AULA 10 Infravermelho 2017

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Introdução à Espectroscopia 
no Infravermelho
Radiação Eletromagnética
Espectro Eletromagnético
Infravermelho (IV)
Infravermelho
Energia 
• Todos os comprimentos de onda do espectro 
eletromagnético têm associados uma certa 
quantidade de energia, dada por: 
• Onde: h = cte. Plank, c = vel. Luz, λ = 
comprimento de onda
λ
ν
chhE ==
Escala
• Comprimento de onda (λ)
µm = 10-6m 
• Número de onda (ν )
)(
1)( 1
cm
cm
λ
ν =−
Escala
• A região do infravermelho se dá entre 4000 
e 400 cm-1. 
• Energia varia de 4,8 kJ.mol-1 a 48,0 
kJ.mol-1 
• Há interação entre a radiação e as 
moléculas 
Absorção de Radiação
• A radiação eletromagnética pode interagir 
com a matéria, sendo assim absorvida. 
• Exemplo:
Transição eletrônica 
(radiação visível)
Efeito da Absorção no IV
• A rad iação in f ravermelha quando 
absorvida, fornece energia suficiente 
apenas para alterar as vibrações entre os 
átomos em uma molécula. 
• Exemplo: 
 H-Cl
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)
Deformação axial simétrica/assimétrica
Angular simétrica no plano (tesoura)
Angular simétrica fora do plano 
(torção)
Angular assimétrica fora do plano 
(abano)
Angular assimétrica no plano (balanço)
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
Requisitos para Ocorrer Absorção no 
Infravermelho
• N e m t o d a m o l é c u l a a b s o r v e n o 
infravermelho. 
• É necessário que o momento de dipolo da 
ligação varie em função do tempo 
• Ligações químicas s imétr icas não 
absorvem no IV (Exemplos: H2, Cl2, O2)
Moléculas Simétricas
• Verif ica-se também que moléculas 
simétricas, ou praticamente simétricas 
também se mostrarão inat ivas no 
Infravermelho. 
• Exemplos:
H3C
C C
CH3
CH3H3C
H3C C C CH3
Equipamento
Utilidade 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
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.
Propriedades das Ligações
• Freqüência de vibração (ν)
µπ
ν
k
c2
1
=
21
21
mm
mm
+
=µ
K = força correspondente 
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
Efeito das Massas
• A medida que o átomo ligado, por 
exemplo, a um átomo de carbono, 
aumenta em massa, a freqüência de 
vibração diminui 
• E s s a s m a s s a s c o r r e s p o n d e m a o 
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 µ
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) 
 ~ 300cm-1 ~1340cm-1
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 i lustram 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 a b s o r v e 
in tensamente , a 
l i g a ç ã o C = C , 
abso rve apenas 
f r a c a m e n t e , 
e v i t a n d o a s s i m 
qualquer confusão
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.
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
Sugestão
• Concentre esforços na identificação dos 
picos principais, reconhecendo sua 
presença ou ausência.
C8H18
Alcano
CH2 
bend
sp3 C-H
CH3 
bend
Octano
C6H121 insaturação = 1 alceno ou cicloalcano
CH2 
bendsp3 C-H
Sem CH3 bend 
Sem C=C stretch
Ciclo-hexano
C6H12
1 insaturação = 1 alceno ou cicloalcano
C=Csp3 C-H
sp2 C-H
1-hexeno
CH2= CH(CH2)3CH3
C6H10
2 insaturações = 1 alcino ou cicloalceno ou um dieno
cis C=C
sp3 C-H
sp2 C-H
Ciclo-hexeno
CH2 
bend
C8H14
2 insaturações = 1 alcino ou cicloalceno ou um dieno
 C≡C
sp3 C-H
sp C-H
1-octino
≡C–H 
bend
C7H8
4 insaturações = verificar aromático
tolueno
sp2 C-H
Mono subst.
Mono subst. 
oop
Estiramento C=C 
aromático
sp3 C-H
C10H14
4 insaturações = verificar aromático
orto-dietilbenzeno
sp2 C-H
orto subst.
orto subst. 
oopEstiramento C=C 
aromático
sp3 C-H
C10H14
4 insaturações = verificar aromático
sp2 C-H
meta subst.
Estiramento C=C 
aromáticosp
3 C-H meta subst. 
oop
meta-dietilbenzeno
C10H14
4 insaturações = verificar aromático
sp2 C-H
para subst.
Estiramento C=C 
aromáticosp
3 C-H
para subst. 
oop
para-dietilbenzeno
C6H14O
Sem insaturações
 CH2 
bendsp3 C-HEstiramento 
O–H
1-hexanol
C-O 
stretch
 CH3 
bend
C7H8O
4 insaturações = verificar aromático
sp2 C-H
para subst.
Estiramento C=C 
aromático p-cresol
Estiramento 
O–H
C-O 
stretch
para subst. 
oop
 CH2 
bend
sp3 C-H
nonanal
 CH3 
bend
C9H18O
sp2 C-H 
Aldeído
C=O
1 insaturação (C=C, C=O, C=N ou cadeia fechada)
C=O 
sobretom
 CH2 
bend
 CH3 
bend
C=O
C=O 
sobretom
1 insaturação (C=C, C=O, C=N ou cadeia fechada)
sp3 C-H
C
O
CC
bend
3-pentanona
C5H10O
C=O
1 insaturação (C=C, C=O, C=N ou cadeia fechada)
Ácido isobutírico
C5H10O
sp3 C-H
O –H stretch.
C-O 
stretch
O-H 
oop
C=O
sp3 C-H
C-O 
stretch
1 insaturação (C=C, C=O, C=N ou cadeia fechada)
Etil-butirato
C6H12O2
C=O
C-N 
stretch
propionamida
C3H7NO
NH2 
stretch
N-H 
oop
1 insaturação (C=C, C=O, C=N ou cadeia fechada)
C-N 
stretch
N-H 
oop
 CH2 
bend
 CH3 
bend
 NH2 
bend
sp3 C-H
NH2
butilamina
C4H11N
 C≡N
butironitrila
C4H7N
Exercício 1
• Relacione cada uma estrutura química 
apresentada com um dos espectros de 
infra-vermelho a seguir
CH3
CH CH3CH3
NH2
CH3
OH
CH3
O
• Considere as estruturas a seguir: 
• Indique para cada uma, que picos de 
absorção são esperados e quais não
O
OH
O
OH O