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. 24-10-2006 Maria da Conceição Paiva 1
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. 24-10-2006 Maria da Conceição Paiva 2
Regiões do espectro da luz que correspondem a radiação no infravermelho: 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 Nº de onda = 1 / Comprimento de onda em cm 24-10-2006 Maria da Conceição Paiva 3
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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 24-10-2006 Maria da Conceição Paiva 7
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. 24-10-2006 Maria da Conceição Paiva 8
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. 24-10-2006 Maria da Conceição Paiva 9
Bandas principais no espectro de infravermelho: 24-10-2006 Maria da Conceição Paiva 10
Grupo Principais bandas de Transmição (cm -1 ) -CH 3 2962 2872 1460 1375 -CH 2-2926 2863 1455 -O-H 3350+/-150 -C-O- 1050-1150 anel aromático 3050+/-50 1601 1500 730 690 -C=O cetona 1725-1665 ácido carboxílico Esta ligação encontra-se em vários tipos de grupos funcionais: 1720-1670 éster 1750-1715 24-10-2006 Maria da Conceição Paiva 11
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Cyclohexanol 24-10-2006 Maria da Conceição Paiva 14
Polietileno de baixa densidade 24-10-2006 Maria da Conceição Paiva 15
64.1 60 55 50 45 40 35 %T 30 25 20 15 10 5 0.1 4400.0 4000 3600 3200 2800 2400 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 450.0 cm-1 Polipropileno 24-10-2006 Maria da Conceição Paiva 16
Poliestireno 24-10-2006 Maria da Conceição Paiva 17
Poliamida 24-10-2006 Maria da Conceição Paiva 18