27 Ene
Absorción de Radiación Infrarroja
En una molécula, los átomos no ocupan posiciones fijas sino que vibran dentro de un determinado espacio. Estos cambios de posición de los elementos de una molécula no pueden realizarse de manera discontinua sino que requieren la absorción de cierta cantidad de energía (región del infrarrojo).
Vibraciones entre los átomos de una molécula:
- Vibraciones de valencia (tensión o elongación)
- Vibraciones de deformación (torsión, flexión o tijera)
Este movimiento de los átomos de molécula poliatómica puede descomponerse en vibraciones independientes llamadas normales de acuerdo con los grados de libertad.
Cada modo de vibración tiene asignada una frecuencia que corresponde a una banda de absorción en la región infrarroja.
No todas las vibraciones posibles se pueden detectar en forma de radiaciones infrarrojas; de esta forma sólo se perciben aquellas que implican un cambio en su momento dipolar.
Descripción de la técnica
La técnica consiste en analizar la radiación infrarroja que es absorbida al atravesar esta un compuesto dado, de tal manera que el espectro infrarrojo registra la radiación transmitida frente a la frecuencia de la radiación incidente. Para que las moléculas absorban radiación IR que induzcan vibración en los enlaces, debe existir un cambio en el momento dipolar de la molécula y sus vibratos. Las vibraciones en el IR son más fuertes cuanto mayor sea el cambio en el momento dipolar (C-O más fuerte que C-C).
La frecuencia de las fuerza de las vibraciones se obtiene mediante la ley de Hooke:
ν = (1/ 2πc)√(k/μ)
- ν : frecuencia de vibración (cm-1)
- μ : masa reducida de los átomos (g): μ = m1 ·m2 /(m1 + m2)
- k : constante de fuerza relacionada con la fuerza de disociación del enlace, o fuerza de enlace.
La radiación registrada debe ser solamente la originada por los movimientos vibracionales de las moléculas presentes en la sustancia objeto de estudio. Para ello, se ha de considerar:
- Preparar la muestra, en forma de pastilla, mezclada en muy poca proporción con KBr (anhidro). El portamuestras también ha de ser transparente a la radiación IR
Los espectrofotómetros de IR van equipados de una doble fuente, una atraviesa la muestra y otra una referencia, de modo que se puede eliminar el ruido de fondo debido a H2O o CO2.
El modo de preparación de la muestra es muy importante para la obtención de un registro de alta calidad, el cual depende de:
- Utilizar un diluyente, KBr, transparente a la radiación IR de alta calidad.
- Preparar una pastilla lo más delgada y homogénea posible.
- El grosor de la pastilla dependerá de la cantidad de muestra utilizada y de la presión aplicada en su preparación.
- La transmisión de radiación a través de la pastilla es función de una relación óptima compuesto/diluyente.
Interpretación de los espectros
Los espectros registrados mediante la técnica IR exhiben una serie de bandas o picos que nos proporcionan información relativa a la sustancia estudiada.
La frecuencia a la que aparecen las bandas es característica de los diversos modos de vibración de las moléculas/enlaces contenidas en la sustancia.
En caso de tratarse de un compuesto nuevo, y en general a la hora de identificar un espectro de infrarrojos, se ha de proceder del modo siguiente:
- Observar la forma de las bandas espectrales:
- Muy aguda ⇒ Compuesto aromático
- Banda ancha ⇒ Grupos inorgánicos
- Muy anchas ⇒ Grupos enlace-hidrógeno
- Chequear la región entre 1600 y 2800 cm-1, en la cual cualquier pico es de interés para la conocer el compuesto.(Por ejemplo, C=O: 1700 cm-1 y C≡N: 2050 cm-1).
- La región cercana a 3000 cm-1.
- Grupos hidroxilo ⇒ bandas claras y anchas a 3500 cm-1.
- Aminas ⇒ fuertes picos a 3300 cm-1.
- Alquino terminales ⇒ bandas agudas y débiles a 3200 cm-1.
- Alquenos ⇒ bandas moderadas a 3100 cm-1.
- Si el compuesto posee funcionalidades aromáticas, se ha de chequear la región de flexión entre 650 – 850 cm-1.
- Reconocer los grupos insaturados neutros unidos a metales, que tienden a aparecer a frecuencias más bajas que en los compuestos libres.
Ejemplo: el triple enlace CO suele aparecer a 2100 cm-1. En carbonilos metálicos, sin embargo, la frecuencia es mucho más baja debido a la donación de electrones del metal hacia los orbitales antienlazantes del carbonilo.
Espectro de Absorción Ultravioleta o Visible
La espectroscopia ultravioleta-visible es un tipo de espectroscopia de absorción en la que se ilumina una muestra con rayos electromagnéticos de varias longitudes de onda en el rango ultravioleta (UV) y visible (VIS). Según la sustancia, la muestra absorbe parcialmente los rayos de luz ultravioleta o visible.
La espectrofotometría UV-visible es una técnica analítica que permite determinar la concentración de un compuesto en solución. Se basa en que las moléculas absorben las radiaciones electromagnéticas y a su vez que la cantidad de luz absorbida depende de forma lineal de la concentración.
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