediaDeformacin del anilloCsp2-H13,5 y 14,0740 y 715Dbil

Disustituidos

VIBRACINENLACEmCM-1IntensidadORTOCsp2-H13,5740FuerteMETACsp2-H13,5-14,5740-690Fuerte y fuertePARACsp2-H12,5800Media

Cetonas

Aromticos

Alcoholes

cidos Carboxlicos

steres

Respuesta: 2- Butanol (sec-butanol)

Respuesta:CiclohexanoC6H12

Respuesta: 3-Pentin-1-ol C5H8O

Dibuje las seales correspondientes para cada uno de los siguientes compuestos:cido Lctico C3H6O3

Heptano C7H16

Ciclopentanona C5H8O

Acetonitrilo C2H3N

4-Penten-1-ol C5H10O

Propanol C3H8O