Espectroscopia

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ESPECTROSCOPIA DE ABSORCION MOLECULAR EN EL INFRARROJO. 99

TEMA 9. ESPECTROSCOPIA DE ABSORCION EN EL INFRARROJO
1.-Introducción
2.-Diferentes tipos de vibraciones moleculares
3.-Modelos vibracionales
4.-Vibraciones fundamentales
5.-Vibraciones secundarias
6.-Instrumentación
6.1.-Fuente de radiación
6.2.-Sistema óptico de dispersión
6.3.-Sistemas de detección.
7.- Espectrofotómetrosinfrarrojos
8.-Preparación de las muestras. Cubetas portamuestra
9.-Aplicaciones analíticas
10.-Bibliografía.

1.-Introducción
La zona de radiación infrarroja del espectro electromagnético está limitada por las
regiones del espectro visible y del microondas. Como se muestra en la tabla 9.1, se distinguen
tres zonas, siendo la del infrarrojo medio la que hasta el momento actual tiene mayoraplicación
analítica.

Tabla 9.1. Zonas espectrales infrarrojas
DENOMINACION

INTERVALO ⎯ν (cm-1)

INTERVALO λ (µm)

INFRARROJO PROXIMO

12500-4000

0,8-2,5

INFRARROJO MEDIO

4000-660

2,5-15,15

INFRARROJO LEJANO

660-50

15,15-200

Las moléculas no son asociaciones rígidas de átomos; a temperatura normal, los átomos
unidos por un enlace de constante de fuerza k estánen continuo movimiento vibratorio sobre
sus posiciones de equilibrio, lo que determina unos niveles de energía vibracional en la
molécula.

ESPECTROSCOPIA DE ABSORCION MOLECULAR EN EL INFRARROJO. 100

La radiación electromagnética infrarroja tiene una energía que no es suficiente para
producir transiciones electrónicas; sin embargo, su energía es similar a las pequeñas diferenciasenergéticas entre los distintos estados vibracionales y rotacionales existentes en la mayoría de
las moléculas.
La espectroscopia de absorción en el infrarrojo tienen su origen en las vibraciones
moleculares. El espectro de infrarrojo de una molécula se obtiene como resultado de medir la
intensidad de una radiación exterior absorbida, para cada longitud de onda, que hace posible la
transición entredos niveles de energía vibracional diferentes. Cada una de estas absorciones
características de energía se corresponde con un movimiento vibracional de los átomos en la
molécula.

2.-Diferentes tipos de vibraciones moleculares
En moléculas sencillas es posible definir el tipo de vibraciones que tienen lugar entre
los distintos átomos enlazados e identificar la radiación electromagnética quees absorbida para
modificar su estado vibracional. En moléculas complejas esta posibilidad es más difícil tanto
por el elevado número de vibraciones como por las interacciones entre los distintos centros
vibracionales que se producen.
Hay dos clases de vibraciones básicas o fundamentales, de tensión o alargamiento y
de deformación o flexión, figura 9.1

Figura 9.1. Tipos de vibracionesmoleculares. + indica movimiento desde el plano de la
página hacia el lector; - indica movimiento desde el plano de la página alejándose del
lector
Las vibraciones de tensión producen un cambio continuo de la distancia entre los
átomos sin abandonar el eje de enlace.

ESPECTROSCOPIA DE ABSORCION MOLECULAR EN EL INFRARROJO. 101

Las vibraciones de deformación o flexión se caracterizan por uncambio en el ángulo
de dos enlaces y se clasifican en cuatro tipos, de tijera, de oscilación en el plano o balanceo,
de sacudida fuera del plano o cabeceo y de torsión fuera del plano o trenzado.
En la moléculas de más de tres átomos, además de las vibraciones descritas, puede
producirse interacciones o acoplamientos que dan lugar a cambios en las características de las
vibraciones.3.-Modelos vibracionales
Las características de una vibración atómica de tensión en una molécula biatómica son,
en principio, similares a un modelo mecánico consistente en dos masas unidas por un muelle,
(oscilador armónico). Para iniciar el desarrollo se considera la vibración de una masa unida a un
resorte que cuelga de un objeto inmóvil, la energía potencial para un desplazamiento de la masa...
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