Espectroscopia de Infravermelhos

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Rui de Mendonça Amarante
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1 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 átomos em 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 Maria da Conceição Paiva 1

As frequências de ressonância de uma ligação química estão relacionadas, numa primeira aproximação, com a força da ligação e a massa dos átomos em cada extremidade.

2 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 Maria da Conceição Paiva 2

O campo eléctrico oscilante interfere com o momento dipolar da

3 Regiões do espectro da luz que correspondem a radiação no infravermelho: Região Comprimentos de onda (μm) Números de onda (cm -1 ) Próximo Médio Longínquo Nº de onda = 1 / Comprimento de onda em cm Maria da Conceição Paiva 3

4 Maria da Conceição Paiva 4

5 Maria da Conceição Paiva 5

6 Maria da Conceição Paiva 6

7 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 vibrações podem estar coordenadas. Assim, podem-se observar absorções de IV a frequências características, relacionadas com os grupos químicos que estão na constituição da molécula. Os átomos do grupo CH 2, por exemplo, podem vibrar de 6 maneiras diferentes, como se apresenta: Symmetrical stretching Asymmetrical stretching Rocking Scissoring Twisting Wagging Maria da Conceição Paiva 7

Assim, podem-se observar absorções de IV a frequências características, relacionadas com os grupos químicos que estão na constituição da

8 Para obter o espectro de infravermelhos de uma amostra, faz-se passar através da amostra um feixe de luz infravermelha, e mede-se a quantidade de energia absorvida pela 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 ligações químicas estão presentes Maria da Conceição Paiva 8

A partir desta informação obtém-se o espectro de transmissão ou de absorção, que mostra os comprimentos de onda do

9 Esta técnica apenas funciona para ligações covalentes, sendo por isso usada principalmente em química orgânica. Os espectros são mais difíceis de interpretar quanto maior o número de ligações activas no IV existirem na molécula, e exigem que 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 Maria da Conceição Paiva 9

molécula, e exigem que a amostra se encontre livre de contaminações.

10 Bandas principais no espectro de infravermelho: Maria da Conceição Paiva 10

11 Grupo Principais bandas de Transmição (cm -1 ) -CH CH O-H 3350+/-150 -C-O anel aromático 3050+/ C=O cetona ácido carboxílico Esta ligação encontra-se em vários tipos de grupos funcionais: éster Maria da Conceição Paiva 11

690 -C=O cetona 1725-1665 ácido carboxílico Esta ligação encontra-se em vários

12 Maria da Conceição Paiva 12

13 Maria da Conceição Paiva 13

14 Cyclohexanol Maria da Conceição Paiva 14

15 Polietileno de baixa densidade Maria da Conceição Paiva 15

16 %T cm-1 Polipropileno Maria da Conceição Paiva 16

0 4000 3600 3200 2800 2400 2000 1800 1600

17 Poliestireno Maria da Conceição Paiva 17

18 Poliamida Maria da Conceição Paiva 18

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