¿Cuál es el principio básico de la espectroscopía infrarroja?

Espectroscopía Molecular Infrarroja:

1. Las vibraciones moleculares en las moléculas están cuantizadas. Esto significa que la molécula solo se doblará, estirará o retorcerá si la molécula absorbe una cantidad específica de energía. No vibrará / absorberá ninguna cantidad arbitraria de energía.
2. La energía electromagnética es proporcional al recíproco de la longitud de onda de la radiación. Por lo tanto, cuanto más corta sea la longitud de onda de la radiación IR, mayor será su energía. Cuanto más larga sea la longitud de onda, menor será la energía de la radiación IR.
3. Una molécula absorberá la radiación en la región infrarroja del espectro si hay un cambio en el momento dipolar cuando la molécula vibra. Habrá un cambio de momento dipolar si los átomos en cada extremo de su enlace químico no son el mismo elemento. Entonces H-Cl es IR activo; pero Cl —- Cl & H —- H son silenciosos en la región infrarroja del espectro electromagnético.
4. Varias agrupaciones moleculares vibrarán y absorberán el radiatoón IR a longitudes de onda específicas. Podemos usar ese hecho para identificar los fragmentos moleculares de los que está compuesta la molécula completa. Esto nos permite identificar la molécula desconocida, con evidencia de otras fuentes. P.ej. El espectro de masas de la molécula, el espectro de RMN, el espectro de Raman y el análisis elemental.
5. La espectroscopía IR molecular también se puede usar para medir constantes de la molécula, como la energía de enlace.
6. El espectrómetro IR registra cualquier absorción por la muestra bajo prueba en la región infrarroja irradiando la muestra con radiación infrarroja para todas las longitudes de onda a través de esa región del espectro electromagnético. Los instrumentos modernos registran el espectro que cubre el rango completo de longitudes de onda en la región IR, todo al mismo tiempo (Transformada de Fourier IR) en lugar de secuencialmente.
7. Las vibraciones en las moléculas y las agrupaciones moleculares que son infrarrojas inactivas a menudo son Raman activas. Entonces, la espectroscopía Raman a menudo se usa junto con la espectroscopía infrarroja para eludir la estructura de la molécula completa.

Ejemplo: espectro IR de n-butanal, un aldehído. El eje x está en longitudes de onda recíprocas o números de onda como se le llama. El eje y simplemente indica la fuerza de la banda de absorción (o transmitancia).

Tabla de referencia:

Refiriéndose al espectro IR de n-butanal (imagen superior con picos estrechos); La absorción de estiramiento C = O a 1754 cm-1 es característica de los aldehídos. Entonces, por esa banda de absorción particular en esa región de longitud de onda del espectro IR sabemos con certeza que nuestro desconocido es un aldehído. Las bandas de absorción C-H alrededor de 2700cm-1 también son características de los aldehídos. El peso molecular de nuestra muestra desconocida se puede encontrar por espectroscopía de masas. Y los elementos presentes en nuestra muestra desconocida se pueden encontrar realizando una prueba de fusión de sodio. Podemos establecer que tenemos un desconocido con átomos de carbono en 4 entornos diferentes de la espectroscopía de RMN de carbono-13; Todo esto nos permite establecer la identidad de nuestra muestra desconocida. También tendrá un espectro UV-Visible que es característico de los aldehídos.

La espectroscopía molecular IR y la espectroscopía molecular en general no son materias que puede aprender por sí mismo. Necesitarás un tutor.

Un buen libro de texto universitario de primer año es:

“Métodos espectroscópicos en química orgánica” por Williams y Fleming

De hecho, ejecuté anaylis con IR Spect. y básicamente cuando una sustancia química preparada, (usualmente machacada y mezclada con un poco de aceite de glicol) y colocada en un tipo de lente de ‘sal’ al frente y atrás o líquido en un vial cuadrado de vidrio especial. La especificación enviará energía a través del haz IR que golpea y hace que la estructura química se mueva / vibre, por lo tanto, crea un patrón único y se puede comparar con un estándar conocido. La especificación igualará la absorción de los movimientos vibratorios de los electrones, e incluso el color se captará ya que eso altera el compuesto. Espero que esto te ayude a entender. Esto es ampliamente utilizado como una herramienta valiosa en la pureza química y la identidad.

Este es realmente un tema fascinante, y para tener una idea de los principios básicos, ¡debes leer un libro sobre el tema! Luego, si te gusta el tema, trata de estudiarlo en la universidad.

En resumen, las moléculas tienen enlaces en ellas, entre los átomos, y estos enlaces tienen un polo eléctrico, más bien como un imán tiene un polo magnético (dos, en realidad, uno Norte y otro Sur). Entonces, un poste eléctrico también tiene dos extremos: uno estará cargado positivamente y otro negativamente. Este enlace vibra, y debido a esta vibración, el enlace interactuará con una onda electromagnética vibrante, como una onda infrarroja. Esto hace que un enlace reduzca la energía de la onda IR, y esto se puede detectar. Según la frecuencia de esta absorción de energía y la cantidad, una sustancia puede analizarse observando todos los picos de absorción en su espectro IR, que es característico de la sustancia.

¡Disfrutar!

Cada vibración atómica que conduce a una variación en el momento dipolar local puede ser excitada por la luz en las frecuencias infrarrojas.
Por lo tanto, al ver qué frecuencias de luz son absorbidas por la muestra, recopila información sobre sus vibraciones atómicas. Esto se usa principalmente para detectar y comprender los enlaces químicos en la muestra.

La espectroscopía infrarroja es el análisis de la luz infrarroja que interactúa con una molécula. Esto puede analizarse de tres maneras midiendo la absorción, emisión y reflexión. El uso principal de esta técnica es en química orgánica e inorgánica. Los químicos lo usan para determinar grupos funcionales en moléculas.

Onda EM e interacción de la materia.