Microscopio

ESPECTROSCOPÍA UV Y VISIBLE
• • • • • • • Transiciones UV & electrónicas Rangos útiles & observaciones Estructura de bandas Instrumentación & Espectros Ley de Beer-Lambert Aplicación de UV-spec Calibración

WILLFRAND PEREZ U.
BY NANDESH V. PINGALE.

Radiación Electromagnética
 La Radiación se absorbe y se emite en fotones. La

característica definitiva de un fotón es que su energía nose puede dividir en partes pequeñas.  La energía de cada fotón está definida por su frecuencia () o longitud de onda () o número de onda (w) Efotón = h = hc/ = hc (w)  En estas formulas aparecen dos constantes h = 6.63 x 10-34 J s (contante de Planck) c = 3.00 x 108 m s-1 (velocidad de la luz)  Número de onda (w) = 1/

Espectroscopía UV

I.

Introducción A. Radiación UV yexcitaciones electrónicas 1. La diferencia en energía entre los orbitales moleculares de enlace, no enlace y anti-enlace están en el rango 125-650 kJ/mol 2. Esta energía corresponde a la radiación EM en la región (UV), 100-350 nm, y la región visible (VIS) 350-700 nm del espectro
Para comparación, retomemos el espectro EM:

3.

Rayos g Rayos X

UV

IR

m-ondas

Radio

Visible

4.Utilizando el IR observamos transiciones vibracionales con energías de 8-40 kJ/mol a longitudes of 2,500-15,000 nm
Para propósitos de esta discusión, nos referiremos a la espectroscopía UV y VIS como UV

5.

Espectroscopía UV

I.

Introducción B. Transiciones electrónicas observadas 1. La transición de energía más baja (y la que se observa con más frecuencia por UV) comúnmente es de un electróndesde el HOMO hasta el LUMO
2. Para cualquier enlace (par de electrones) en una molécula, los orbitales moleculares son una mezcla de los orbitales atómicos contribuyentes; para cada orbital de enlace “creado” de esta mezcla (s, p), hay un orbital anti-enlace correspondiente simétricamente de energía mayor (s*, p*) Los orbitales ocupados de energía más baja regularmente son s y el orbitalanti-enlace s* correspondiente es de energía más alta

3.

4.

Los orbitales p son de energía algo mayor y su orbital anti-enlace complementario es algo menor en energía que el s*
Los pares no compartidos se encuentran a la energía del orbital atómico original, a menudo esta energía es mayor que p o s (como no se forma enlace, no hay beneficio de energía)

5.

Espectroscopía UV

I.Introducción B. Transiciones electrónicas observadas 6. Representación gráfica

s* p* Energía Orbital atómico

Niveles desocupados

n

Orbital atómico Niveles ocupados

p

s Orbitales moleculares

Espectroscopía UV

I.

Introducción B. Transiciones electrónicas observadas 7. A partir del diagrama orbital molecular, varias transiciones electrónicas posibles pueden ocurrir, cada unacon energía relativa diferente:

s* p* Energía
s s p s* p* p* s* p* alcanos carbonilos cmpts. insaturados halógenos, O, N, S carbonilos

n

n

p
s

n

Espectroscopía UV

I.

Introducción B. Transiciones electrónicas observadas 7. Aunque el espectro UV se extiende por debajo de 100 nm (alta energía), el oxígeno en la atmósfera no es transparente por debajo de 200 nm 8.
9.

Serequiere un equipo especial para estudiar el UV vacío o lejano
Los espectros UV rutinarios en orgánica se recogen típicamente entre 200-700 nm

10. Esto limita las transiciones que se pueden observar:
s s p s* p* p* s* p* alcanos carbonilos cmpts. insaturados halógenos, O, N, S carbonilos 150 nm 170 nm 180 nm 190 nm 300 nm √ √ - si se conjuga!

n n

Espectroscopía UV

I.

IntroducciónC. Estructura de bandas 1. A diferencia del IR (o NMR), donde pueden haber más de 5 picos resolubles a partir de los que se puede dilucidar la información estructural, el UV tiende a dar bandas anchas y superpuestas
2. Parecería que ya que los niveles de energía electrónicos de una muestra pura deberían estar cuantizados se observarían bandas finas y discretas – este es el caso para el espectro...