Infravermelho 2020

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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, l =
comprimento de onda
l
n
c
h
hE


 
Escala
• Comprimento de onda (l)
mm = 10-6m
• Número de onda (n )
)(
1
)( 1
cm
cm
l
n 
Escala
• A região do infravermelho se dá entre
4000 e 400 cm-1.
• Energia varia de 4,8 kJ.mol-1 a 48 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 radiação infravermelha quando
absorvida, fornece energia suficiente
apenas para alterar as vibrações entre os
átomos em uma molécula.
• Exemplo:
H-Cl
HCl.XYZ
HCl.XYZ
HCl.XYZ
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 assimétrica no plano 
(balanço)
Angular simétrica fora do plano 
(torção)
Angular assimétrica fora do plano 
(abano)
Todos
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
• 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)
H2.XYZ
H2.XYZ
Moléculas Simétricas
• 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
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 (n)
m
n
k
c2
1

21
21
mm
mm

m
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
m
n
k
12,4
Exemplos
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 m na equação
• Assim, maior massa, menor frequência
m
n
k
12,4
Exemplos
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 m
Movimento de Deformação
• O movimento de deformação se dá em 
menores energias (menor frequência) que 
um movimento de estiramento típico, 
porque apresentam menores valores para 
a constante de força k.
• Exemplo:
C – H (estiramento) C – H (deformação)
~ 3000 cm-1 ~1340 cm-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 ilustram isso
facilmente:
sp sp2 sp3
C – H =C – H –C – H
3300 cm-1 3100 cm-1 2900 cm-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 1715 cm-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 – 1630 cm-1
C = C 1680 – 1620 cm-1
C=O
C=C
Enquanto a ligação
C=O absorve
intensamente, a
ligação C=C,
absorve apenas
fracamente,
evitando assim
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 ~3000 cm-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 – 1660 cm-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-
2400 cm-1
Amidas Há também N–H?
Absorção média em 
~3400 cm-1; às vezes 
um pico duplo com 
duas metades 
equivalentes
Estratégias
Ésteres Tem C–O ?
- Absorção intensa 
~1300 – 1100 cm-1
Aldeído Há C–H de aldeído?
- Dois picos fracos de 
absorção ~2850 –
2750 cm-1
Cetonas Se as demais forem 
eliminadas
Estratégias
3) Se C=O estiver ausente:
Álcool, Fenol Verificar O–H 
Confirmar encontrando 
C-O ~1300 – 1000 cm-1
Aminas Checar N–H 
Absorção média 
~3400 cm-1
Éter Observar C-O e 
ausência de O-H
Estratégias
4. Ligações Duplas e/ou aromáticos
- C=C dá uma absorção 
fraca ~1650 cm-1
- Absorção de média 
para forte 1600-1450 cm-
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 
~2250 cm-1
- C C é uma 
absorção fraca, fina 
~2150 cm-1
- Verificar C-H 
acetilênico ~3300cm-1
C8H18
Alcano
CH2
bend
sp3 C-H
CH3
bend
Octano
C6H12
1 insaturação = 1 alceno ou cicloalcano
CH2
bend
sp3 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
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
C8H14
2 insaturações = 1 alcino ou cicloalceno ou um dieno
C≡C ?
sp3 C-H
sp C-H ?
4-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.
oop
Estiramento C=C 
aromático
sp3 C-H
C10H144 insaturações = verificar aromático
sp2 C-H
meta subst.
Estiramento C=C 
aromático
sp3 C-H
meta subst.
oop
meta-dietilbenzeno
C10H14
4 insaturações = verificar aromático
sp2 C-H
para subst.
Estiramento C=C 
aromático
sp3 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
bendsp3 C-H
Dibutil-éter
C-O
stretch
CH3
bend
C6H14O
Sem insaturações
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
https://www.youtube.com/watch?v=fMRBZttlR1Y
https://www.youtube.com/watch?v=0PG5E5h7cKM
https://www.youtube.com/watch?v=hGPVvLcf1PM
http://eaulas.usp.br/portal/video.action?idItem=4468
Aulas sugeridas
https://www.youtube.com/watch?v=fMRBZttlR1Y
https://www.youtube.com/watch?v=0PG5E5h7cKM
https://www.youtube.com/watch?v=hGPVvLcf1PM
http://eaulas.usp.br/portal/video.action?idItem=4468