Espectroscopia de absorcion en el infrarrojo

Espectroscopia de absorción en el infrarrojo

La región del infrarrojo del espectro abarca la radiación con números de onda comprendidos entre 12.800 y 10 cm -1, que corresponden a longitudes de onda de 0,78 a 1.000µm 1. Tanto desde el punto de vista de las aplicaciones como de la instrumentación, es conveniente dividir el espectro infrarrojo en tres regiones denominadas infrarrojo cercano,medio y lejano.
Las técnicas y las aplicaciones de los métodos basados en cada una de las tres regiones del espectro infrarrojo difieren considerablemente

Teoría de la espectrometría de absorción en el infrarrojo

Los espectros de absorción, emsión y reflexión en el infrarrojo, de especies moleculares, se pueden explicar asumiendo que todos son el resultado de los distintos cambios energéticosproducidos en las transiciones de las moléculas de unos estados de energía vibracionales y rotacionales a otros.

Cambios en el dipolo durante las vibraciones y las rotaciones

La radiación en el infrarrojo no es lo suficientemente energética para producir la clase de transiciones electrónicas que se dan cuando la radiación es ultravioleta, visible y de rayos X. La absorción de radiación enel infrarrojo se limita así, en gran parte, a especies moleculares para las cuales existen pequeñas diferencias de energía entre los distintos estados vibracionales y rotacionales.
Para absorber radiación en el infrarrojo, una molécula debe sufrir un cambio neto en el momento dipolar como consecuencia de su movimiento de vibración o de rotación. Solo en estas circunstancias, el campo eléctricoalterno de la radiación puede interaccionar con la molécula, y provocar cambios en la amplitud de alguno de sus movimientos.
El momento dipolar

Transiciones rotacionales

La energía necesaria para provocar un cambio en los niveles rotacionales es muy pequeña y corresponde a radiaciones de 100cm-1 o menores. Dado que los niveles rotacionales están cuantizados, la obsorción por los gases en laregión del infrarrojo lejano se caracteriza por líneas discretas bien definidas. En los líquidos o los sólidos los choques e intaracciones entramoleculares causan el ensanchamiento de las líneas originado un espectro continuo.

Transiciones vibracionales/rotacionales

Los niveles de enrgía vibracionales también están cuantizados, y para la mayoría de las moléculas las diferencias de energíaentre los estados cuantizados corresponden a la región del infrarrojo medio. El espectro infrarrojo de un gas consta, por lo general, de una serie de líneas muy próximas entres sí, debido a la existencia de varios estados energéticos rotacionales para cada estado vibracional. Por otra parte en los sólidos y en los líquido la rotación está muy restringida; en este tipo de muestras, las líneas discretasvibracionales/rotacionales desaparecen, quedando sólo los picos vibracionales algo ensanchados.

Tipos de vibraciones moleculares

Las posiciones relativas de los átomos en una molécula no son exactamente fijas, sino que fluctúan continuamente como consecuencia de una multitud de tipos de vibraciones y rotaciones diferentes alrededor de los enlaces en la molécula. Para una molécula sencilladiatómica o triatómica es fácil definir el número y la naturaleza de tales vibraciones, y relacionarlas con las energías de absorción. Sin embargo, en el caso de las moléculas poliatómicas se hace dificil, si no imposible, un análisis de esta clase, no sólo a causa del gran número de centros de vibración que presentan las moléculas grandes, sino también por las interacciones que aparecen entrealgunos de estos centros y que se deben tener en cuenta.
Pueden distinguirse dos categorías básicas de vibraciones: de tensión y de flexión. Una vibración de tensión supone un cambio continuo en la distancia interatómica a lo largo del eje del enlace entre dos átomos. Las vibraciones de flexión se caracterizan por un cambio en el ángulo entre dos enlaces y son de cutro tipos: de tijereteo, de...