Aula 9 Espectroscopia na Região do Infravermelho

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Espectroscopia na 
Região do 
Infravermelho
Sheila Rodrigues Oliveira
Absorção e Transmissão de 
energia na matéria
Transição eletrônica
(radiação visível)
Espectroscopia na Região do 
Infravermelho
Espectroscopia no Infravermelho
� Parte absorvida (A)
� Parte transmitida (T)
Espectro I.V : %A (ou %T) versus freqüência (ν – Hz ou s-1) ou 
comprimento de onda (λ, cm) ou número de ondas (ν cm-1).
Faixa do I.V.: 4000 a 600 cm-1 ou 2,5 a 15,0 mm
Unidade:
� comprimento de onda: mm (menos utilizada)
� Número de onda: cm-1 (mais utilizada)
� Porque...
c = velocidade da luz
c = ν. λ
E = h. ν
Então para relacionar energia com comprimento de onda
ν = c/ λ = c. ν
Logo E = h. c. ν
Modos de Estiramento e Deformação
Estiramento simétrico
Scissoring
“Movimento de tesoura”
ou dobramento ou deformação angular
Wagging
“sacudida”
Estiramento não-simétrico
Rocking
“balanço” Twisting
“Torcendo”
C
H
H
Deformação no plano Deformação fora do plano
C
H
H
Absorção de Energia
� 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
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Para Ocorrer Absorção na Região 
do 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)
Para ocorrer absorção na região IV
� Verifica-se também que moléculas 
simétricas, ou praticamente simétricas 
também se mostrarão inativas no 
Infravermelho.
� Exemplos:
H3C
C C
CH3
CH3H3C
H3C C C CH3
Método de Detecção
Aparelho de Infravermelho
Espectrometria na região IV
� 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
Uso da Espectroscopia no 
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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Propriedades das Ligações
� Freqüência de vibração (ν)
µpi
ν
k
c2
1
=
21
21
mm
mm
+
=µ
K = força corresponde 
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 freqüência
µ
ν
k12,4=
Exemplos
C C C = C C – C
2150cm-1 1650cm-1 1200cm-1
Aumentando k
Aumento da força de ligação
Efeito das Massas
� A medida que o átomo ligado, por 
exemplo, a um átomo de carbono, 
aumenta em massa, a freqüência de 
vibração diminui
� Essas massas correspondem ao 
parâmetro µ na equação
� Assim, maior massa, menor frequência
µ
ν
k12,4=
Exemplos
C-H C-C C-O C-Cl C-Br C-I
3000cm-1 1200cm-1 1100cm-1 750cm-1 600cm-1 500cm-1
Aumentando µµµµ
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)
~ 3000cm-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:
sp sp2 sp3
C – H =C – H –C – H
3300cm-1 3100cm-1 2900cm-1
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
Estiramento
C-H sp3 Estiramento
C=O 
Características das Absorções
� Num espectro deve ser observadas 
algumas características das bandas 
(picos) de absorção.
� Caracteriza-se pela Intensidade e forma
�Quando uma absorção intensa e estreita
aparece em 1715cm-1 é característico de 
estiramento de ligação C=O (carbonila)
Características das Absorções
� Só o número de onda pode não ser 
suficiente para caracterizar uma ligação. 
O C=O e C=C absorvem na mesma região 
do espectro de infravermelho, porém não 
se confundem!
C = O 1850 – 1630cm-1
C = C 1680 – 1620cm-1
C=O
C=C
Enquanto a ligação 
C=O absorve 
intensamente, a 
ligação C=C, 
absorve apenas 
fracamente, 
evitando assim 
qualquer confusão
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Características das Absorções
� No que se refere à forma, esta também é
importante, pois pode caracterizar melhor 
uma ligação.
� Neste caso as regiões das ligações N – H 
e O – H se sobrepõem
O – H 3640-3200cm-1
N – H 3500-3300cm-1
O-H
C-H C-H
NH2
Tabelas de Correlação 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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Estratégias
� Use lista de itens para verificar seu 
composto
1. Uma carbonila está presente?
O grupo C=O é identificado por uma absorção 
intensa na região de 1820 – 1660cm-1. 
Normalmente este é o pico mais intenso do 
espectro e ocorre no meio do espectro.
2. Se C=O está presente, confira os tipos a 
seguir (se estiver presente siga até o item 3)
Estratégias
Ácidos O–H também está
presente?
- Absorção larga 3400-
2400cm-1
Amidas Há também N–H?
Absorção média em 
~3400cm-1; às vezes 
um pico duplo com 
duas metades 
equivalentes
Estratégias
Ésteres Tem C–O ?
- Absorção intensa 
~1300 – 1100cm-1
Aldeído Há C–H de aldeído?
- Dois picos fracos de 
absorção ~2850 –
2750cm-1
Cetonas Se as demais forem 
eliminadas
Estratégias
3) Se C=O estiver ausente:
Álcool, Fenol Verificar O–H 
Confirmar encontrando 
C-O ~1300 – 1000cm-1
Aminas Checar N–H 
Absorção média 
~3400cm-1
Éter Observar C-O e 
ausência de O-H
Estratégias
4. Ligações Duplas e/ou aromáticos
- C=C dá uma absorção 
fraca ~1650
- Absorção de média 
para forte 1600-1450cm-1; 
geralmente implica em um 
anel aromático
- C-H aromático e vinílico
aparecem à esquerda de 
3000cm-1
Estratégias
5. Ligações Triplas
- C N é uma 
absorção média, fina 
~2250cm-1
- C C é uma 
absorção fraca, fina 
~2150cm-1
- Verificar C-H 
acetilênico ~3300cm-1
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Sugestão
� Concentre esforços na identificação dos 
picos principais, reconhecendo sua 
presença ou ausência.
Decano
Estiramento C-H sp3
Deformação de CH2
Deformação de CH3
Cicloexano
Estiramento C-H sp3 Deformação C-H sp3
Cicloexeno
Estiramento C-H sp3Estiramento C-H sp
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Estiramento C=C 
cis
Deformação C-H
sp3
Pentano
Estiramento C-H sp3
Deformação de CH2
Deformação de CH3
1- Penteno
Estiramento C-H sp3
Deformação de 
CH2
Deforma-
ção de 
CH3
Estiramento C=C
Estiramento C=C-H
Fora do plano
Estiramento C-H sp2
harmônica
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Cis-2-penteno
Estiramento C-H sp3
Estiramento C-H sp2
Estiramento C=C
Deformação
C=C-H fora do 
plano
Trans-2-penteno
Estiramento C-H sp3
Estiramento C-H sp2
Estiramento C=C
Deformação
C=C-H fora do 
plano
1- pentino
Estiramento C-H sp3
Estiramento C-H sp
Estiramento C=C
Deformação =C-H
1-Pentanol
Estiramento C-H sp3
Estiramento O-H 
Deformação C-H
De CH2
Deformação C-H
De CH3
Estiramento C-O
Pentilamina
Estiramento C-H sp3
Estiramento N-H
de NH2
Deformação
N-H
Estiramento C-N
C-H de CH2
C-H de CH3
Deformação N-H fora do 
plano
3- Pentanona
Estiramento C-H sp3
Estiramento C=O
Deformação 
O
CC
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Benzeno
Estiramento C-H sp2
Estiramento C=C
Deformação C-H fora do 
plano
Estiramento C=C
Fenol
Estiramento C-H sp2
Estiramento O-H 
Estiramento C=C
Estiramento C=C
Estiramento C-O
Deformações fora do 
plano C-H