- Espectroscopia de UV-Vis e Infrarrojo

8/17/2019 - Espectroscopia de UV-Vis e Infrarrojo

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Espectroscopia de UV-Vis y

Espectroscopia de Infrarrojo

Gisela León Colón Ph. D.

UPR-Bayamón

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MARCIA BALAGUERA-GELVES

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Espectroscopia y el Espectro

Electromagnético

• Espectroscopia – el estudio de la

interacción de la materia y la radiación

electromagnética.

• Existen distintos tipos de radiación

electromagnética, estos se distinguen por

el rango en frecuencia o en largo de onda.




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El Espectro Electromagnético




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Espectroscopia

• Cada tipo de radiación se estudia de

modo distinto y de su interacción con la

materia se puede sacar distintainformación.

UV-Vis – sistema !

IR – grupos funcionales

RMN – esqueleto de carbono e hidrógeno




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Relaciones de Energía

Energía (E)

Frecuencia( !)

Largo de Onda (")

E = h !

! = c/"

E = hc/"

c = velocidad de la luz

3.00 x 108 m/s

h = constante de Plank

6.63 x 10-34

J.s




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Espectroscopia deUltravioleta y Visible




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Ultravioleta - Visible

• Las absorciones en esta región nos

proveen información sobre dobles enlaces

conjugados.• La luz Ultravioleta- Visible tiene la

suficiente energía para llevar a cabo una

transición electrónica, es decir para

promover (excitar) un electrón de unorbital molecular a otro de mas alta

energía .




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Transiciones Electrónicas

• Dependiendo de la

energía necesaria para

llevar a cabo la transición

será el largo de onda a elcual absorbe el

compuesto, según la

ecuación E = hc/".

• La energía está

cuantizada, es decir, quesolo puede tomar

determinados valores

discretos y no un rango

continuo de valores.

E n e

r g i a

! Orbital Molecular Enlazante

" Orbital Molecular Enlazante

Orbital Molecular No Enlazante

!* Orbital Molecular Anti Enlazante

"* Orbital Molecular Anti Enlazante

Transicion "

"

#

Transicion n "#




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Modelo de un Espectrómetro de

UV-Vis




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Espectro

• En un espectro de absorción se pasa un

flujo continuo de radiación a través de la

muestra, luego se analiza para determinarcuales longitudes de onda fueron

absorbidas.

• Banda de Absorción – Lugar donde sale el

“pico” , que es donde el compuestoabsorbió energía. Se reporta el "max y el

coeficiente de absortividad molar.




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Espectro




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Espectro




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Cromóforo• La parte de la molécula que absorbe luz

ultravioleta o visible.O O O

O

Estos compuestos

tendrán un "max similar

porque el cromóforo es el

mismo.




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Ley de Beer-Lambert

A = #cl

A = absorbancia de la muestra = log Io/I

Io = Intensidad de la radiación inicialI = Intensidad de la radiación final

c= concentración de la muestra enmoles/litro

l = largo de la celda en cm

"= absortividad molar en l/cm . moles




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El Efecto de la Conjugación

• Mientras mas dobles enlaces conjugados

tenga un compuesto, mas alto será el

largo de onda de la absorción de las

transiciones n !* y

! !*. Esto es así porque la diferencia

en energía entre los niveles es menor.

• Los compuestos coloreados usualmente

caen dentro de esta categoría.




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• Caroteno (455 nm) – naranja - presente en

las zahahorias

• Licopeno (474 nm) – rojo – presente en el

tomate




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El Espectro Visible y el Color

verdevioleta380-420 y 610-700

AzulNaranja540-650

PurpuraVerde480-610

Rojo Azul-verde440-560

Naranja Azul380-500

Amarillo Azul-violeta380-460

Color

Observado

Color

absorbido

Largo de Onda de

Absorción (nm)




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Espectroscopia deInfrarrojo




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Consecuencias en las moléculas

de la radiación en distintos rangos

•




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Largo de Enlace

• El largo de enlace que se informa para

cada tipo de enlace covalente, realmente

es el largo promedio, porque los enlaces

están constantemente alargándose y

encogiéndose como un resorte. Para que

la molécula pueda hacer esto necesita

energía, particularmente energía en elrango de infrarrojo.




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Los “stretchings”

ocurren a lo largo de

la línea que une los

átomos. Los

“bendings” cambian

los ángulos de enlace.




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Espectrómetro de IR




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• Absorción de radiación en esta región por una

molécula orgánica típica resulta en la excitación

de los modos vibracionales, rotacionales y de

doblamiento, mientras que la molécula semantiene en su nivel electrónico raso. Asimetría

molecular es un requerimiento para la excitación

por radiación infrarroja, moléculas

completamente simétricas no muestranabsorbencias en esta región a menos que

transiciones asimétricas de estiramiento y

doblamiento sean posibles.




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Espectro de IR

• Cuando pasamos radiación de Infrarrojo por una

muestra esta absorberá energía en el largo de

onda correspondiente a la energía necesaria

para excitar los modos vibracionales yrotacionales, cuado eso sucede la absorción se

registra como una banda y disminuye el % de

transmitancia. El largo de onda se reporta en

µm o como número de onda que es 1/" cuando" esta en cm. Este es el modo mas común de

registrarse.




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Espectro de IR

• La región activa en IR esta entre 4,000 y600 cm-1 . Esta se divide en dos regiones

– Región de Grupos Funcionales – Esta va de

4,000 a 1,400 cm-1. En esta región podemosidentificar los grupos funcionales presentesen la molécula. Cada grupo funcional tieneuna o mas absorciones que pueden ser

identificadas.- Región de Huella Digital – Esta región es tanindividual para una molécula como la huelladigital para los seres humanos.




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Frecuencias de Absorción

Comunes




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Frecuencias de Absorción

Comunes




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Intensidad de las Bandas de

Absorción• La intensidad de la absorción esta

asociada a que tan grande es el cambio

en momento dipolar, mientras mas grande

sea el cambio, mayor será la intensidad.

Por eso la vibración O-H es más intensa

que la C-H.

• La intensidad de la absorción tambiénestá asociada a la cantidad de enlaces

que absorben en esa frecuencia.




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Ley de Hooke

• La posición de la absorción va a estar

determinada por una ecuación derivada

de la ley de Hooke que describe un

resorte vibrando. Esta ecuación depende

de la fortaleza del enlace y las masas de

los átomos que lo forman. Según esta

ecuación mientras mas fuerte el enlace ymas livianos los átomos, la absorción será

a mas alta frecuencia.




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La Forma de las Bandas de

Absorción• La forma de las bandas es útil en la

identificación de los grupos funcionales.

Algunas son fuertes y otras débiles y

algunas son anchas y otras angostas.

• Por ejemplo

– -OH es ancha y fuerte

– -C=O es angosta y fuerte




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Vibraciones Inactivas

• Si la molécula es simétrica alrededor del

enlace que queremos observar no habrá

cambio en momento dipolar y por lo tanto no

habrá absorción.

Inactivo en IR




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Referencias

• http://orgchem.colorado.edu/hndbksupport

/irtutor/tutorial.html

• Organic Chemistry Paula Yurkanis Bruice5ta Ed., 2007.

• Organic Chemistry GrahamSolomons 9na

Ed., 2008.

• Organic Chemistry Francis Carey 6ta Ed.,

2006.

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