Fisica Poemas

Estudio de un lubricante mediante
espectroscopia infrarroja
1. INTRODUCCIÓN.
1.1. Rango de frecuencias y Espectro de IR.
La región del Infrarrojo abarca una parte del espectro electromagnético que se encuentra
entre los 13000-10 cm-1 en unidades de Número de Onda ó 0.78-1000 µm en unidades
de Longitud de Onda (Figura 1). Normalmente la región utilizada para el análisis de
compuestosorgánicos se encuentra entre 4000-400 cm-1. Estas unidades pueden
interconvertirse mediante la siguiente expresión:
ν (cm-1) = 1/λ (µm) * 104

Figura 1. Región del espectro electromagnético.

Normalmente un espectro de infrarrojo se representa con el Número de Onda en el eje
de las “x” y con la Absorbancia o Transmitancia en el de las “y”.___________________________________________________________________ 1
Manuel Bilbao
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La Transmitancia se define como la relación entre la potencia radiante transmitida por
una muestra (I) y la potencia radiante incidente en la muestra (Io).
La Absorbancia es el logaritmo en base 10 de la reciproca de la Transmitancia.

A = log10(1/T) = -log10T = -log10(I/Io)

Figura 2. Relación entre absorbancia, transmitancia yconcentración.

Normalmente la Transmitancia proporciona un mejor contraste entre las banda fuertes y
débiles debido a que los rangos de Transmitancia se encuentran entre 0-100%T,
mientras que los rangos de Absorbancia van desde el infinito hasta cero.

1.2. Teoría de la absorción de radiación infrarroja.
A temperaturas superiores al cero absoluto todos los átomos que forman parte de lasmoléculas están en una vibración continua unos respecto a otros. Cuando la frecuencia
de una de estas vibraciones es igual a la frecuencia de una radiación IR específica que
incide sobre esa molécula, la molécula absorbe la radiación.
En la figura 3 se puede observar como se absorbe solo parte de la radiación IR (E2)
mientras que el resto pasa inalterada (E1 y E3).___________________________________________________________________ 2
Manuel Bilbao
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Figura 3. Energía IR absorbida por un enlace C-H.

Una molécula posee múltiples grados de vibración, pero generalmente unos pocos son
importantes o detectables. Los tipos fundamentales de vibración son el alargamiento
(stretching) y el plegado (bending) (Figura 4).

Figura 4. Tipos más comunes devibraciones en una molécula (metileno) detectable
mediante IR.

Normalmente, las vibraciones no suelen venir de forma individual, sino que también se
producen movimientos rotacionales. Debido a esto se producen bandas anchas en vez de
picos estrechos.
En la figura 5 se puede observar la región del IR en la cual absorben los diferentes
grupos funcionales orgánicos.___________________________________________________________________ 3
Manuel Bilbao
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Figura 5. Banda de absorción en el IR por grupo funcional.

Mediante esta técnica se puede obtener una información muy útil sobre la presencia de
ciertos grupos funcionales que están presentes en las moléculas.

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2. INSTRUMENTACIÓN.
2.1. Espectrofotómetros Dispersivos.
Normalmente, un espectrofotómetro de IR (Figura 6) consiste en tres elementos básicos:
-

Fuente de radiación. Produce radiación continua.

-

Monocromador. Es utilizado para dispersar el espectro de la radiación para
proporcionar una serie de bandas de energía electromagnética de una longitud de
onda y frecuenciadeterminadas.

-

Detector. Existen dos tipos fundamentalmente: Detectores térmicos y de fotones.

Figura 6. Diagrama de un espectrofotómetro de IR.

En estos equipos la radiación pasa a través de la muestra y es dispersada por el
Monocromador en las diferentes frecuencias. Seguidamente el rayo llega al detector, el
cual genera una señal eléctrica que procesa un ordenador.

2.2....