6.2: Teoría de la Espectroscopia Infrarroja (IR)

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En la espectroscopia IR, se estudia cómo el modo de vibración de los enlaces covalentes se ven afectados por la absorción de la radiación electromagnética infrarroja. Los enlaces covalentes en las moléculas orgánicas no son barras rígidas, se comportan como si fueran resortes vibrantes en su lugar. A temperatura ambiente, las moléculas orgánicas están siempre en movimiento, lo que implica varios modos de vibración, como estiramiento, flexión y torsión como se ilustra en la Fig. 6.2a.

El estiramiento es la vibración que ocurre a lo largo de la línea de la unión que cambia la longitud de la unión. La flexión es la vibración que al igual que el swing, no ocurre a lo largo de la línea, sino que cambia los ángulos de unión. El modo de flexión específico a menudo se refiere por los términos descriptivos como tijera, torsión, etc.

Un enlace covalente puede vibrar en diferentes modos de vibración, por ejemplo, el enlace C-H puede estar en modo de estiramiento y flexión. Cada modo vibratorio para un enlace dado ocurre con una frecuencia característica de estado fundamental, que corresponde a la frecuencia de la región infrarroja (10 ¹³ a 10 ¹⁴ Hz, o 2.5 a 17 μm de longitud de onda) del espectro electromagnético. Si una molécula se expone a radiación infrarroja, absorberá la radiación que coincida con la frecuencia de la vibración de uno de sus enlaces. La radiación IR absorbida permite que el enlace vibre un poco más, es decir, aumentar la amplitud de la vibración, pero la frecuencia vibratoria seguirá siendo la misma.

En un espectrofotómetro de infrarrojos (Fig. 6.2b) un haz de radiación IR pasó a través de la muestra y parte de la radiación es absorbida por la muestra, el resto pasa a través. Otro haz de radiación IR pasa a través de la celda con blanco (sin muestra, sin absorción) y toda la luz pasa a través. El detector en el instrumento registra y compara la radiación transmitida a través de la muestra con la transmitida en ausencia de la muestra. Cualquier frecuencia absorbida por la muestra será evidente por la diferencia. La computadora traza el resultado como una gráfica que muestra transmitancia vs frecuencia (en formato de número de onda que se explicará a continuación).