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24-10-2006 Maria da Conceição Paiva 1

Espectroscopia de Infravermelhos

•A espectroscopia de infravermelhos (IV) baseia-se na observação de que as ligações químicas apresentam frequências específicas às quais vibram, a níveis de energia bem definidos. Estas frequências de vibração, ou frequências de ressonância, são determinadas pela forma da molécula, pelos seus níveis de energia e pela massa dos átomos que a constituem.

•As frequências de ressonância de uma ligação química estão relacionadas, numa primeira aproximação, com a força da ligação e a massa dos átomosem cada extremidade. Deste modo, cada frequência da vibração pode ser associada a um tipo específico de ligação química.

•Para que um modo vibracional seja activo no IV tem que estar associado a variações do momento dipolar da molécula.


•A radiação electromagnética é constituída por um campo eléctrico oscilante e um campo magnético oscilante, perpendiculares um ao outro. O campo eléctrico oscilante interfere com o momento dipolar da molécula e esta interferência é detectada.



Nº de onda = 1 / Comprimento de onda em cm

Região Comprimentos de onda (μm) Números de onda (cm-1)

Próximo 0.78 - 2.5 12800 - 4000

Médio 2.5 - 50 4000 - 200

Longínquo 50 -1000 200 - 10

Regiões do espectro da luz que correspondem a radiação no infravermelho:



Symmetrical stretching Asymmetrical stretching

Rocking Scissoring Twisting Wagging

Moléculas diatómicas simples têm apenas uma ligação que se pode deformar (estirar). Moléculas com maior número de átmos têm maior número de ligações, e as vibraçõespodem estar coordenadas. Assim, podem-se observar absorções de IV a frequênciascaracterísticas, relacionadas com os grupos químicos que estão na constituição da molécula. Os átomos do grupo CH2, por exemplo, podem vibrar de 6 maneiras diferentes, como se apresenta:



Para obter o espectro de infravermelhos de uma amostra, faz-se passar através daamostra um feixe de luz infravermelha, e mede-se a quantidade de energia absorvidapela amostra a cada comprimento de onda. A partir desta informação obtém-se o espectro de transmissão ou de absorção, que mostra os comprimentos de onda do IV a que a amostra absorve radiação. Pode-se então interpretar que tipos de ligaçõesquímicas estão presentes.



Esta técnica apenas funciona para ligações covalentes, sendo por isso usadaprincipalmente em química orgânica. Os espectros são mais difíceis de interpretarquanto maior o número de ligações activas no IV existirem na molécula, e exigemque a amostra se encontre livre de contaminações. Quanto mais complexa a estrutura molecular, maior o número de bandas de absorção e mais complexo é o espectro de IV.



Bandas principais no espectro de infravermelho:



Grupo Principais bandas de Transmição (cm-1)-CH3 2962 2872 1460 1375

-CH2- 2926 2863 1455

-O-H 3350+/-150

-C-O- 1050-1150

anelaromático 3050+/-50 1601 1500 730 690

-C=O Esta ligação encontra-se em vários tipos de gruposfuncionais:

cetona 1725-1665

ácidocarboxílico 1720-1670

éster 1750-1715



Cyclohexanol



Polietileno de baixa densidade



Polipropileno

4400.0 4000 3600 3200 2800 2400 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 450.00.1

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

64.1

cm-1

%T



Poliestireno



Poliamida


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