Graduação
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  2. Química orgânica  2.1. Estrutura e relações  2.1.1. Hybridisation in Carbon Compounds  2.1.2. Ressonância e aromatização  2.1.3. Molecular orbitals  2.1.4. Efeitos indutivo e mesomérico  2.2. Hidrocarbonetos  2.2.1. Hidrocarbonetos  2.2.2. Alquenos  2.2.3. Alquinos  2.2.4. Compostos aromáticos  2.2.5. Cicloalcanos e Conformação  2.3. Grupo Funcional  2.3.1. Álcoois e fenóis  2.3.2. Éteres e epóxidos  2.3.3. Aldeído e cetona  2.3.4. Ácidos carboxílicos e derivados  2.3.5. Amina  2.3.6. Ésteres e amidas  2.3.7. Tióis e Sulfetos  2.4. Estereoscópico  2.4.1. Isomerismo em Estereoquímica  2.4.2. Quiralidade e atividade óptica  2.4.3. Análise Estrutural  2.4.4. Diastereômeros e Enantiômeros  2.5.1. Reações de substituição  2.5.2. Reações de eliminação  2.5.3. Reações de Adição  2.5.4. Reações Radicais  2.5.5. Reações de rearranjo  2.5.6. Reações Pericíclicas  2.6. Espectroscopia e análise estrutural  2.6.1. Espectroscopia Infravermelha  2.6.2. Espectroscopia de ressonância magnética nuclear  2.6.3. Espectrometria de Massas  2.6.4. Espectroscopia UV-visível  2.6.5. Cristalografia de raios X  2.7. Química de polímeros  2.7.1. Polímeros de Adição e Condensação  2.7.2. Mecanismo de polimerização  2.7.3. Polímero Biodegradável  2.7.4. Polímeros condutores e inteligentes
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Espectroscopia Infravermelha


Introdução

A espectroscopia infravermelha é uma técnica utilizada em química orgânica para determinar os grupos funcionais presentes em uma molécula. Faz isso medindo a absorção da radiação infravermelha pelo material da amostra como uma função do comprimento de onda ou frequência. O espectro resultante é uma impressão digital única que pode ajudar a identificar substâncias químicas.

Princípio da espectroscopia infravermelha

A radiação infravermelha tem um comprimento de onda maior e uma frequência mais baixa que a luz visível. Quando uma molécula absorve radiação infravermelha, isso leva à excitação dos modos vibracionais da molécula. Esses modos vibracionais estão relacionados ao estiramento e à flexão das ligações químicas dentro da molécula. Diferentes grupos funcionais absorvem frequências específicas de radiação IR, que podem ser representadas no espectro IR.

Espectro eletromagnético

A espectroscopia infravermelha situa-se na região do infravermelho do espectro eletromagnético. A região infravermelha situa-se entre a luz visível e as micro-ondas e é dividida em três regiões:

  • Infravermelho próximo (NIR): 0,78 a 2,5 μm
  • Infravermelho médio (MIR): 2,5 a 50μm
  • Infravermelho distante (FIR): 50 a 1000μm

Vibrações moleculares

A interação da radiação infravermelha com uma molécula pode produzir uma variedade de vibrações moleculares. Os dois principais tipos de vibrações observadas na espectroscopia infravermelha são alongamento e flexão.

Alongamento

  • Alongamento simétrico: Ambos os átomos movem-se em direção ao átomo central ou para longe dele ao mesmo tempo, mantendo a simetria da molécula.
  • Puxão assimétrico: Um átomo move-se na direção do átomo central enquanto o outro se afasta.

Flexão

  • Movimento de tesoura: Dois átomos movem-se em direção um ao outro e para longe um do outro.
  • Oscilação: Dois átomos movem-se na mesma direção.
  • Abaulamento: Dois átomos movem-se em direções opostas em movimento fora do plano.
  • Rotação: Movimento rotacional ao redor do eixo da ligação.

Compreendendo espectros IR

O espectro IR é um gráfico de transmitância ou absorbância em função da frequência ou comprimento de onda da luz infravermelha. O eixo x geralmente representa o número de onda, medido em cm -1, enquanto o eixo y representa a percentagem de transmitância.

Exemplo de espectro IR

Considere o espectro IR do etanol (C 2 H 5 OH):

Número de onda (cm -1) % Comunicação Alongamento C–H Alongamento O–H

No espectro do etanol, o pico largo em torno de 3300-3500 cm -1 deve-se ao alongamento O–H, que é indicativo de álcool. Os picos na faixa de 2800-3000 cm -1 devem-se ao alongamento C–H no grupo alquil.

Absorção normal de IR

As bandas de absorção típicas de diferentes grupos funcionais são as seguintes:

Grupo Funcional Faixa de número de onda (cm -1) Tipo de vibração
Hidrocarbonetos 2850-2960 Alongamento C–H
Alquenos 1620-1680 Alongamento C=C
Alcinos 2100-2260 Alongamento C≡C
Álcool 3200-3550 Alongamento O–H
Ácido carboxílico 2500-3000 Alongamento extenso O–H
Amina 3300-3500 Alongamento N–H
Aldeído 1720-1740 Alongamento C=O
Cetonas 1705-1725 Alongamento C=O
Éster 1735-1750 Alongamento C=O

Preparo de amostra

O preparo das amostras para espectroscopia IR pode ser feito de várias formas:

  • Líquido puro: A amostra é executada como um filme fino entre duas placas de sal.
  • Pastilha de KBr: Amostras sólidas são prensadas moendo-as com brometo de potássio.
  • Técnica de amolecimento: A amostra é misturada com um agente amolecedor, como óleo mineral, e espalhada em um cartão IR.

Aplicações da espectroscopia IR

A espectroscopia infravermelha é amplamente utilizada em várias áreas:

  • Identificação de grupos funcionais: Identificação rápida de grupos funcionais em uma molécula através de bandas de absorção específicas.
  • Esclarecimento estrutural: Fornece insights sobre a estrutura molecular ao identificar diferentes grupos funcionais e configurações de ligação.
  • Controle de qualidade: Usado nas indústrias farmacêutica e química para controle de qualidade de matérias-primas e produtos acabados.
  • Análise ambiental: Devido à sua capacidade de identificar compostos orgânicos, é usado no monitoramento de poluentes do ar e da água.

Análise de exemplo - Aspirina

Considere a análise da aspirina como um exemplo comum. A aspirina é outro nome para o ácido acetilsalicílico, que tem a fórmula molecular C 9 H 8 O 4.

O espectro IR da aspirina mostra:

  • O forte pico a 1750 cm -1 representa o alongamento C=O do grupo funcional éster.
  • O pico em 1680 cm -1 representa o alongamento C=O do grupo ácido carboxílico.
  • A absorção de alongamento OH aparece na banda larga em torno de 2500-3000 cm -1.

Conclusão

A espectroscopia infravermelha é uma ferramenta valiosa na química orgânica que ajuda a identificar grupos funcionais e elucidar estruturas moleculares. Suas amplas aplicações em várias áreas destacam sua importância nos campos acadêmico e industrial.

Pergunta personalizada

  1. Explique o princípio por trás da espectroscopia IR.
  2. Identifique os grupos funcionais presentes no espectro IR fornecido: 
    Fortes picos em 1705 cm -1 e 3300 cm -1.
  3. Quais são as técnicas comuns de preparo de amostras na espectroscopia IR?
  4. Discuta as aplicações da espectroscopia IR na indústria farmacêutica.

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