8/17/2019 - Espectroscopia de UV-Vis e Infrarrojo
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Espectroscopia de UV-Vis y
Espectroscopia de Infrarrojo
Gisela León Colón Ph. D.
UPR-Bayamón
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MARCIA BALAGUERA-GELVES
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Espectroscopia y el Espectro
Electromagnético
• Espectroscopia – el estudio de la
interacción de la materia y la radiación
electromagnética.
• Existen distintos tipos de radiación
electromagnética, estos se distinguen por
el rango en frecuencia o en largo de onda.
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El Espectro Electromagnético
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Espectroscopia
• Cada tipo de radiación se estudia de
modo distinto y de su interacción con la
materia se puede sacar distintainformación.
UV-Vis – sistema !
IR – grupos funcionales
RMN – esqueleto de carbono e hidrógeno
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Relaciones de Energía
Energía (E)
Frecuencia( !)
Largo de Onda (")
E = h !
! = c/"
E = hc/"
c = velocidad de la luz
3.00 x 108 m/s
h = constante de Plank
6.63 x 10-34
J.s
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Espectroscopia deUltravioleta y Visible
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Ultravioleta - Visible
• Las absorciones en esta región nos
proveen información sobre dobles enlaces
conjugados.• La luz Ultravioleta- Visible tiene la
suficiente energía para llevar a cabo una
transición electrónica, es decir para
promover (excitar) un electrón de unorbital molecular a otro de mas alta
energía .
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Transiciones Electrónicas
• Dependiendo de la
energía necesaria para
llevar a cabo la transición
será el largo de onda a elcual absorbe el
compuesto, según la
ecuación E = hc/".
• La energía está
cuantizada, es decir, quesolo puede tomar
determinados valores
discretos y no un rango
continuo de valores.
E n e
r g i a
! Orbital Molecular Enlazante
" Orbital Molecular Enlazante
Orbital Molecular No Enlazante
!* Orbital Molecular Anti Enlazante
"* Orbital Molecular Anti Enlazante
Transicion "
"
#
Transicion n "#
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Modelo de un Espectrómetro de
UV-Vis
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Espectro
• En un espectro de absorción se pasa un
flujo continuo de radiación a través de la
muestra, luego se analiza para determinarcuales longitudes de onda fueron
absorbidas.
• Banda de Absorción – Lugar donde sale el
“pico” , que es donde el compuestoabsorbió energía. Se reporta el "max y el
coeficiente de absortividad molar.
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Espectro
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Espectro
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Cromóforo• La parte de la molécula que absorbe luz
ultravioleta o visible.O O O
O
Estos compuestos
tendrán un "max similar
porque el cromóforo es el
mismo.
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Ley de Beer-Lambert
A = #cl
A = absorbancia de la muestra = log Io/I
Io = Intensidad de la radiación inicialI = Intensidad de la radiación final
c= concentración de la muestra enmoles/litro
l = largo de la celda en cm
"= absortividad molar en l/cm . moles
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El Efecto de la Conjugación
• Mientras mas dobles enlaces conjugados
tenga un compuesto, mas alto será el
largo de onda de la absorción de las
transiciones n !* y
! !*. Esto es así porque la diferencia
en energía entre los niveles es menor.
• Los compuestos coloreados usualmente
caen dentro de esta categoría.
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El Efecto de la Conjugación
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El Efecto de la Conjugación
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El Efecto de la Conjugación
• Caroteno (455 nm) – naranja - presente en
las zahahorias
• Licopeno (474 nm) – rojo – presente en el
tomate
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El Espectro Visible y el Color
verdevioleta380-420 y 610-700
AzulNaranja540-650
PurpuraVerde480-610
Rojo Azul-verde440-560
Naranja Azul380-500
Amarillo Azul-violeta380-460
Color
Observado
Color
absorbido
Largo de Onda de
Absorción (nm)
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Espectroscopia deInfrarrojo
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Consecuencias en las moléculas
de la radiación en distintos rangos
•
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Largo de Enlace
• El largo de enlace que se informa para
cada tipo de enlace covalente, realmente
es el largo promedio, porque los enlaces
están constantemente alargándose y
encogiéndose como un resorte. Para que
la molécula pueda hacer esto necesita
energía, particularmente energía en elrango de infrarrojo.
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Los “stretchings”
ocurren a lo largo de
la línea que une los
átomos. Los
“bendings” cambian
los ángulos de enlace.
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Espectrómetro de IR
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• Absorción de radiación en esta región por una
molécula orgánica típica resulta en la excitación
de los modos vibracionales, rotacionales y de
doblamiento, mientras que la molécula semantiene en su nivel electrónico raso. Asimetría
molecular es un requerimiento para la excitación
por radiación infrarroja, moléculas
completamente simétricas no muestranabsorbencias en esta región a menos que
transiciones asimétricas de estiramiento y
doblamiento sean posibles.
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Espectro de IR
• Cuando pasamos radiación de Infrarrojo por una
muestra esta absorberá energía en el largo de
onda correspondiente a la energía necesaria
para excitar los modos vibracionales yrotacionales, cuado eso sucede la absorción se
registra como una banda y disminuye el % de
transmitancia. El largo de onda se reporta en
µm o como número de onda que es 1/" cuando" esta en cm. Este es el modo mas común de
registrarse.
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Espectro de IR
• La región activa en IR esta entre 4,000 y600 cm-1 . Esta se divide en dos regiones
– Región de Grupos Funcionales – Esta va de
4,000 a 1,400 cm-1. En esta región podemosidentificar los grupos funcionales presentesen la molécula. Cada grupo funcional tieneuna o mas absorciones que pueden ser
identificadas.- Región de Huella Digital – Esta región es tanindividual para una molécula como la huelladigital para los seres humanos.
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Frecuencias de Absorción
Comunes
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Frecuencias de Absorción
Comunes
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Intensidad de las Bandas de
Absorción• La intensidad de la absorción esta
asociada a que tan grande es el cambio
en momento dipolar, mientras mas grande
sea el cambio, mayor será la intensidad.
Por eso la vibración O-H es más intensa
que la C-H.
• La intensidad de la absorción tambiénestá asociada a la cantidad de enlaces
que absorben en esa frecuencia.
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Ley de Hooke
• La posición de la absorción va a estar
determinada por una ecuación derivada
de la ley de Hooke que describe un
resorte vibrando. Esta ecuación depende
de la fortaleza del enlace y las masas de
los átomos que lo forman. Según esta
ecuación mientras mas fuerte el enlace ymas livianos los átomos, la absorción será
a mas alta frecuencia.
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La Forma de las Bandas de
Absorción• La forma de las bandas es útil en la
identificación de los grupos funcionales.
Algunas son fuertes y otras débiles y
algunas son anchas y otras angostas.
• Por ejemplo
– -OH es ancha y fuerte
– -C=O es angosta y fuerte
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Vibraciones Inactivas
• Si la molécula es simétrica alrededor del
enlace que queremos observar no habrá
cambio en momento dipolar y por lo tanto no
habrá absorción.
Inactivo en IR
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Referencias
• http://orgchem.colorado.edu/hndbksupport
/irtutor/tutorial.html
• Organic Chemistry Paula Yurkanis Bruice5ta Ed., 2007.
• Organic Chemistry GrahamSolomons 9na
Ed., 2008.
• Organic Chemistry Francis Carey 6ta Ed.,
2006.
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