AbsorIR-parte1

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Absorção IR: princípios
Parte 1
Summary
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3 / 1 / 2 0 X X S A M P L E F O O T E R T E X T 2
3 / 1 / 2 0 X X S A M P L E F O O T E R T E X T 3
IR and the electromagnetic 
spectrum
3 / 1 / 2 0 X X S A M P L E F O O T E R T E X T 4
Vis NIR Mid IF Far IF Microwaves
800nm 2.5μm 25μm 1mm
ҧ𝜐 reciprocal
3 / 1 / 2 0 X X V I B R A T I O N A L S P E C T R O S C O P Y 5
𝜐 ∝ E
𝐸 =
ℎ𝑐
𝜆
𝜐 =
𝑐
𝜆
→ 𝜆 =
𝑐
𝜐
𝐸 = ℎ
𝑐
𝑐
𝑣
= ℎ𝜐 
3 / 1 / 2 0 X X V I B R A T I O N A L S P E C T R O S C O P Y 6
ҧ𝜐(𝑐𝑚−1) =
1
𝜆(𝑐𝑚)
And the frequency in Hz:
𝜐 = ҧ𝜐 . 𝑐 =
𝑐(
𝑐𝑚
𝑠 )
𝜆 (𝑐𝑚)
= 𝜐 (
1
𝑠
)
Converting wavelength in wavenumber:
1𝜇𝑚 = 1. 10−6𝑚 = 1. 10−6102𝑐𝑚 = 10−4𝑐𝑚
2.5 𝜇𝑚 → ҧ𝜐 𝑐𝑚−1 =
1
2.5𝜇𝑚
=
1
2.510−4 
=
1
2.5
104 =
100
2.5
102 = 400 𝑐𝑚−1
Absorption in 
the Infrared 
region
1 8 / 0 9 / 2 0 2 3 8
Interaction between 
light and matter
Scattering
Electronic 
Absorption
RamanRayleigh Photoluminescence
Electroluminescence
Thermoluminescence
Chemiluminescence
Bioluminescence
luminescence
Incandescence
Vibrational Absorption
SAXS
Diffraction
X-ray diffraction
1 8 / 0 9 / 2 0 2 3 9
The absorption process
▪
▪
▪
3 / 1 / 2 0 X X V I B R A T I O N A L S P E C T R O S C O P Y 1 0
3 / 1 / 2 0 X X V I B R A T I O N A L S P E C T R O S C O P Y 1 1
Assimetry is mandatory!
3 / 1 / 2 0 X X V I B R A T I O N A L S P E C T R O S C O P Y 1 2
Symetric stretching for CO2: IR inactive
3 / 1 / 2 0 X X V I B R A T I O N A L S P E C T R O S C O P Y 1 3
Assymetric stretching and bending for 
CO2: IR active
IR Inativos IR Ativos
3 / 1 / 2 0 X X V I B R A T I O N A L S P E C T R O S C O P Y 1 4
H H
Cl Cl
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3CH3
CH3
CH3CH3
CH3
CH3
CH3
Sensitivity to the chemical vicinities
▪
3 / 1 / 2 0 X X V I B R A T I O N A L S P E C T R O S C O P Y 1 5
Vibrational modes
The simplest
3 / 1 / 2 0 X X V I B R A T I O N A L S P E C T R O S C O P Y 1 7
3 / 1 / 2 0 X X V I B R A T I O N A L S P E C T R O S C O P Y 1 8
Coisas legais de saber
3 / 1 / 2 0 X X V I B R A T I O N A L S P E C T R O S C O P Y 1 9
Temos duas teorias para absorção IR:
Aproximação harmônica 
Aproximação não-harmônica
Aproximação harmônica: consideramos 
o sistema como sendo um sistema 
massa-mola
3 / 1 / 2 0 X X V I B R A T I O N A L S P E C T R O S C O P Y 2 0
stretching spring/mass system
𝐸𝑣 = 𝐸𝑝 + 𝐸𝑘
𝐹 = −𝑘𝑑
𝑓 =
1
2𝜋
𝑘
𝑚
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Restoring forces are: repulsion and attraction
Spring: bond
𝜈 = −𝑘 𝑟 − 𝑟𝑒𝑞
𝐸 =
1
2
𝑘 𝑟 − 𝑟𝑒𝑞
2
r = internuclear distance
𝐸𝑜𝑠𝑐 ∝ ℎ𝜈𝑜𝑠𝑐
ҧ𝑣 =
1
2𝜋𝑐
𝑘
𝜇
𝑐𝑚 −1
where m is the reduced mass
𝑓 =
1
2𝜋
𝑘
𝑚
𝐻𝑧
▪
▪
Mas a pela aproximação não-harmônica 
(considerando o Sistema como um oscilador 
não-harmônico) temos:
No entanto, para as medidas que fazemos:
O Oscillador
Harmônico simples é 
uma ótima 
aproximação
References
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