Análise Orgânica_Aula 07_Espectroscopia IV_Parte I_IFPE_2022

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25/11/2022
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Ronaldo Dionísio da Silva
Espectroscopia na Região do 
Infravermelho (IV)
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Emissão molecular Emissão atômica
Luminescência
IV, Ramam e 
Microondas EPR e RMN
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Métodos Espectroscópicos
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 Espectroscopia de absorção: é a medida da quantidade de luz absorvida por um composto
em função do comprimento de onda da luz.
 Espectroscopia de infravermelho: observa as vibrações das ligações e indica-nos os grupos
funcionais presentes.
 Espectrometria de massa: há o bombardeamento das moléculas com os electrões causando
a sua fragmentação.
 Espectroscopia de ressonância magnética nuclear: observa o envolvimento químico dos
átomos de hidrogénio (ou carbonos) e indica-nos a estrutura dos grupos alquilo e dá-nos
pistas acerca dos grupos funcionais existentes.
Tipo de espectroscopia
Faixa de 
comprimento 
de onda usual
Faixa de número 
de onda usual, 
cm-1
Tipo de transição 
quântica
Emissão de raios gama 0,005 – 1,4 Å – Nuclear
Absorção, emissão, fluorescência e 
difração de raios-x
0,1 – 100 Å – Elétrons internos
Absorção de ultravioleta de vácuo 10 – 180 nm 1x106 a 5x104 Elétrons ligados
Absorção, emissão e fluorescência no 
UV/Visível
180 – 780 nm
5x104 a 1,3x104
Elétrons ligados
Absorção no IV e espalhamento 
Raman
0,78 – 300 mm
1,3x104 a 33 Rotação/vibração de 
moléculas
Absorção de microondas 0,75 – 375 mm 13 a 0,03 Rotação de moléculas
Ressonância de spin eletrônico 3 cm 0,33
Spin de elétrons em um 
campo magnético
Ressonância Magnética Nuclear 0,6 – 10 m 1,7x10-2 a 1x10-3
Spin de núcleos em um 
campo magnético
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Infravermelho
Radiação Eletromagnética no UV-Vis
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Energia 
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 Todos os comprimentos de onda do espectro eletromagnético têm
associados uma certa quantidade de energia, dada por:
 h = constante de Plank ((6,626 . 10-34 J s)
 c = velocidade da luz (2,998 x 108 m s-1)
 l = comprimento de onda ( 10-9 m [nm])
)(
1
)( 1
_
cm
cmv
l

Número de onda
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Escala
 Comprimento de onda (𝜆)
𝜇m = 10-6m
A região do infravermelho se dá entre 4000 e 400 cm-1.
Energia varia de 4,8kJ.mol-1 a 48,0kJ.mol-1
Há interação entre a radiação e as moléculas
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Efeito da Absorção no IV
 A radiação infravermelha quando absorvida, fornece energia suficiente apenas
para alterar as vibrações entre os átomos em uma molécula.
Exemplo: H-Cl
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Propriedades das Ligações
 Freqüência de vibração (𝜈)
A frequência da radiação que causa a vibração da
ligação depende:
 Massa dos átomos: frequência diminui com
aumento do peso
 Força da ligação: frequência aumenta com a
energia de ligação.

 k
c2
1

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mm
mm


K = força corresponde 9
 Espectro de IV divide-se em duas regiões:
 Impressão digital ou “fingerprint”: 600 – 1400 cm-1 (vibrações de deformação)
 Grupos funcionais: 1500 – 3500 cm-1 (vibrações de estiramento)
 Estiramento (distenção) ou contração: alteração do comprimento da ligação.
 Deformação (flexão) : alteração do ângulo de ligação.
 Modos fundamentais de vibração em moléculas não lineares é dado por 3n-6.
Modos de vibração
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Tipos de Vibração
 Existem um grande número de vibrações possíveis. As mais comuns são:
 Estiramentos axiais:
 Estiramento simétrico
 Estiramento assimétrico
 Deformação angular:
 Angular simétrica no plano (tesoura)
 Angular assimétrica no plano (balanço)
 Angular simétrica fora do plano (torção)
 Angular assimétrica fora do plano (abano)
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Estiramento axial simétrica/assimétrica
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Angular simétrica no plano (tesoura)
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Angular assimétrica fora do plano (torção)
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Angular simétrica fora do plano (abano)
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Angular assimétrica no plano (balanço)
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Todos
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Espectro de Infravermelho
DeformaçãoEstiramento
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Resultado da Absorção
 Quando uma molécula absorve a radiação
Infravermelha, passa para um estado de energia
excitado.
 A absorção se dá quando a energia da radiação
IV tem a mesma freqüência que a vibração da
ligação.
 Após a absorção, verifica-se que a vibração passa
ter uma maior amplitude (frequência).
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Requisitos para Ocorrer Absorção no Infravermelho
 Nem toda molécula absorve no infravermelho.
 É necessário que o momento de dipolo da
ligação varie em função do tempo.
 Ligações químicas simétricas não absorvem no
IV (Exemplos: H2, Cl2, O2)
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Ligações polares
Espectroscopia 
Raman
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Moléculas Simétricas
 Verifica-se também que moléculas simétricas, ou praticamente simétricas
também se mostrarão inativas no Infravermelho.
Exemplo:
H3C
C C
CH3
CH3H3C
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Utilidade do Infravermelho
 Uma vez que cada tipo de ligação covalente apresenta uma diferente freqüência
de vibração natural, então duas moléculas diferentes não deverão apresentar um
idêntico comportamento de absorção no infravermelho, ou Espectro de
Infravermelho.
 Determinar informações estruturais sobre uma molécula.
 As absorções de cada tipo de ligação,(p. ex. N-H; C-O; O-H; C-X; C=O;C-O;
C-C; C=C; C C; C N), são comumente encontradas em uma pequena porção
da região do infravermelho.
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Efeito da Força de Ligação
 Em geral ligações triplas são mais fortes que ligações duplas que é mais
forte que ligação simples
 Essa força corresponde ao parâmetro “k” da equação:
 Assim, maior o k, maior a frequência.

 k12,4
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C C C = C C – C
2150 cm-1 1650 cm-1 1200 cm-1
Aumentando k
Efeito das Massas
 A medida que o átomo ligado, por exemplo, a um átomo de carbono,
aumenta em massa, a frequência de vibração diminui.
 Essas massas correspondem ao parâmetro 𝜇 na equação
 Assim, maior massa, menor frequência 
 k12,4
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C-H C-C C-O C-Cl C-Br C-I
3000 cm-1 1200 cm-1 1100 cm-1 750 cm-1 600 cm-1 500 cm-1
Aumentando 
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Movimento de Deformação
 O movimento de deformação se dá em menores energias (menor
frequência) que um movimento estiramento típico, porque apresentam
menores valores para a constante de força k.
Exemplo:
C – H (estiramento) C – H (deformação)
~ 3000 cm-1 ~1340cm-1
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Efeito de Hibridização
 A hibridização afeta a constante de força, k. Ligações são mais fortes na
ordem:
sp > sp2 > sp3
 e as freqüências observadas para as vibrações de C – H ilustram isso
facilmente:
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sp sp2 sp3
C – H =C – H –C – H
3300 cm-1 3100 cm-1 2900 cm-1
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O Que Deve Ser Examinado?
O equipamento produz um gráfico entre a intensidade de 
absorção versus o número de onda. Este gráfico corresponde ao 
Espectro de Infravermelho
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IV dispersivo
IV com 
Transformada 
de Fourier
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Observações Diretas
 Os primeiros esforços devem permanecer na determinação da presença
(ou ausência) de dos principais grupos funcionais.
 C=O; O–H; N–H; C–O; C=C; C C; C N
 Não tente analisar em detalhes as absorções ~3000cm-1.
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Tabela de Correlação
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Tabela de Correlação - continuação
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E agora? O que é que eu faço?
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Espectro de um alcano
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Espectro de um alcano
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Espectro de um alceno
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C-C 1200 cm-1
C=C 1660 cm-1
C≡C 2200 cm-1
1645 cm -1 1620 cm -1 1600 cm
-1
C=C isolada 1640-1680 cm-1
C=C conjugada 1620-1640 cm-1
C=C aromática Aprox. 1600 cm-1
Frequências de estiramento C=C
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Frequências de estiramento C-C
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Espectro de um alceno
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Espectros de alcinos
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Espectros de alcinos
 R-C≡C-H, 2100-2200 cm-1, μ ≠ 0
 R-C≡C-R, μ = 0 pelo que a estiramento é fraca ou não se vê.
sp3 2800-3000 cm-1
sp2, 3000-3100 cm-1
sp, 3300 cm-1
C C H
C C
H
C C H
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Frequências de estiramento de alcinos
Estiramento da ligações C-H: sp>sp2>sp3
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Espectro de um alceno - Observações
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1. Efeitos de conjugação
2. Efeito do tamanhodo anel em ligações duplas internas
Uma conjugação de uma ligação dupla C=C 
com um grupo carbonila ou outra ligação dupla, 
gera uma constante de força menor, k, gerando 
uma frequência de vibração mais baixa.
Espectro de um alceno - Observações
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3. Efeito da substituição de alquila na
frequência C=C
Quanto maior o grau de substituição nos 
carbonos da ligação C=C, as frenquencias de 
estiramento irão sofrer um aumento.
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Sugestão
Concentre esforços na identificação dos picos principais, 
reconhecendo sua presença ou ausência.
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C8H18
Alcano
CH2
dobramento
sp3 C-H
CH3
dobramento
Octano
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C6H12
CH2
dobramento
sp3 C-H
Sem CH3 dobramento
Sem C=C estiramento
Ciclo-hexano
C6H12
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C6H12
1 insaturação = 1 alceno ou cicloalcano
C=Csp3 C-H
sp2 C-H
1-hexeno
C6H12
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C6H10
2 insaturações = 1 alcino ou cicloalceno ou um dieno
C=C
Estiramento 
(cis)
sp3 C-H
sp2 C-H
Ciclo-hexeno
CH2
dobramento
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