INFRARROJO

E = h·ν = h·c/λ

La energía de la luz infrarroja es adecuada para provocar vibraciones en las moléculas orgánicas

1.- INTRODUCCIÓN

700 a 2500nm NIR 2500 a 15000 15000 a 25000nm FIR

Molécula con N átomos 3 N grados de libertad

6 grados de libertad se deben a traslación y rotación

3 N – 6 son los grados de libertad debidos a vibración

(3N-5) si la molécula es lineal

¿De cuántas maneras diferentes puede vibrar una molécula?: Modos de vibración

TENSIONES FLEXIONES

2.- VIBRACIONES MOLECULARES

Tipos de vibraciones

Tensión simétrica Tensión asimétrica Deformación simétrica en el plano.

Movimiento de tijera.

Deformación asimétrica en el plano.

Movimiento de balanceo.

Deformación simétrica fuera del plano.Movimiento de torsión.

Deformación asimétrica fuera del plano.Movimiento de aleteo.

Los enlaces covalentes hay que entenderlos como “muelles” que unen masas y que, en consecuencia, pueden vibrar con una frecuencia natural que depende de las características elásticas de ese “muelle” (k; constante elástica en términos físicos) y las masas que une (µ; masa reducida)

1. Las bandas vibracionales de muchos grupos funcionales aparecen a longitudes de onda características.

2. El espectro en su conjunto constituye un criterio inequívoco para acercarse a la identificación de una molécula.

¿Por qué es útil la espectroscopía de infrarrojo?

¿Con qué frecuencia vibran los enlaces?

De 4000 a 2900 cm-1 : Tensión de C-H, O-H y N-H

De 2500 a 2000 cm-1 : Tensión de triples enlaces y dobles enlaces acumulados.

De 2000 a 1500 cm-1 : Tensión de C=O, C=N y C=C.

De 1500 a 600 cm-1 : Zona de la huella dactilar (Flexión de enlaces CH,CO,CN,CC, etc..)

ZONAS DEL ESPECTRO IR DONDE APARECEN ABSORCIONES CARATERISTICAS DE ALGUNOS GRUPOS ATOMICOS

Huella dactilar (600-1450)

Grupo de frecuencias (4000-1450) Regiones

¿Cómo es un espectro de infrarrojo?

3.- EL ESPECTRO DE INFRARROJO, gráfica que representa la transmitancia de una sustancia a diferentes λ (µ) ο νλ (µ) ο νλ (µ) ο νλ (µ) ο ν en cm-1

complementación

600-500 C-I 1850-1740(2)Anhidridos

800-560 C-Br1815-1785 -COCl

780-580 C-Cl1690-1630 Amidas

1400-1000 C-F 1780-1760 γ-lactonas

1370-1300 1180-1140

Sulfonamidas y sulfonatos1750-1735 δ-Lactonas

1350-1300 1150-1100

sulfonas1750-1715 Esteres α,β-insaturados

1070-1010 S=O 1750-1735 Esteres

1650-1500 1400-1250

NO21725-1700 Ácidos carboxílicos

1690-1480 C=N-1780-1760 Ciclobutanonas

3500-3300 NH 1750-1740 Ciclopentanonas

~ 1950 C=C=C 1715-1660 Aldehídos y cetonas α,β-insaturados

~ 2150 -N=C=S 1740-1720 Aldehídos

~ 2270 -N=C=O 1725-1700 Cetonas

~ 2250 -C ≡ N 3600 OH (sin enlace de hidrógeno)

2300-2100 -C ≡ C-3100-3200 OH (enlace de hidrógeno)

NUMERO DE ONDA (cm-

1)GRUPO FUNCIONAL

NUMERO DE ONDA (cm-1)

GRUPO FUNCIONAL

Espectro IR del formaldehido

Tensión asimétrica C-H Tensión simétrica C-H Tensión C-O Flexión C-H Flexión C-H Flexión C-H

asymmetric stretch symmetric stretch C=O stretch CH2 scissoring CH2 rocking CH2 wagging

MODOS DE VIBRACIÓN

4.- INTERPRETACIÓN DE UN ESPECTRO IR

carbon-oxygen double, C=O (1680-1750)carbon-oxygen single, C-O (1000-1300)oxygen-hydrogen, O-H (2500-3300)carbon-hydrogen, C-H (2853-2962)carbon-carbon single, C-C (H.dact)Ácido etanoico

Etanol

O-H en los alcoholes 3230-3550 cm-1

C-H 3000 cm-1

C-O 1000-1300 cm-1

Etanoato de etilo

C-H C=O

1740 cm-1

C-O

1000-1300 cm-1

Propanona

C=O

1740 cm-1

No hay enlace C-O

Ojo con las interpretaciones en la zona de huella dactilar

Muy parecido al del éster, etanoato de etilo

Ácido 2-hidroxipropanoico (ácido láctico)

O-H ácido

2500-3300

O-H cadena

3230-3550

C=O

1740 cm-1

1-aminobutano

N-H

3100-3500

Doble depresión típica de amina primaria

C-H

5.- EJEMPLOS