Modulo para IR y UV en Orga nica

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Ciencias Naturales

CHEM 2222

Espectroscopía de Infrarrojo y Ultravioleta -Visible

2.

ESPECTROSCOPÍA INFRARROJO

2.1.

INTRODUCCIÓN

Casi todos los compuestos que tengan enlaces covalentes, sean orgánicos o inorgánicos
absorben en la región infrarroja del espectro electromagnético.
Una radiación infrarroja, IR, es la parte del espectro electromagnético comprendida entre la
regiónvisible y la de microonda. La porción de mayor uso práctico para el químico orgánico se
extiende de 4000 a 650 cm-1 (2.5 – 15 µ; 1µ=1 micrón; 1 µm = 10-6).

Longitud de onda,  (cm)

FIGURA 2.1 Radiaciones que componen el Espectro Electromagnético.
De la figura 2.1 se observa la relación inversa entre la longitud de onda () y la frecuencia () de
la radiación de referencia siguiendo la ecuación2.1

FIGURA 2.2 Representación dimensional de una onda electromagnética.
La frecuencia se relaciona con la longitud de onda a través de la ecuación 2.1

 c Ec. 2.1



En la cual:
= longitud de onda, en cm
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c = velocidad de la luz= 3x1010cm/seg
= frecuencia, en ciclos/seg = hertz, Hz
Sin embargo, la frecuencia es directamente proporcional al cambio en energía (E ) de un fotón,
según la ecuación de Planck. (Ec. 2.2)
 E = h

Ec. 2.2

donde:
h = constante de Planck
= 6.62 x 10-34 joul/seg
= 1.58 x 10-34 cal/seg
Relacionando las ecuaciones 2.2 y 2.1 se obtiene la 2.3


 E = hc / 

Ec. 2.3

Por tanto, del espectroelectromagnético o haciendo los cálculos correspondientes podemos
concluir que la radiación de rayos cósmicos es la más energética, mientras que las ondas de radio
son las de mayor longitud de onda pero las de menor contenido energético.
2.2

EFECTO DE LAS RADIACIONES ENERGÉTICAS DEL ESPECTRO
ELECTROMAGNÉTICO SOBRE LAS MOLÉCULAS ORGÁNICAS

La tabla 2.1 resume el tipo de transiciones energéticas queproducen las radiaciones del espectro
electromagnético sobre una molécula orgánica.
TABLA 2.1 Efecto de las radiaciones electromagnéticas sobre las moléculas orgánicas.
____________________________________________________________
Región del Espectro
Transiciones Energéticas
____________________________________________________________
Rayos X
Ruptura de enlaces
Ultravioleta/Visible
ElectrónicasInfrarrojo
Cambios vibracionales
Microonda
Cambios rotacionales
Radiofrecuencia
Cambios en los estados de los espines
nucleares (RMN) y electrónicos ("ESR")
Por conveniencia, la radiación en la región vibracional del IR se acostumbra expresarla en la
unidad llamada números de onda (  ). Los números de onda se expresan en cm-1, y no son otra
cosa que los recíprocos de la longitud de onda expresadaen cm.
-1
(cm
)=

1
;
cm

E=

hc


= hc

Ec. 2.4


Esta unidad tiene la ventaja de ser directamente proporcional a la energía y puede ser transformada
de cm-1 a µ o viceversa, usando la siguiente relación expresada en la ecuación 2.5.
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-1
(cm
)=

2.3

104
cm

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Ec. 2.5

PROCESO DE ABSORCIÓN EN INFRARROJO

Cuando las moléculas absorben una radiación infrarroja se excitan a un estado energético de
mayor energía. Esta absorción de energía producirá un incremento en la amplitud de los modos
vibracionales de los enlaces en la molécula . Sin embargo, no todos los enlaces en la molécula
serán capaces de absorber energíainfrarroja. El enlace debe presentar un cambio en su momento
dipolar eléctrico a medida que la radiación va siendo absorbida para que la absorción pueda
ser activa en IR y por tanto podamos observarla en el espectro. Como consecuencia los enlaces
simétricos no son activos en IR y entre estos, los alquenos simétricos alrededor del doble enlace
( C=C ) y los alquinos con el triple enlace dentro de la...