PROVA MÉTODOS ESPECTROMÉTRICOS - INFRAVERMELHO (Gabarito)

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PROVA DE MÉTODOS ESPECTROMÉTRICOS - INFRAVERMELHO (2020)
1) O que determina a intensidade de uma absorção de Infravermelho? Explique
detalhadamente.
Resumidamente, a absorção ocorre quando a energia da radiação
infravermelho possui a mesma frequência que a vibração da ligação e após, a
vibração passa ter mais amplitude. A intensidade de absorção no espectro de
Infravermelho está relacionada rigorosamente com a polaridade da ligação, ou seja,
quanto mais uma ligação for polarizável, mais intensa é a sua absorção, na qual
essa intensidade é classificada como forte, média, fraca, larga e fina. Também está
relacionada a mudança no momento de dipolo da ligação no decorrer da vibração e
é necessário que esse momento de dipolo varie em função do tempo.
2) Coloque em ordem decrescente as frequências de absorção dos compostos
carbonilados, justificando sua resposta de acordo com os princípios de
espectroscopia de IV e não somente pelos valores tabelados de frequência.
5 > 1 > 4 > 2 > 3
Os principais fatores que levam a esta ordem é a força da ligação e massa atômica.
3) O que pode ser visto nos espectros do paracetamol e do BHT. Ambos possuem
uma hidroxila fenólica e com capacidade de realização de ligação de hidrogênio.
Explique o porquê podem ter diferenças de estiramentos das ligações O-H no IV do
paracetamol e BHT.
No IV do BHT, o estiramento de OH livre aparece em um pico agudo por volta de
3500-3600 cm-1. Essa banda aparece com o pico do OH envolvido em ligação de
hidrogênio quando o álcool é dissolvido em um solvente. Já no IV do Paracetamol, a
banda de OH com ligação de hidrogênio é uma banda larga em 3000-3400 cm-1. A
intensidade de absorção e a posição do estiramento de OH vai depender do modo
que esses grupos estão relacionados à ligação de hidrogênio.
4) Descreva com suas palavras como diferenciar os seguintes isômeros
empregando o espectro de IV? Use os princípios do infravermelho para explicar sua
resposta e não somente os valores de frequência.
O espectro no infravermelho se embasa em vibrações moleculares, ou seja, mede
tipos de vibrações diferentes entre os átomos a partir de suas ligações
interatômicas. Desse modo, pode-se observar diferenças de bandas nos espectros
de tais isômeros devido a estereoquímica deles. Alcinos terminais são fáceis de
detectar devido a forte banda de estiramento de ligação simples entre C e H por
volta de 3300 cm-1 e uma banda de estiramento de ligação tripla entre carbonos em
2200 cm-1 com intensidade mais leve. Já a ligação entre N e H resulta em uma
banda de deformação angular por volta de 1600 cm-1. Já em relação às cetonas, a
ligação dupla entre C e CH apresenta no espectro deformação angular fora do plano
por volta de 730 cm-1.
5) O espectro de IV do trans-ciclopentano-1,2-diol realizado em solução diluída
mostra uma banda centralizada em 3600cm-1, e já o espectro do
cis-ciclopentano-1,2-diol mostra bandas alargadas em 3400 cm-1 e 3600 cm-1.
Explique essa diferença:
Em geral, o isômero cis absorve em uma frequência mais alta do que o isômero
trans, podendo levar ao alargamento de banda e separação desta em duas.
6) Caracterize as principais bandas de absorção encontradas em espectros do
cicloexano e do cicloexeno. Explique com o embasamento da teoria de IV.
O primeiro espectro diz respeito ao cicloexano, no qual nota-se uma banda de
estiramento CH sp3 próximo à 2800 cm-1. Também é possível notar uma banda larga
antes de 800 cm-1, devido à deformação angular (rocking). O segundo espectro diz
respeito ao cicloexeno, no qual nota-se uma banda de estiramento CH sp2 por volta
de 3000 cm-1 e um banda de estiramento CH sp3 em aproximadamente 2800 cm-1.
Além disso, observa-se banda de dobramento CH2 (deformação angular) em
aproximadamente 1400 cm-1 e uma banda de estiramento de ligação dupla entre
dois carbonos por volta de 1600 cm-1. Também observa-se deformação angular CH
fora do plano por volta de 700 cm-1.
7) No infravermelho é esperado ou não que os enantiômeros (S)-2-bromo butano e
(R)-2-bromobutano possuem espectro idênticos? Pq?
Sim. Enatiômeros possuem ótica inativa, uma vez que um dos enantiômeros
desvia o plano da luz para uma direção, enquanto o seu par o desvia, na mesma
proporção, na direção oposta.
8) Um composto aromático de fórmula molecular C10H12 sofre ozonólise para dar
dois produtos, um aldeído aromático e uma cetona não aromática. Diga como
poderia distinguir os três compostos por espectroscopia de IV.
Cetonas não aromáticas possuem frequência de estiramento de ligação dupla entre
C e O acima de 1720 cm-1. Aldeídos aromáticos e conjugados possuem frequência
da banda de estiramento de ligação dupla entre C e O reduzida para abaixo de 1720
cm-1, entre 1680 e 1710 cm-1. Já o composto que sofre ozonólise, é um
hidrocarboneto aromático no qual pode-se observar no espectro IV estiramento das
ligações entre C e H e dupla entre carbonos (ligações aromáticas) por volta de 3000-
3090 cm-1. Também nota-se bandas intensas de absorção relacionadas à
deformação angular entre C e H, fora do plano do anel aromático em baixas
frequências.
9) A espectroscopia de infravermelho permite-nos determinar quais informações
que ajudem na determinação estrutural de uma substância?
Os átomos unidos por ligação covalente geram uma vibração contínua e por isso
cada ligação de um determinado grupo funcional apresenta uma banda de vibração
em uma freqüência específica. Nesse sentido a espectroscopia de IV ajuda a
determinar informações estruturais sobre uma molécula, mas dificilmente
determinará a molécula em si.