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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 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.
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•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.
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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:
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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 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 CH2, por exemplo, podem vibrar de 6 maneiras diferentes,
como se apresenta:
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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.
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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.
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Bandas principais no espectro de infravermelho:
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Grupo Principais bandas de Transmição (cm-1)
-CH3
2962 2872 1460 1375
-CH2- 2926 2863 1455
-O-H 3350+/-150
-C-O- 1050-1150
anel
aromático
3050+/-50 1601 1500 730 690
-C=O
Esta ligação encontra-se em vários tipos de grupos
funcionais:
cetona 1725-1665
ácido
carboxílico
1720-1670
éster 1750-1715
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