Espectrofotemetria

ESPECTROSCOPIA INFRARROJA

EL ESPECTRO ELECTROMAGNETICO

Cuando una molécula absorbe energía de una radiación electromagnética, puede sufrir varios tipos de excitación:

- excitación electrónica
- excitación rotacional
- excitación que induce cambios del spin nuclear
- excitación de deformación de enlace
- iónización

Todas estas absorciones aparecen en regiones diferentes delespectro electromagnético, ya que cada modo de excitación requiere una cantidad específica de energía (tabla 1)

Cuando una molécula absorbe radiación electromagnética y pasa de un estado de baja energía a otro de energía mayor, la frecuencia de la radiación absorbida viene dada por la ecuación:



E es la energía absorbida,  es la frecuencia de la radiación electromagnética y h es la constantede Planck = 6,624. 10-27erg.s. La energía también se puede expresar en función de la longitud de onda de la radiación con la ecuación:



Siendo  la longitud de onda y c la velocidad de la luz. En el espectro se utiliza el inverso de la longitud de onda en cm-1 para señalar la posición de las bandas de absorción, ya que sus valores numéricos son de manejo más cómodo.

Las regionesultravioleta e infrarroja están divididas en varias subregiones, como se observa en la tabla anterior. La energía de excitación es inversamente proporcional a la longitud de onda, por lo que las radiaciones de menor energía corresponden a las de mayor longitud de onda.

Las radiaciones de longitudes de onda más corta que la ultravioleta pueden llegar a ionizar moléculas e incluso producirtransformaciones nucleares.

Cada tipo de excitación requiere una cantidad de energía determinada, ya que todos estos fenómenos están cuantizados. Por lo tanto, para que ocurra una transición determinada se absorbe energía de un longitud de onda característica.

La interpretación de un espectro de absorción se basa en la asignación de energías de absorción a ciertos detalles estructurales de la molécula.ESPECTROS INFRARROJOS

De las tres zonas del espectro infrarrojo, la región comprendida entre 2,5 y 16 m (4000 a 625 cm-1) es la utilizada en química orgánica para el estudio estructural de las moléculas.

En la figura 1 se representa un esquema de un espectrofotómetro sencillo. El rayo de referencia tiene la misma intensidad que el rayo incidente esto nos permite conocer la intensidad dela radiación que entra en el tubo de muestra. La diferencia entre la intensidad del rayo de referencia y la del rayo transmitido mide la cantidad de radiación absorbida. La frecuencia de la radiación varía automática y continuamente por medio de un monocromador. Las intensidades relativas de los rayos de referencia y transmitidos se comparan en el fotómetro y en el registro aparece el % detransmisión en función del número de onda.

En los espectros infrarrojos se registra el porcentaje de luz transmitida no el de luz absorbida por lo que los máximos de absorción aparecen como mínimos en el registro gráfico. En muchas partes del espectro la transmitancia es aproximadamente del 100 % lo que indica que la molécula es transparente a radiaciones de dichas frecuencias. La figura 2 reproduceel espectro IR del n-hexano. Se observan fuertes bandas de absorción a 2900 y 1450 cm-1 que corresponden a las vibraciones de tensión y deformación de los enlaces C - H. Estas bandas no son picos agudos porque los niveles de energía vibracionales llevan asociados un cierto número de niveles rotacionales que ensanchan las bandas.

Las diferentes combinaciones de masas atómicas y energías deenlaces constituyen sistemas que vibran a diferentes frecuencias cuando la molécula absorbe radiación electrómagnética.

Los diferentes movimientos vibracionales del átomo en la misma molécula producen absorción a diferentes números de onda. Consideremos por ejemplo la molécula de agua. Los dos hidrógenos no vibran independientemente, sino con movimientos acoplados como los de dos péndulos que...