Prof. Alosio J.B. Cotta

e-mail:

acotta@ceunes.ufes.br

Bibliografia: Cap 26 do SKOOG ou

Cap 16 Princpios de Anlise Instrumental

Cap 18

Infravermelho

Todos os comprimentos de onda do espectro eletromagntico tm associados uma certa quantidade de energia, dada por:

h = cte. Plank (6,6x10-34j.s), c = vel. Luz (3x108m/s), l = comprimento de onda

l

ch

hfE

E

Comprimento de onda (l)

mm = 10-6m

Nmero de onda (n )

Calcule o nmero de onda da radiao de 2,50m.

)(

1)( 1

cmcm

ln

Exerccio:

Quanto tempo (em minutos) um fton emitido do sol

gasta para chegar a Terra?

V = d/t

3x108 (m/s)= 150x106 (km)x1000 (m)/t (s)

t (s) = 150x109 /3x108 = 500 seg => 500/60 = 8 min e 20 seg.

O infravermelho (IV ou IR) compreende radiao com nmeros de onda de aproximadamente 12.800 a 10 cm-1 ou comprimentos de onda de 0,78 a 1.000 mm.

A radiao infravermelha (IV) uma radiao no ionizante na poro invisvel do espectro eletromagntico

http://www.portaleducacao.com.br/farmacia/artigos/28426/espectrometria-no-infravermelho/pagina-1

IV prximo l = 0,78 a 2,5 mm

n = 12,820 a 4.000 cm-1

IV mdio l = 2,5 a 50,0 mm

n = 4000 a 200 cm-1

Faixa mais usada

IV distante l = 50,0 a 1000 mm

n = 200 a 10 cm-1

Calcule os limites destas faixa em termos de frequncia.

3,8x1014 1,2x1014

Hz

1,2x1014-6,0x1012

Hz

6,0x1012 3,0x1011 Hz

A radiao IV no energtica o suficiente para causar as transies eletrnicas que encontramos na radiao UV e Vis.

Absoro do IV: A frequncia da radiao que absorvida corresponde a freqncia de vibrao de grupos das molculas.

Quando uma molcula absorve radiao IV passa

para um estado de energia excitado.

Aps a absoro, verifica-se que a vibrao passa a

ter uma maior amplitude

Para absorver radiao no IV uma molcula deve ter variao no momento dipolo ( 0) como

consequncia de seu movimento de rotao ou

vibrao

Existem um grande nmero de vibraes possveis. As mais comuns so:

Estiramentos axiais:

Estiramento simtrico

Estiramento assimtrico

Deformao angular:

Angular simtrica no plano (tesoura)

Angular assimtrica no plano (balano)

Angular simtrica fora do plano (toro)

Angular assimtrica fora do plano (abano)

Grades com 300 e 100 ranhuras/mm

para 2 a 5 m e 5 a 16 m. Feitas em KBr ou NaCl

INSTRUMENTOS ANTIGOS:

A radiao infravermelha no suficientemente

energtica para causar a fotodecomposio, por

isso, a amostra pode receber toda radiao da

fonte.

O monocromador fica depois da amostra, pois

muitas amostras so bons emissores de radiao

IV.

Os componentes pticos dos instrumentos IV so

construdos de cristais polidos de sais, NaCl e KBr.

Cancela o efeito

do CO2(g) e H2O(g)

desempenho dos detectores trmicos so

muito inferiores quelas dos fototubos

Detector trmico

tem superfcie

enegrecida que

absorve IV

aumentando, a

sua temperatura.

A variao de T

convertida em

sinal eltrico, que

amplificado e

medido.

1 ou + pares de junes de

metais diferentes que

desenvolvem uma diferena

de potencial quando suas

temperaturas diferem

Instrumentos com Transformada de Fourier

CARACTERSTICAS:

Alta velocidade de anlise

Alta resoluo espectral

Alta sensibilidade

Excelente preciso e exatido em relao ao comprimento de onda

Custo razovel

Os instrumentos com transformada de Fourier no apresentam

nenhum elemento dispersivo e todos os comprimentos de onda

so detectados e medidos simultaneamente.

Em vez de um monocromador, um interfermetro usado para produzir

padres de interferncia que contm a informao espectral do IV.

Instrumentos com Transformada de Fourier

CARACTERSTICAS:

A maioria do tipo de feixe nico.

Primeiro obtm-se um espectro do

fundo (dito: background), isto o

espectro do solvente, H2O e CO2

presentes no ambiente e depois, mede-

se o espectro da amostra.

Finalmente, a % Transmitncia versus

o comprimento de onda registrada.

Freqentemente, os instrumentos de

bancada purgam o espectrmetro com

um gs inerte ou ar seco, livre de CO2 ,

para reduzir o background.

Requer um computador de alta

velocidade para realizar os clculos da

transformada de Fourier.

Interfermetro de Michelson

o divisor de feixe, um

espelho semiprateado similar

aos espelhos de um s lado

Instrumentos com Transformada de Fourier

O divisor de feixe permite que uma

frao do feixe passe atravs do

espelho enquanto outra frao

refletida.

Esse dispositivo funciona nas duas

direes, assim a luz que atinge

qualquer um dos lados do divisor seja

parcialmente refletida e parcialmente

transmitida.

Os dois feixes (A e B) convergem sobre o detector e formam um padro

de interferncia.

Deslocando-se o espelho mvel se

altera, o padro de interferncia, assim

se obtm radiao com diferentes . Uma amostra absorvente inserida no

caminho do feixe e o interferograma da

amostra registrado.

Interfermetro de Michelson

o divisor de feixe, um

espelho semiprateado similar

aos espelhos de um s lado

Os feixes A e B percorrem

distancias

diferentes, e por

isso qdo so

recombinados em

direo do

detector

apresentam uma

diferena de fase.

A Transf. Fourier toma os sinais de amplitude no domnio do tempo e os converte em amplitude no domnio de

freqncia

qualquer combinao de ondas

senoidais pode ser decomposta em

uma srie de senides de

freqncia conhecida.

laser

750 cm-1

1270 cm-1

estiramento

toro

Gases

Solues

As janelas comumente esto feitas de

NaCl, KCl ou CsBr.

ZnSe, AgCl, BaF2 permite uso de gua

como solvente por ser insolvel.

As amostras so dissolvidas em

solventes como tetracloreto de

carbono (CCl4) e dissulfeto de carbono

(CS2), clorofrmio (CHCl3),

diclorometano (CH2Cl2), acetonitrila

(CH3CN).

Alcois e gua so evitados.

Slidos

Slidos

produo de discos de KBr

Cristais e p de KBr

1mg de amostra + 100 mg de KBr

so triturados e prensados. Depois de secos so analisados!!!

Identificar os provveis grupos funcionais

Alcanos

3000-2800

1500-1400

3200

lcool

3200banda

larga.

Observe que os picos

em 1500 (C-H)

se modificam

bastante

http://chemwiki.ucdavis.edu/Wikitexts/UCD_Chem_205:_Larsen/ChemWiki_Module_Topics/Infrar

ed:_Interpretation

balano

http://orgchem.colorado.edu/Spectroscopy/irtutor/alkenesir.html

Octeno em azul e octano em vermelho

Indica lcool

Com forte lig de H

1750

Metanal ou formaldedo

cm-1

http://www.mymcat.com/wiki/IR_Spectroscopy

Bandas de Abs representando as transies vibracionais dos grupos funcionais da

molcula. Qdo em soluo as transies rotacionais no so percebidas (degeneradas dentro das Vibracionais).

Espectro de Absoro no IV

ter

Alqueno

Fraca absoro

Grupo Funcional grupo Faixa (cm-1)

Alcool e cidos O-H Pico largo (banda) 3200-3500

Aminas N-H Pico 3300-3500

Alcanos C-H Pco 2800-3000

Cetonas e cidos C=O Pico 1700-1800

Ligaes triplas CC ou CN Pico 2200 (2100-2300)

Estiramento

C-H sp3 Estiramento

C=O

Num espectro deve ser observadas algumas caractersticas das bandas (picos) de absoro.

Caracteriza-se pela Intensidade e forma

Quando uma absoro intensa e estreita aparece em 1715cm-1 caracterstico de estiramento de ligao C=O (carbonila)

S o nmero de onda pode no ser suficiente para caracterizar uma ligao. O C=O e C=C absorvem na mesma regio do espectro de infravermelho, porm no se confundem!

C = O 1850 1630cm-1

C = C 1680 1620cm-1

C=O

C=C

Enquanto a ligao

C=O absorve

intensamente, a

ligao C=C,

absorve apenas

fracamente,

evitando assim

qualquer confuso

No que se refere forma, esta tambm importante, pois pode caracterizar melhor uma ligao.

Neste caso as regies das ligaes N H e O H se sobrepem

O H 3640-3200cm-1

N H 3500-3300cm-1

O-H

C-H C-H

NH2

teres so diagnosticados pela ausncia de absoro

devido ao estiramento OH e a presena de uma forte

absoro referente ao estiramento C-O que aparece

em 1130 cm-1.

ter etlico

A hibridizao afeta a fora da ligao:

sp > sp2 > sp3

e as freqncias observadas para as vibraes de C H ilustram isso facilmente:

sp sp2 sp3

C H =C H C H 3300cm-1 3100cm-1 2900cm-1

C6H12

1 insaturao = 1 alqueno

C=C sp3 C-H

sp2 C-H

1-hexeno

=CH

Banda de

cadeia longa 2 caractersticas

do mesmo grupo

Todo alqueno apresenta bandas em >3100 e em 1650cm-1.

C8H18O

O-H C-H sp3

CH2

CH3

C-O

C8H18O

3-Octanol

Banda de

cadeia longa

Pode ser diversos

lcoois

C8H18O

CH2

sp3 C-H C-O

CH3

Sem insaturaes

CH2

CH3

C8H18O

butirolactona

Com base no

espectro identifique

o composto

O espectro apresenta bandas em

1750 (C=O) e em valores

Indique para cada uma, que picos de absoro so esperados e como

a ausncia de alguns picos pode ajudar na identificao.

1750

C=O

C-H

Banda