4 ESPECTROSCOPIA NO INFRAVERMELHO

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Universidade Regional do Noroeste do Estado 
do Rio Grande do Sul
Curso de Farmácia
DCVida – Departamento de Ciências da Vida
Química Analítica Instrumental
ESPECTROMETRIA DE ABSORÇÃO 
NO INFRAVERMELHO
Profa. Anagilda Bacarin Gobo
O objetivo da espectroscopia de absorção no IV é a
determinação dos grupos funcionais, sendo que cada grupo
absorve em frequência característica de radiação na região
do IV.
O espectro no infravermelho é baseado nas vibrações
moleculares, mede diferentes tipos de vibrações entre
átomos de acordo com suas ligações interatômicas,
observando-se a absorção ou espalhamento dessa radiação.
Algumas das vantagens dessa técnica são a facilidade de
preparação da amostra; a possibilidade do uso de amostras
em filmes sólidos, amostras líquidas e gasosas; bem como o
custo, o tamanho e a versatilidade do equipamento
necessário para as análises.
Identificação de grupos funcionais
Grupos funcionais característicos Absorções típicas
Identificação TOTAL de um composto por IV: 
Muito difícil. Deve-se conhecer a proveniência do composto e as 
suas propriedades químicas e características físicas.
Espectro no infravermelho:
Muito útil para indicar a presença de grupos característicos que 
absorvem entre 1400 e 4000 cm-1. 
Análogo ao UV:
Irradiação da amostra com luz I.V.
Parte absorvida (A)
Parte transmitida (T)
Espectro I.V : %A (ou %T) versus frequência ou
comprimento de onda ou número de ondas.
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)
As ligações envolvidas são C-H, N-H e O-H. Mais
adequado para análises de água, proteínas,
hidrocarbonetos de baixa massa molecular e gorduras.
µm
MODELO DO OSCILADOR HARMÔNICO
OU MODELO DA BOLA MOLA
De acordo com este modelo, os átomos são representados por
bolas de tamanho variável e as ligações são descritas como molas
com elasticidades diferentes.
m1 m2
k
k: Cte. De força da ligação
m1 e m2: Massa de cada
átomo
 Massa reduzida dos dois
objetos ou massa reduzida
do sistema.
= (m1 * m2)/(m1+m2)
A figura representa uma molécula
formada por dois átomos diferentes
(CO, por exemplo) ligados por uma
mola de constante elástica k.
Vibrações Moleculares
Modelo simplificado da ligação química entre 2 átomos.
Ligação = mola
Propriedades das ligações e tendência de 
absorção
A força de ligação e a massa dos átomos envolvidos
afetam a frequência de absorção infravermelha.
Para qualquer oscilador harmônico, quando uma
ligação vibra, sua energia vibracional muda
continuamente. A energia total é proporcional a
frequência ⱱ.
A frequência vibracional de uma ligação deve aumentar
com a diminuição da massa reduzida do sistema.
A frequência vibracional de uma ligação deve aumentar
com o aumento da força de ligação. Logo, para um
MESMO TIPO DE VIBRAÇÃO, a frequência de
vibração para as ligações simples, duplas e triplas
aumenta neste sentido:
C C > C C > C C 
C N > C N > C N 
C O > C O 
C – H C – D C – C C – 0 C - Cl
3000cm-1 2200cm-1 1200cm-1 1100cm-1 700 cm-1
Região do grupo funcional
Região 
impressão 
digital
Espectroscopia no Infravermelho
Identificação por “Impressão Digital”
O espectro no infravermelho contêm muitas absorções
associadas com inúmeras formas de vibração das
moléculas que são analisadas. Sendo assim, uma
molécula em particular fornecerá uma série de bandas
características, associadas com seu modo de vibração.
Este padrão de absorção é característico desta
molécula, constitui o que se chama de “impressão
digital”: são as bandas situadas entre 900 e 1400 cm-1.
Desta forma, se comparados os espectros de 2
substâncias idênticas entre si, realizados nas mesmas
condições (tipo de amostra, concentração), eles devem
ser idênticos. Por consequência, os espectros de 2
compostos muito parecidos também devem ser muito
semelhantes.
Quatro tipos de vibração
 Estiramento
- Simétrico 
- Assimétrico
 Deformação no plano
 Deformação fora do plano
 Torção
abanotorção
Sem 
alteração no 
eixo da 
ligação
Modos de vibração
Uma molécula N átomos - 3N graus de liberdade (x, y, z)
Para uma molécula não linear com N átomos, existem 3N-6
modos de vibração.
Para uma molécula linear com N átomos, existem 3N-5 modos
de vibração.
Para moléculas muito grandes e com diferentes tipos de ligação
muitos modos de vibração  espectros complexos.
Exemplo 1: H2O 3 átomos: 3 * 3 - 6 = 3 modos de vibração 
Exemplo 2: CO2 3 átomos: 3 * 3 - 5 = 4 modos de vibração 
Cada tipo de vibração  uma banda de absorção
Algumas vibrações têm mesma frequência 
Sobreposição
Bandas no espectro  vibração deve produzir uma
radiação no momento dipolar da ligação que irá interagir
com as ondas eletromagnéticas da luz provocando absorção.
Diferentes ligações químicas possuem diferentes frequências
vibracionais. O espectro no infravermelho indica a presença
destes diferentes tipos de ligações nas moléculas.
Tipos de ligações facilmente detectáveis por IV
C – C, C – H, C – O, C – N, C – S, C – P, C – M, etc.
C = C, C = O, C = N, C = S, S = O, N = O, C = P, etc
INSTRUMENTAÇÃO
INSTRUMENTAÇÃO
Consistem de cinco seções principais:
Fonte de Radiação.
Área de amostras. 
Combinador de Feixe.
Rede de Difração.
Detector.
Fonte
Amostra
Referência
Combinador 
de Feixe
Rede de 
Difração
Detector
Interferograma
A radiação IV é produzida por uma fonte aquecida
eletricamente, usualmente um filamento de tungstênio.
O feixe de radiação produzido pela fonte é dividido por
dois espelhos. Cada um dos feixes é focalizado na
área de amostras com auxilio de outros dois espelhos.
No compartimento, os feixes atravessam células, uma
correspondendo a um material de referência e outra á
amostra desconhecida. Obturadores montados no
compartimento da fonte permitem bloquear um ou
outro feixe.
A área de amostras de um espectrofotômetro permite
acomodar uma grande variedade de acessórios para a
medida de gases, líquidos e sólidos.
Preparação da amostra 
Coloca-se o composto num compartimento de amostra 
ou célula. As células são compostas por substâncias 
iônicas: KCl e KBr
Amostra líquida:
Gota entre células
Amostra sólida:
Pastilhas de KBr
Em suspenção em Nujjol
Dissolvido em solvente orgânico
Após incidir na referência e na amostra, a fração de radiação
transmitida é comparada no fotômetro, a parte do aparelho
responsável por indicar a diferença de energia entre amostra e
referência, através da radiação pulsante.
O monocromador, dispersa a luz proveniente da fonte em
diferentes comprimentos de onda. O dispositivo permite
isolar bandas de comprimento de onda geralmente muito
mais estreitas que as obtida por filtros, sendo formado por
um elemento de dispersão, que pode ser um prisma ou uma
rede de difração, junto com duas fendas estreitas que servem
como aberturas de entrada e de saída de radiação.
Por meio de um movimento circular, a rede de difração
focaliza no detector, um a um, todos os comprimentos de
onda separadamente (4.000 cm-1, 3.999 cm-1, 3.998 cm-1,
3.997 cm-1), e assim sucessivamente até completar a
varredura.
Bandas nos valores de 3200 cm-1, 1650 cm-1, 1080 cm-1 e 
610 cm-1, onde a molécula absorve a radiação. 
Aplicações da Espectrometria no Infravermelho:
Identificação de compostos orgânicos.
Determinações a cerca da estrutura de uma 
molécula.