TEMA 5 QO

TEMA 5

ESPECTROSCOPÍA

ORIGEN DEL PROBLEMA
Durante el siglo XIX, antes que existieran las técnicas analíticas actuales, el
químico orgánico podía determinar la fórmula molecular de una sustancia pura a
partir de su composición centesimal

Durante el siglo XX se empezaron a utilizar técnicas analíticas
que se basaban en la interacción de la luz con la materia

La comparación entre la luzincidente y la transmitida
proporciona información de las características de la muestra
analizada

Energía
luz

RADIACIÓN

EFECTO

Rayos X y
cósmicos

Ionizaciones de las moléculas

UV-Visible

Transiciones electrónicas entre
los orbítales atómicos y
moleculares

Infrarrojo

Deformación de los enlaces
químicos

Microondas

Rotaciones de los enlaces
químicos

Radiofrecuencias

Transiciones de spínelectrónico
o nuclear en los átomos de la
molécula.

TÉCNICA
ESPECTROSCÓPICA

INFORMACIÓN OBTENIDA

Rayos X

Estructura total de la molécula incluida la
estereoquímica de la misma a partir de las
posiciones relativas de los átomos.

Ultravioleta-Visible

Existencia de cromóforos y/o conjugación en la
molécula a partir de las absorciones observadas.

Infrarrojo

Grupos funcionales a partir de lasabsorciones
observadas.

Espectrometría de
masas (*)

Formula molecular y subestructuras a partir de los
iones observados.

Resonancia magnética
nuclear

Grupos funcionales, subestructuras,
conectividades, estereoquímica, etc… a partir de
datos de desplazamiento químico, áreas de los
picos y constantes de acoplamiento observadas.

ESPECTROSCOPÍA
ULTRAVIOLETAVISIBLE

ESPECTROSCOPÍA
INFRARROJAESPECTROGRAFÍA DE MASAS

ESPECTROSCOPÍA
RESONANCIA
MAGNÉTICA
NUCLEAR

ESPECTRO DE MASAS

Tubo analizador curvado sobre el
que existe un fuerte campo
magnético La curvatura de la
trayectoria depende de la masa y de
la carga del ión (m/z)

Los impactos son
transformados en un
espectro de masas.
Escala 12C
Bombardeo de la muestra con
una corriente de electrones a
alta velocidad

Toda carga eléctrica enmovimiento dentro de un campo magnético se ve sometida a
una fuerza:
F=q.(vxB)
Como la fuerza siempre es perpendicular a la velocidad y constante, la trayectoria
será una circunferencia de radio:
R = m.v /(q.B)

1.- EL ESPECTRO DE MASAS DE LOS ELEMENTOS.
Elementos monatómicos
Se obtienen tantas señales como isótopos tiene el elemento. La intensidad de la
señal está relacionada con la abundanciadel isótopo
Espectro del boro
boro­10

23

boro­11

100

Abundancia de
isótopos en la
escala 12C

El boro tiene dos isótopos (B-10 y B-11)
¿en qué abundancias?
19 y 81 % respectivamente
¿Cuál es la masa atómica
relativa del boro?

Ar 

(23·10)  (100·11)
10,8
123

Elementos que forman moléculas
Aunque el cloro tiene dos isótopos 35Cl y 37Cl con
abundancia relativa 3 a 1, su EM no es el de laderecha

El ión molecular
puede
romperse

El paso de las moléculas Cl2 por la cámara de
ionización produce un ión molecular Cl 2+

Si el ión molecular
no se rompe

Posibles combinaciones
de masas
35 + 35 = 70
35 + 37 = 72
37 + 37 = 74

Señal típica
de un átomo
de cloro

Abundancia

9
6
1

Señal típica de
una pareja de
átomos de cloro

2.- EL ESPECTRO DE MASAS DE LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS.
2.1.- Origende los fragmentos
El la cámara de ionización se forma el ión
molecular M+
El ión molecular es inestable y en muchas
ocasiones se fragmenta

M·+ → X+ + Y·

Sólo las especies cargadas producen el EM

Pico base, la línea
más alta a la que
normalmente se le
asigna el valor 100.
Representa al inón
más común de
todos los que se
forman

Línea producida por
el ión molecular, el
mayor que pasa por
lamáquina

Reglas de fragmentación de los compuestos orgánicos
1ª REGLA: “Los enlaces Carbono-Carbono se escinden con preferencia
en los puntos de ramificación”. La carga positiva quedará sobre el
carbocatión más estable.

2ª REGLA: “Los enlaces dobles o sistemas de dobles enlaces (entre ellos los
aromáticos) favorecen la escisión de los enlaces arílicos y bencílicos”. La
carga positiva quedará...