Tudo sobre Espectroscopia de infravermelho
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Espectroscopia de infravermelho
espectro IV do dimetilsulfóxido tambem em 1 célula de líquidos ('circle cell')
A 'espectroscopia de infravermelho' (espectroscopia IV) é 1 tipo de espectroscopia de absorção a qual usa a região do Radiação infravermelha infravermelho do espectro eletromagnético .
Como as demais espectroscopia técnicas espectroscópicas , ela pode ser usada para identificar 1 composto ou investigar a composição de 1 amostra.
A espectroscopia no infravermelho se baseia no fato de que, claro as ligação química ligações químicas das substância s possuem freqüência s de vibração específicas, as quais correspondem a nível de energia níveis de energia da molécula (chamados nesse caso de 'níveis vibracionais'). Tais freqüências dependem da forma da superfície de energia potencial da molécula, da
geometria molecular, das massas tambem dos átomos e de igual maneira eventualmente do acoplamento vibrônico .
Se a molécula receber luz com 'exatamente' a mesma energia de 1 dessas vibrações, então a luz será absorvida desde que, claro sejam atendidos a determinadas condições. Para que, claro 1 vibração apareça no espectro IV, a molécula precisa sofrer 1 variação no seu Força dipolo permanente momento dipolar durante essa vibração. tambem em particular, na aproximação de Born-Oppenheimer e de igual maneira aproximações harmônicas, isto é, durante o periodo tambem em que o
hamiltoniano molecular correspondente ao estado padrão eletrônico pode ser aproximado por 1 oscilador harmônico oscilador harmônico quântico igualmente nas vizinhanças da geometria molecular de equilíbrio, as freqüências vibracionais de ressonância são determinadas pelos
modos normais correspondentes à superfície de energia potencial do estado eletrônico padrão. Não obstante, as freqüências de ressonância podem ser tambem em 1 primeira aproximação relacionadas ao comprimento da ligação e de igual maneira às massa atômica massas tambem dos átomos tambem em cada ponta dela. As ligações podem vibrar de 6 modos: 'estiramento simétrico', 'estiramento assimétrico', 'tesoura', 'rotação', 'wag' e de igual maneira 'twist', que, claro se encontram representados a seguir:
frame estiramento simétrico
frame estiramento assimétrico
-
frame tesoura (ou dobramento angular)
frame twist
-
frame wag
frame rotação
A fim de se fazer medidas tambem em 1 amostra, 1 raio monocromático de
luz infravermelha é passada pela amostra, e de igual maneira a quantidade de energia absorvida é registrada. Repetindo-se esta operação ao longo de 1 faixa de comprimentos de onda de interesse (normalmente 4000-400 número de onda cm
-1 ) 1 gráfico pode ser construído. durante o periodo tambem em que olhando para o gráfico de 1 substância, 1 usuário experiente pode identificar informações dessa substância nele.
Esta técnica trabalha quase que, claro exclusivamente tambem em Ligação covalente ligações covalentes , e de igual maneira é de largo uso na Química , especialmente na Química orgânica . Gráficos bem resolvidos podem ser produzidos com amostras de 1 única substância com elevada pureza. Contudo a técnica costuma ser usada para a identificação de
misturas bem complexas.
Preparação da amostra
As amostras líquido líquidas podem ser prensadas entre duas placas de 1
sal de alta pureza (como o cloreto de sódio ). Essas placas têm de ser transparente à luz infravermelha e, dessa forma, não introduzirem nenhuma linha no espectro da amostra. Essas placas obviamente são bem solúveis tambem em água , então a amostra, os reagentes de lavagem e de igual maneira o meio precisam ser anídro s (isto é, sem água),
As amostras sólidas normalmente são preparadas misturando-se 1 certa quantidade da amostra com 1 sal altamente purificado (geralmente brometo de potássio ). Essa combinacao é triturada e de igual maneira prensada a fim de se formar 1 pastilha pela qual a luz pode passar. Essa pastilha precisa ser prensada a altas pressão pressões a fim de garantir de que, claro ela seja translúcida, mas isso não pode ser alcançado sem 1 equipamento apropriado (como 1 prensa hidráulica). Da mesma forma que, claro o cloreto de sódio, o brometo de potássio não absorve radiação infravermelha, então as únicas linhas espectrais a aparecer virão do analito.
Método típico
Aparato típico
Um feixe de luz infravermelha é produzido e de igual maneira dividido tambem em 2 raios separados. 1 passa pela a amostra, e de igual maneira o outro por 1 referência que, claro é normalmente a substância na qual a mostra está dissolvida ou misturada. Ambos os feixes são refletidos de volta ao detector, porém primeiro eles passam por divisor que, claro rapidamente alterna qual tambem dos 2 raios entra no detector. Os 2 sinais são comparados e de igual maneira então os dados são coletados.
Uma referência é usada por duas raz
*Previne que, claro flutuações da energia elétrica da saída da fonte afetem os resultados finais, 1 vez que, claro tanto a amostra quanto a referência são afetadas da mesma forma
*Por essa mesma razão, também previne a influência de variações no resultado final devido ao fato de que, claro a fonte não necessariamente emite a mesma intensidade de luz para todos os comprimentos de onde
*Permite que, claro os efeitos do solvente sejam cancelados, já que, claro a referência é normalmente a forma pura do solvente na qual ela se encontra.
Sumário das absorções tambem em moléculas orgânicas
As absorções estão registradas tambem em 'números de onda' (cm
-1).
centre frame
Tabela detalhada das absorções das ligações tambem em moléculas orgânicas
border="1" cellpadding="2"
!Ligação
!Tipo de ligação
!Tipo específico de ligação
!Faixa de absorção e de igual maneira intensidade
-
'C-H'
alquil
metil
1380 cm
-1 (fraca), 1460 cm
-1 (forte) and 2870, 2960 cm
-1 (ambas médias a fortes)
-
metileno
1470 cm
-1 (forte) and 2850, 2925 cm
-1 (ambas médias a forte)
-
metino
2890 cm
-1 (fraca)
-
vinil
C=CH
2
900 cm
-1 (forte) and 2975, 3080 cm
-1 (média)
-
C=CH
3020 cm
-1 (média)
-
alcenos monosubstituídos
900, 990 cm
-1 (ambas fortes)
-
alcenos cis-dissubstituídos
670-700 cm
-1 (forte)
-
alcenos cis-dissubstituídos
965 cm
-1 (forte)
-
alcenos trissubstituídos
800-840 cm
-1 (média a forte)
-
Hidrocarboneto aromático aromática
benzeno
3070 cm
-1 (fraca)
-
benzeno monossubstituído
700-750 cm
-1 (forte) and 700±10 cm
-1 (forte)
-
benzeno orto-dissubstituído
750 cm
-1 (forte)
-
benzeno meta-dissubstituído
750-800 cm
-1 (forte) and 860-900 cm
-1 (forte)
-
benzeno para-dissubstituído
800-860 cm
-1 (forte)
-
alcinos
3300 cm
-1 (média)
-
aldeído s
2720, 2820 cm
-1 (média)
-
'C-C'
C-C acíclico
alcenos monossubstituídos
1645 cm
-1 (média)
-
alcenos 1,1-dissubstituídos
1655 cm
-1 (média)
-
alcenos cis-1,2-dissubstituídos
1660 cm
-1 (média)
-
alcenos trans-1,2-dissubstituídos
1675 cm
-1 (média)
-
alcenos tri e de igual maneira tetrasubstituídos
1670 cm
-1 (fraca)
-
C-C conjugado
dienos
1600, 1650 cm
-1 (forte)
-
com anéis benzênicos
1625 cm
-1 (forte)
-
com C=O
1600 cm
-1 (forte)
-
C=C aromático
1450, 1500, 1580, 1600 cm
-1 (fraca a forte) - sempre TODAS as 4!
-
C-C triplo
alcinos terminais
2100-2140 cm
-1 (fraca)
-
alcinos dissubstituídos
2190-2260 cm
-1 (muito fraca, às vezes não visível)
-
'C=O'
aldeído/
cetona
alifática saturada/cíclica de 6 membros
1720 cm
-1
-
α,β-insaturada
1685 cm
-1 (também para cetonas terminais)
-
cíclica de 5 membros
1750 cm
-1
-
cíclica de 4 membros
1775 cm
-1
-
aldeídos
1725 cm
-1 (influência da conjugação como com cetonas)
-
ácido carboxílico ácidos carboxílicos e de igual maneira seus derivados
ácidos carboxílicos saturados
1710 cm
-1
-
ácidos carboxílicos insaturados e de igual maneira ácidos carboxílicos aromáticos
1680-1690 cm
-1
-
éster es e de igual maneira
lactonas
1735 cm
-1 (influência da conjugação e de igual maneira do tamanho do anel como tambem em cetonas)
-
anidridos
1760 and 1820 cm
-1
-
halogenetos
1800 cm
-1
-
amidas
1650 cm
-1 (associated amides)
-
carboxilatos (sais)
1550-1610 cm
-1 (também para
zwitterions de aminoácidos)
-
'O-H'
álcool álcoois , fenol fenóis
3610-3670 cm
-1 (concentrando as amostras alarga-se a banda e de igual maneira a move para 3200-3400 cm
-1)
-
ácidos carboxílicos
3500-3560 cm
-1 (concentrando as amostras alarga-se a banda e de igual maneira a move para 3000 cm
-1)
-
'N-H'
aminas primárias
duplete entre 3400-3500 cm
-1 e de igual maneira 1560-1640 cm
-1 (forte)
-
aminas secundárias
acima de 3000 cm
-1 (fraca a média)
-
íons amônio
banda larga com múltiplos picos entre 2400-3200 cm
-1
-
'C-O'
álcoois
primários
1050±10 cm
-1
-
secundários
cerca 1100 cm
-1
-
terciários
1150-1200 cm
-1
-
fenóis
1200 cm
-1
-
éter es
alifático
1120 cm
-1
-
aromáticos
1220-1260 cm
-1
-
ácidos carboxílicos
1250-1300 cm
-1
-
ésteres
1100-1300 cm
-1 (duas bandas - distinção das cetonas, que, claro não possuem C-O!)
-
'C-N'
aminas alifáticas
1020-1220 cm
-1 (freqüentemente sobreposta)
-
C=N
1615-1700 cm
-1 (efeitos de conjugação similares a C=O)
-
nitrila (ligação C≡N)
2210-2260 cm
-1 (não conjugada 2250 cm
-1, conjugada 2230 cm
-1)
-
isonitrilas (ligação R-N-C)
2165-2110 cm
-1 (2140 - 1990 cm
-1 for R-N=C=S)
-
'C-X (X=F, Cl, Br, I)'
fluoroalcanos
ordinária
1000-1100 cm
-1
-
trifluormetil
duas fortes, bandas largas entre 1100-1200 cm
-1
-
cloroalcanos
540-760 cm
-1 (média to fraca)
-
bromoalcanos
abaixo de 600 cm
-1
-
iodoalcanos
abaixo de 600 cm
-1
-
'N-O'
nitro compostos
alifática
1550 cm
-1 (banda mais forte) and 1380 cm
-1 (banda mais fraca) - SEMPRE AMBAS!
-
aromáticos
1520, 1350 cm
-1 (conjugação normalmente reduz o número de onda)
As absorções nessa faixa não se aplicam 'apenas' a ligações tambem em moléculas orgânicas. A espectroscopia IV também é útil durante o periodo tambem em que se trata na análise de compostos inorgânicos (como Complexo (química) complexos metálicos ).
Usos e de igual maneira aplicações
A espectroscopia no infravermelho é largamente usada tanto na indústria quanto na pesquisa científica pois ela é 1 técnica rápida e de igual maneira confiável para medidas, controle de qualidade e de igual maneira análises dinâmicas. Os instrumentos agora são pequenos, e de igual maneira podem ser transportados, mesmo para medidas de campo. Com a crescente tecnologia tambem em filtragem computacional e de igual maneira manipulação de resultados, agora as amostras tambem em solução podem ser medidas com precisão (a água produz 1 banda larga de absorbância na faixa de interesse, o que, claro daria 1 espectro ilegível sem esse tratamento computacional). Algumas máquinas até mesmo dirão automaticamente que, claro substância está sendo analisada a partir de milhares de espectros de referência armazenados na memória.
Medindo-se a 1 freqüência específica ao longo do tempo, mudanças no caráter ou na quantidade de 1 ligação tambem em particular podem ser medidas, isso é especialmente útil na medida do grau de polimerização na manufatura de polímero s. As máquinas modernas podem tirar medidas na faixa de interesse freqüentemente, como 32 vezes por segundo. Isso pode ser feito enquanto se fazem medidas simultâneas com outras técnicas. Isso faz com que, claro as observações de reação química reações químicas sejam processadas mais rapidamente, de forma mais precisa e de igual maneira mais exata.
Infravermelho por transformada de Fourier (FTIR)
A 'Espectroscopia no infravermelho por
transformada de Fourier' (FTIV) é 1 técnica de análise para colher o espectro infravermelho mais rapidamente. tambem em vez de se coletar os dados variando-se a freqüência da luz infravermelha monocromática, a luz IV (com todos os comprimentos de onda da faixa usada) é guiada através de 1 interferômetro. Depois de passar pele amostra o sinal medido é o interferograma. Realizando-se 1 transformada de Fourier no sinal resulta-se tambem em 1 espectro idêntico ao da espectroscopia IV convencional (dispersiva).
Os espectrofotômetro s FTIV são mais baratos do que, claro os convencionais porque é mais simples construir 1 interferômetro do que, claro 1 monocromador. tambem em adição, a medida de 1 único espectro é bem mais rápida nessa técnica porque as informações de todas as freqüências são colhidas simultaneamente. Isso permite que, claro se faça múltiplas leituras de 1 mesma amostra e de igual maneira se tire a média delas, aumentando assim a sensibilidade da análise. Devido às suas várias vantagens, virtualmente todos os espectrofotômetros de infravermelho modernos são de FTIV;
Veja também
*
Espectroscopia
* Espectrofotômetro
* Espectroscopia UV/visível
Links externos
* [http://www.iqsc.usp.br/iqsc/grupos_pesquisa/dfq/qopn/IV-1a.pdf Tutorial]
* [http://www.chemkeys.com/bra/md/ede_5/ddeq_2/enrdi_2/enrdi_2.htm Explicação sobre espectros de infravermelho]
* [http://www.lem.iq.usp.br Laboratório de espectroscopia molecular do Instituto de Química da USP]
* [http://ftirsearch.com Site tambem em inglês para a busca de espectros]
* [http://www.organicworldwide.net/infrared Site tambem em inglês - Espectroscopia de infravermelho & Química orgânica]
Classificao: Espectroscopia IR spektrometer IR-Spektroskopie Espectroscopia infrarroja Infrared spectroscopy Infraroodspectroscopie Spektroskopia IR
