Espectrometría en el infrarrojo (IR) - Clase 3

La región del infrarrojo (IR) del espectro abarca la radiación con números de ondas comprendidos entre 12.800 y los 10 cm-1, que corresponde a longitudes de onda de 0,78, 1.000 μm. Tanto desde el punto de vista de las aplicaciones como de la instrumentación, es conveniente dividir el espectro IR en tres regiones denominadas infrarrojo cercano, medio y lejano. Las técnicas de las aplicaciones de los métodos basados en cada una de estas regiones difieren considerablemente.

1. Frecuencias de absorción de IR de algunas unidades estructurales comunes. (Carey, 2006).
Grupo Rango de frecuencia (cm
-1
) Grupo Rango de frecuencia (cm
-1
)
─ O ─ H 3200 - 3600 C ─ C 800 - 1200
(alcoholes)
─ O ─ H 2500 - 3600 C ═ C 1600 - 1680 (Ac. Carboxílicos)
C ═ O 1700 - 1725 C ─ N 1000 - 1350 (Ac. Carboxílicos)
C ═ O 1710 - 1750 C ≡ C 2100 - 2250 (aldehídos y cetonas)
C ═ O 1770 - 1815 C ≡ N 2240 - 2260 (halogenuros de acilos)
C ═ O 1800 – 1850 C ═ N 1640 - 1690 (anhídridos de ácido)
C ─ O 1200 (sp
2
) C ─ H 3310 - 3320 (sp)
C ─ O 1025 - 1200 (sp
3
) C ─ H 3000 - 3100 (sp
2
)
N ─ H 3350 - 3500 C ─ H 2850 - 2950 (sp
3
)
1.La región de 4000 cm
-1

a 2500 cm
-1

corresponde a la
absorción por
estiramiento de enlaces
sencillos N-H, C-H y O-
H. Los enlaces N-H y O-
H absorben de 3300 a
3600 cm
-1
; el
estiramiento C-H ocurre
cerca de 3000 cm
-1
.
2.Es la región del
espectro infrarrojo
comprendida entre los
2500 cm
-1
hasta los
2000 cm
-1
, es la región
donde ocurren el
estiramiento de los
enlaces triples, como
por ejemplo los enlaces
C≡N y C≡C absorben en
esta región.
3.La región de 2000 cm
-1

a 1500 cm
-1
absorben
los enlaces dobles
(C=O, C=N, y C=C). Los
grupos carbonílicos
absorben en el intervalo
de 1680 cm
-1
a los 1750
cm
-1
, y el estiramiento
de alquenos ocurre en el
intervalo de 1640 cm
-1

hasta los 1680 cm
-1
.
4.Por debajo de los 1500
cm
-1
es la porción
conocida como de
huella dactilar. Acá se
produce una gran
cantidad de absorciones
debido a la amplia
variedad de vibraciones
de enlaces sencillos,
tales como, C—C, C—
O, C—N y C—X.
La siguiente figura muestra un ejemplo de un espectro de absorción IR del hexano. El eje horizontal, registra las longitudes
de onda o el número de onda, que es proporcional a la frecuencia y por consiguiente a la energía. El eje vertical, registra la
intensidad de las diversas absorciones de energía en transmitancia porcentual, aunque también puede representarse la
absorbancia. La línea de base correspondiente al 0% de absorción (100%T) sigue a lo largo de la parte superior de la
gráfica, por lo que un pico hacia abajo significa que en esa longitud de onda ha ocurrido absorción de energía. La energía
que gana una molécula cuando absorbe radiación debe distribuirse de alguna forma sobre la molécula. Las diferentes
frecuencias de radiación afectan la molécula de diferentes maneras, pero cada una provee información estructural.
A menudo los espectros tienen una escala de longitud de
onda en micras (μm), además de una escala en cm
-1
.
Dependiendo del instrumento utilizado, el eje “y” será %T o
A, y el eje “x” será en cm
-1
o μm.
En espectroscopia IR es habitual presentar los espectros
como un gráfico de porcentaje de transmitancia (%T) frente
al número de ondas (cm
-1
), nótese que la escala del
número de ondas no es lineal en todas las regiones.
Interpretación de espectros de absorción en el infrarrojo (IR)
Ciudad Bolívar, Venezuela Código: AnaIns-UIV-C3 / Revisión: 00
Espectrometría en el infrarrojo (IR)
#MicroClasesDeCastro / Agosto, 2021 / Por: José Luis Castro Soto
Referencias Bibliográficas
Rubinson, K., & Rubinson, J. (2001). Análisis Instrumental. Madrid, España: Pearson Educación.
Skoog, D., James, F., & Nieman, T. (2001). Principios de Análisis Instrumental (Quinta ed.). Madrid, España: McGraw Hill.
@jlcastros78 Micro Clases de Castro José Luis Castro Soto @MicroClasesDeCastro @MClasesDeCastro
Afortunadamente, no es necesario interpretar por completo
un espectro IR para obtener información estructural útil. La
mayor parte de los grupos funcionales tiene bandas de
absorción en el IR características que no cambian de un
compuesto a otro.
La interpretación de espectros IR es difícil porque la mayor
parte de las moléculas tienen docenas de diferentes
vibraciones de enlace, por tanto, docenas de absorciones.
Por otro lado, la complejidad es útil debido a que un
espectro IR sirve como huella dactilar de un compuesto.
Por ejemplo, la absorción del C=O de una cetona casi siempre está en el intervalo de 1680 a 1750 cm
-1
; la absorción del OH
de un alcohol casi siempre está en el intervalo de 3400 a 3650 cm
-1
; la absorción del C=C de un alqueno casi siempre está
en el intervalo de 1640 a 1680 cm
-1
; y así sucesivamente. Al aprender dónde ocurren las absorciones características de los
grupos funcionales, es posible obtener información estructural de los espectros de IR. En la siguiente tabla se listan las
frecuencias (en números de onda) asociadas con una variedad de grupos funcionales.
Por lo general se destacan los picos la izquierda del espectro (4000 a 1600 cm
-1
), a ésta se le llama región diagnóstico, es la
región donde se encuentran las vibraciones características de los grupos funcionales. A la derecha del espectro (1500 a 400
cm
-1
) se conoce como la región de huella dactilar; es característica del compuesto como un todo, es aquí donde el patrón de
picos varía más de un compuesto a otro tal como una huella dactilar es característica de un individuo; y si dos muestras
tienen espectros de IR idénticos, es seguro que sean compuestos idénticos. Sustentados en el cuadro anterior, es de ayuda
recordar la posición de las absorciones de IR específicas para dividir la región IR de 4000 a 400 cm
-1
en cuatro zonas.
Ejemplos de interpretación de espectro IR
Regiones del espectro IR: enlaces sencillos a hidrógeno, enlaces triples, enlaces dobles y huella digital
Región de huella dactilar
C = O
C = N
C = C
C ≡ N
C ≡ C
N ─ H
O ─ H
C ─ H
100 ─
80 ─
60 ─
40 ─
0 ─
20 ─
Transmitancia
(%T)

4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500
| | | | | | | |
| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |
Número de Ondas (cm
-1
)
Región de grupos funcionales
Etanol
•Enlace sencillo O-H 3550 - 3230 cm
-1
(alcohol)
•Enlace sencillo C-H 3000 cm
-1
•Enlace sencillo C-O 1300-1000 cm
-1

Ácido etanoico
•Enlace sencillo O - H 3300 - 2500 cm
-1

•Enlace sencillo C – H 2962 - 2853 cm
-1

•Enlace doble C = O 1750 - 1680 cm
-1
(Carbonilo)
•Enlace sencillo C - O 1300 – 1000 cm
-1

1-aminobutano
•Enlace sencillo N-H 3500 - 3100 cm
-1
(Doble
depresión típica de amina primaria).
•Enlace sencillo C – H 2962 - 2853 cm
-1
.
Etanoato de etilo
•Enlace sencillo C – H 2962 - 2853 cm
-1

•Enlace doble C = O 1740 cm
-1
(Carbonilo)
•Enlace sencillo C - O 1300 – 1000 cm
-1