Espectroscopia infrarroja

ÔĽŅ
Espectroscopia infrarroja

Espectroscopia infrarroja

Espectroscopia infrarroja (Espectroscopia IR) es la rama de la espectroscopia que trata con la parte infrarroja del espectro electromagn√©tico. Esta cubre un conjunto de t√©cnicas, siendo la m√°s com√ļn una forma de espectroscopia de absorci√≥n. As√≠ como otras t√©cnicas espectrosc√≥picas, puede usarse para identificar un compuesto e investigar la composici√≥n de una muestra. Esta se puede dividir seg√ļn el tipo de la radiaci√≥n que se analiza, en:

Contenido

Historia

Los primeros equipos comerciales aparecieron a mediados del siglo XX, habiéndose impulsado su desarrollo durante la Segunda Guerra Mundial, cuando se utilizó para la síntesis de caucho sintético (empleado en el control de la concentración y pureza del butadieno empleado en la síntesis del polímero).

En la √ļltima d√©cada del siglo XX aparecieron en el mercado los espectr√≥metros de transformada de Fourier, ampliando las posibilidades de esta t√©cnica. (ver Espectrofot√≥metro de transformada de Fourier).

Teoría

La porci√≥n infrarroja del espectro electromagn√©tico se divide en tres regiones; el infrarrojo cercano, medio y lejano, as√≠ nombrados por su relaci√≥n con el espectro visible. El infrarrojo lejano (aproximadamente 400-10 cm-1) se encuentra adyacente a la regi√≥n de microondas, posee una baja energ√≠a y puede ser usado en espectroscopia rotacional. El infrarrojo medio (aproximadamente 4000-400 cm-1) puede ser usado para estudiar las vibraciones fundamentales y la estructura rotacional vibracional, mientras que el infrarrojo cercano (14000-4000 cm-1) puede excitar sobretonos o vibraciones arm√≥nicas.

La espectroscopia infrarroja se basa en el hecho de que las moléculas tienen frecuencias a las cuales rotan y vibran, es decir, los movimientos de rotación y vibración moleculares tienen niveles de energía discretos (modos normales vibracionales). Las frecuencias resonantes o frecuencias vibracionales son determinados por la forma de las superficies de energía potencial molecular, las masas de los átomos y, eventualmente por el acoplamiento vibrónico asociado. Para que un modo vibracional en una molécula sea activa al IR, debe estar asociada con cambios en el dipolo permanente. En particular, en las aproximaciones de Born-Oppenheimer y armónicas, i.e. cuando el Hamiltoniano molecular correspondiente al estado electrónico puede ser aproximado por un oscilador armónico en la vecindad de la geometría molecular de equilibrio, las frecuencias resonantes son determinadas por los modos normales correspondientes a la superficie de energía potencial del estado electrónico de la molécula. Sin embargo, las frecuencias resonantes pueden estar en una primera aproximación relacionadas con la fuerza del enlace, y la masa de los átomos a cada lado del mismo. Así, la frecuencia de las vibraciones pueden ser asociadas con un tipo particular de enlace.

Las mol√©culas diat√≥micas simples tienen solamente un enlace, el cual se puede estirar. Mol√©culas m√°s complejas pueden tener muchos enlaces, y las vibraciones pueden ser conjugadas, llevando a absorciones en el infrarrojo a frecuencias caracter√≠sticas que pueden relacionarse a grupos qu√≠micos. Los √°tomos en un grupo CH2, encontrado com√ļnmente en compuestos org√°nicos pueden vibrar de seis formas distintas, estiramientos sim√©tricos y asim√©tricos, flexiones sim√©tricas y asim√©tricas en el plano (scissoring y rocking, respectivamente), y flexiones sim√©tricas y asim√©tricas fuera del plano (wagging y twisting, respectivamente); como se muestra a continuaci√≥n:

estiramiento simétrico
scissoring
wagging
estiramiento asimétrico
rocking
twisting

Para medir una muestra, un rayo de luz infrarroja atraviesa la muestra, y se registra la cantidad de energía absorbida en cada longitud de onda. Esto puede lograrse escaneando el espectro con un rayo monocromático, el cual cambia de longitud de onda a través del tiempo, o usando una transformada de Fourier para medir todas las longitudes de onda a la vez. A partir de esto, se puede trazar un espectro de transmitancia o absorbancia, el cual muestra a cuales longitudes de onda la muestra absorbe el IR, y permite una interpretación de cuales enlaces están presentes.

Esta técnica funciona exclusivamente con enlaces covalentes, y como tal es de gran utilidad en química orgánica. Espectros nítidos se obtienen de muestras con pocos enlaces activos al IR y altos niveles de pureza. Estructuras moleculares más complejas llevan a más bandas de absorción y a un espectro más complejo. Sin embargo esta técnica se ha podido utilizar para la caracterización de mezclas muy complejas

Preparación de la muestra

Las muestras gaseosas requieren poca preparaci√≥n m√°s all√° de su purificaci√≥n, pero se usa una celda de muestra con una larga longitud de celda (usualmente 5-10 cm) pues los gases muestran absorbancias relativamente d√©biles.

Las muestras l√≠quidas se pueden disponer entre dos placas de una sal de alta pureza (com√ļnmente cloruro de sodio, o sal com√ļn, aunque tambi√©n se utilizan otras sales tales como bromuro de potasio o fluoruro de calcio. Las placas son transparentes a la luz infrarroja y no introducir√°n l√≠neas en el espectro. Algunas placas de sal son altamente solubles en agua, y as√≠ la muestra, agentes de lavado y similares deben estar completamente anhidros (sin agua).

Las muestras sólidas se pueden preparar principalmente de dos maneras. La primera es moler la muestra con un agente aglomerante para formar una suspensión (usualmente nujol) en un mortero de mármol o ágata. Una fina película de suspensión se aplica sobre una placa de sal y se realiza la medición.

El segundo m√©todo es triturar una cantidad de la mezcla con una sal especialmente purificada (usualmente bromuro de potasio) finamente (para remover efectos dispersores de los cristales grandes). Esta mezcla en polvo se comprime en una prensa de troquel mec√°nica para formar una pastilla transl√ļcida a trav√©s de la cual puede pasar el rayo de luz del espectr√≥metro.

Es importante destacar que los espectros obtenidos a partir de preparaciones distintas de la muestra se verán ligeramente distintos entre sí debido a los diferentes estados físicos en los que se encuentra la muestra y a que en algunos casos los agentes aglomerantes también absorben en IR mostrando bandas características.

Resumen de absorciones de enlaces en moléculas orgánicas

IR summary version 2translated.gif

Las absorciones se expresan en cm-1.

Usos y aplicaciones

La espectroscopia infrarroja es ampliamente usada en investigaci√≥n y en la industria como una simple y confiable pr√°ctica para realizar mediciones, control de calidad y mediciones din√°micas. Los instrumentos son en la actualidad peque√Īos y pueden transportarse f√°cilmente, incluso en su uso para ensayos en terreno. Con una tecnolog√≠a de filtraci√≥n y manipulaci√≥n de resultados en agua, las muestras en soluci√≥n pueden ser medidas con precisi√≥n (el agua produce una absorbancia amplia a lo largo del rango de inter√©s, volviendo al espectro ilegible sin este tratamiento computacional). Algunas m√°quinas indican autom√°ticamente cu√°l es la sustancia que est√° siendo medida a partir de miles de espectros de referencia almacenados.

Al medir a una frecuencia espec√≠fica a lo largo del tiempo, se pueden medir cambios en el car√°cter o la cantidad de un enlace particular. Esto es especialmente √ļtil para medir el grado de polimerizaci√≥n en la manufactura de pol√≠meros. Las m√°quinas modernas de investigaci√≥n pueden tomar mediciones infrarrojas a lo largo de todo el rango de inter√©s con una frecuencia de hasta 32 veces por segundo. Esto puede realizarse mientras se realizan mediciones simult√°neas usando otras t√©cnicas. Esto hace que la observaci√≥n de reacciones qu√≠micas y procesos sea m√°s r√°pida y precisa.

Enlaces externos


Wikimedia foundation. 2010.

Mira otros diccionarios:

  • Espectroscopia infrarroja ‚ÄĒ La espectroscop√≠a infrarroja es una t√©cnica empleada principalmente en la elucidaci√≥n de estructuras moleculares, aunque tambi√©n se emplea con fines cuantitativos. Esta t√©cnica se basa en las distintas absorciones de radiaci√≥n infrarroja que… ‚Ķ   Enciclopedia Universal

  • Tabla de correlaciones en espectroscopia infrarroja ‚ÄĒ Anexo:Tabla de correlaciones en espectroscopia infrarroja Saltar a navegaci√≥n, b√ļsqueda Art√≠culo principal: Espectroscopia infrarroja Enlace Tipo de enlace Tipo espec√≠fico de enlace Rango e intensidad de absorci√≥n C H alquilo metilo 1380 cm 1… ‚Ķ   Wikipedia Espa√Īol

  • Anexo:Tabla de correlaciones en espectroscopia infrarroja ‚ÄĒ Art√≠culo principal: Espectroscopia infrarroja Enlace Tipo de enlace Tipo espec√≠fico de enlace Rango e intensidad de absorci√≥n C H alquilo metilo 1380 cm 1 (d√©bil), 1460 cm 1 (fuerte) y 2870, 2960 cm 1 (ambos, de fuerte a medio) metileno 1470 cm 1 ‚Ķ   Wikipedia Espa√Īol

  • Espectroscopia ‚ÄĒ Saltar a navegaci√≥n, b√ļsqueda La espectroscop√≠a es el estudio de la interacci√≥n entre la radiaci√≥n electromagn√©tica y la materia, con aplicaciones en qu√≠mica, f√≠sica y astronom√≠a, entre otras disciplinas cient√≠ficas. Espectro de luz de una flama… ‚Ķ   Wikipedia Espa√Īol

  • Espectroscopia Raman ‚ÄĒ Saltar a navegaci√≥n, b√ļsqueda Diagrama de nivel de energ√≠a mostrando los estados implicados en la se√Īal de Raman. El grososr de la l√≠nea es m√°s o menos proporcional a la fuerza de la se√Īal de las diferentes transiciones. La espectroscopia Raman… ‚Ķ   Wikipedia Espa√Īol

  • Espectroscopia ultravioleta-visible ‚ÄĒ Saltar a navegaci√≥n, b√ļsqueda La espectroscopia ultravioleta visible o espectrofotometr√≠a ultravioleta visible (UV/VIS) es una espectroscopia de fotones y una espectrofotometr√≠a. Utiliza radiaci√≥n electromagn√©tica (luz) de las regiones visible,… ‚Ķ   Wikipedia Espa√Īol

  • Espectroscopia del Infrarrojo cercano ‚ÄĒ Saltar a navegaci√≥n, b√ļsqueda La regi√≥n espectral del infrarrojo cercano (NIR) se extiende desde el extremo de las longitudes m√°s altas del visible (alrededor de 770 őľm) hasta los 3000ő∑m (13 000 cm 1 hasta 3300 cm 1). Las bandas de absorci√≥n en… ‚Ķ   Wikipedia Espa√Īol

  • Espectroscop√≠a ‚ÄĒ ‚Ėļ sustantivo femenino F√ćSICA Conjunto de m√©todos empleados para estudiar por medio del espectro las radiaciones de los cuerpos incandescentes. TAMBI√ČN espectroscop√≠a * * * espectroscopia 1 f. Parte de la f√≠sica que estudia los espectros de las… ‚Ķ   Enciclopedia Universal

  • Radiaci√≥n infrarroja ‚ÄĒ Este art√≠culo o secci√≥n necesita referencias que aparezcan en una publicaci√≥n acreditada, como revistas especializadas, monograf√≠as, prensa diaria o p√°ginas de Internet fidedignas. Puedes a√Īadirlas as√≠ o avisar ‚Ķ   Wikipedia Espa√Īol

  • Radiaci√≥n infrarroja ‚ÄĒ La radiaci√≥n infrarroja o radiaci√≥n t√©rmica es un tipo de radiaci√≥n electromagn√©tica de mayor longitud de onda que la luz visible, pero menor que la de las microondas. Consecuentemente, tiene menor frecuencia que la luz visible y mayor que las… ‚Ķ   Enciclopedia Universal


Compartir el artículo y extractos

Link directo
… Do a right-click on the link above
and select ‚ÄúCopy Link‚ÄĚ

We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.