Espectroscopia IR, Apuntes de Química

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Índice de contenidos.

• Introducción……………………………………………
• Fundamentos…………………………………………...
• Instrumentación………………………………………...
• Procesamiento de los espectros…………………………
• Aplicaciones…………………………………………...
• Bibliografía…………………………………………….

En las vibraciones de tensión lo que tenemos son cambios de la distancia entre los átomos a lo largo del eje del enlace de varios átomos. Por otro lado, en las vibraciones de flexión los cambios se encuentran en el ángulo que forman dos enlaces entre átomos.

Cada molécula presenta un espectro IR característico, es decir, una especie de “huella dactilar”, ya que casi todas las moléculas tienen unas vibraciones que cuando se activan provocan la absorción de una longitud de onda en la zona del espectro correspondiente al infrarrojo. Es por ello, que cuando analizamos las longitudes de onda que puede absorber una sustancia en la zona del infrarrojo, obtenemos información de las moléculas que componen dicha sustancia.

Una de las ventajas de la espectroscopia IR es que suele ser muy variable, es decir, permite estudiar prácticamente cualquier muestra con independencia del estado en que se encuentre: líquidos, disoluciones, pastas, polvos, fibras, gases o superficies son algunos ejemplos.

Desde los 60, la espectroscopia IR se había convertido ya en una herramienta esencial en los laboratorios. Sin embargo, no es hasta los años 80 cuando esta técnica alcanza su mayor auge gracias a la aparición de instrumentos fundamentales para su estudio. Se suelen utilizar los llamados espectrofotómetros , de los cuales vamos a dedicarle una especial importancia más adelante. En concreto para este tipo de espectroscopia se han llegado a utilizar hasta tres tipos de instrumentos diferentes, cada uno de ellos para una función especial.

Fundamentos.

La conocida región del infrarrojo (IR) fue descubierta tras varios estudios de científicos. El primero de ellos, midiendo la temperatura de las bandas de luz que se obtenían al descomponer la luz blanca observó un aumento de la temperatura cuando se pasaba del color azul al rojo, incluso más allá del color rojo, es decir, en el infrarrojo. Este sería el primer hecho a la existencia de una radiación pero con la capacidad para transportar calor. Más tarde, se observó el primero espectro de vibración molecular y se fotografió el espectro de absorción de 48 líquidos orgánicos.

También fue esencial el descubrimiento del espectro IR de hasta 10.000 nm de 20 compuestos orgánicos. Sin embargo, esta obtención de los espectros IR se pudo llevar a cabo mediante dos técnicas de medidas, tales que: Transmisión : la radiación IR atraviesa la muestra y se queda registrada la cantidad de energía absorbida por dicha muestra. Para poder obtener el espectro IR lo que se hace es comparar la radiación registrada tras atravesar la muestra con un experimento de referencia. Se permite analizar muestras gaseosas, líquidas y sólidas. Reflexión: la radiación IR es reflejada sobre la muestra. Se analiza la radiación reflejada y se compara con la radiación incidente, dando lugar a una serie de información molecular de la muestra.

Como ya hemos comentado, la región del infrarrojo se asoció con el calor. Esta región comprende desde la zona visible del espectro hasta la región donde se encuentran las microondas, y en ella, la mayoría de las moléculas absorben radiación debido a una serie de cambios que se producen entre sus estados vibracionales y sus estados rotacionales. Para que esto sea posible, las moléculas han de ser polares o ha de producirse una variación en el momento dipolar de estas debido a los cambios vibracionales o rotacionales que experimenten al ponerse en contacto con la radiación IR.

Esta región que estamos comentando del infrarrojo en el espectro electromagnético se puede dividir en tres partes debido a las diferencias de energía y a las variaciones que tienen lugar en cada caso. La zona del infrarrojo medio, también conocida como MIR, middle IR que corresponde básicamente a cambios entre los estados vibracionales de más baja energía hasta el primer estado excitado. En el infrarrojo próximo, NIR, near IR puede producir cambios a la excitación de un estado normal de vibración al segundo estado excitado (sobretonos 1 ) o cuando el fotón de radiación es capaz de excitar dos o más estados de vibración (bandas de combinación 2 ). Por su parte, en el infrarrojo lejano, FIR, far IR aparecen bandas de absorción correspondientes a una especie de torsión que tiene lugar a baja frecuencia.

_1. Cuando hablamos de sobretonos nos referimos a cualquier frecuencia que sea mayor que la frecuencia principal de un sonido

2. Resultan del acoplamiento de 2 bandas ν1 y ν2 para dar lugar a una nueva banda de frecuencia νcomb=ν1+ν 2_