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Aula teórica de espectroscopia no infravermelho, Resumos de Química

Aula teórica de espectroscopia no infravermelho

Tipologia: Resumos

2023

Compartilhado em 13/12/2023

thiago-loures-1
thiago-loures-1 🇧🇷

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Baixe Aula teórica de espectroscopia no infravermelho e outras Resumos em PDF para Química, somente na Docsity! ESPECTROSCOPIA NA REGIÃO DO INFRAVERMELHO INTRODUCTION to EE [SRA RL T David L Bryce x 7 ESTO RES / Espectroscopia | Ernô Pretsch Structure Determination o do ÇEl: Compounds Tables of Spectral Data E E alte Frequência () —————— baixa alta € Energia baixa RAIOS X ULTRAVIOLETA S O É $ Ss “ s Ressonância Ultravioleta Visível divegreo) magnética vibracional nuclear | I | 25um €— 15 um Ime35m 280 nm €———5 400 nm €———s 800 nm AZUL VERMELHA curto —————— — Comprimento de onda (N) — — 3 longo VISIBLE INFRARED 100 280 315 400 700 weavelength Cm) Materiais usados como janelas para Infravermelho Window Useful range Refractive Properties material (em!) index Nacl 40000-600 1.5 Soluble in water; slightly soluble in alcohol; low cost; fair resistance to mechanical and thermal shock; easily polished KBr 43500-400 1.5 Soluble in water and alcohol; slightly soluble in ether; hygroscopic; good resistance to mechanical and thermal shock CaF, 77000-900 1.4 Insoluble in water; resists most acids and bases; does not fog; useful for high-pressure work BaF, 66 666-800 1.5 Insoluble in water; soluble in acids and NH4CI, does not fog: sensitive to thermal and mechanical shock KCl 33 000-400 1.5 Similar properties to NaCl but less soluble; hygroscopic CsBr 42000-250 1.7 Soluble in water and acids; hygroscopic Csl 42000-200 1.7 Soluble in water and alcohol; hygroscopic sample RS ATR crystal Es to detector IR beam Refractive index Crystal > Sample Material Spectral region Refractive |Depth of penetration at 45º, 1000em 1 Hardness ateria E ê cem o) index [Olga] (Knoop) ense 20000-500 2.43 1,56 130 Ens 22, 0000-750 es 1,54 355 Ge 5,000-600 4.01 055 550 Si 10,000-100 3.42 0,81 liiso Diamond 45,000-10 2.40 1,55 9,000 Intensidade na técnica de ATR Frequências maiores tem menor penetração!! band vibration in the infrared my my contracting | stretching, Bending: 1 f Mama v="— |— u=— +12. 2nc Yu ma +ma E=hv =h£.since A = e v Stretching: In plane ,/ ç s ó Out of plane Antisymmetric “a o In plane e 2. Out of plane x Dad H MM = NH Estiramento simétrico (-2853 em!) mM “o MH PAR SN sx Estiramento assimétrico (-2926 cm") VIBRAÇÕES DE ESTIRAMENTO f c =H Scissoring Wagging (--1450 em”") (-1250 cm?) A" ] c =H J Rocking Twisting (720 cm”) (-1250 em-") NO PLANO FORA DO PLANO VIBRAÇÕES DE DOBRAMENTO Estiramento Simétrico (ns) Estiramento assimétrico (nas) Dobramento ou deformação angular no plano (Tesoura) (ds) Dobramento ou deformação angular no plano (Rotação) (r ) Dobramento ou deformação angular fora do plano (Torção) Dobramento ou deformação angular fora do plano (Balanço) (t ) (w) No espectro de IV, o número de bandas normalmente é diferente do esperado devido a: (l) Frequências fundamentals não observadas porque são multo fracas, ou caem fora da faixa espectral examinada (4000 a 400 cm'!), (li) Diferenças entre os vários níveis de energia (ou v) que são pequenas para serem resolvidas pelo espectrômetro, (iii) Presença no espectro de bandas de combinação e de ressonância de Fermi. Ex: o CHCI, tem uma banda fraca em 4217 em? <= combinação entre as bandas de estiramento e deformação da ligação C-H, em 3019 cm e 1216 cm”, respectivamente. Vibrações fundamentais, simultaneamente excitadas: em 800 cm”!, 2000 e 2500 cm! Combinações: 2800, 3300, 4500 em! ou Overtones (Sobretons): 1600, 4000 e 5000 cm-1 S Harmônicas OVERTONES - SOBRETONS ——— FUNDAMENTAL o 1º overtone a] 1000 cm 2000 cm (forte) (fraca) 2º overtone 3000 cor! (+ fraca) % Transmittance h h NS Time Time (as bond vibrates) (as bond vibrates) 100 100 80 804 607 ê 607 E É 404 É ol * 204 20-| o Il Cc 0 T T T 1800 1700 1600 Wavenumber (cm = ) 0 4000 T T 3500 3000 T 2500 T T 2000 1500 Wavenumber (cm!) T 1000 400 Broad signal Formato da banda Narrow signal 8 | f 8 | | c | | [a o 1 / mo E | [ E E Vo] E | a | ] o L | f e E Vo] E | a = V/ = | mm WU Wavenumber (cm!) Wavenumber (em) This bond is weakened as a result of H bonding 4000 3800 3600 3400 3200 3000 l C-H 300 non H-bonded O-H 3600 / % Transmittance Free soJ0H | O-H 20 participating in H-bonding TT TTTTTTTTTTTTTT Tr TT PTP TT TT 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 400 Wavenumber (cm?) . 1004 RH 1 o 1 Y A 9 804 HaoZoR 6 1 É 601 E 1 Bo. 404 Po 2 20) from + carboxylic acid carboxylic acid TT" 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 400 Wavenumber (cm-?) 5) Conjugação (ressonância) Diminui a constante de força da ligação diminui a frequência de vibração O que buscar num espectro de infravermelho?? Diagnostic Region Fingerprint Region Triple Double a Bonds to H Bonds Bonds Single Bonds T TrtrqtrTtreqtrrettrrtrTl , , , . , , , , I . . , , 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 400 Wavenumber (cm) Impressão digital C=0 Cc=c C=N ; inger print N—H O—H CEN C=c dlimpresee digita 4000 3200 2800 2300 2100 1800 1500 900 Valor de referência para grupos funcionais!! Frequência (crn-1) ce ia 4000 2500 2000 1800 1650 1550 650 O-H Cc-H C=€ MUITO C=0 C=N C-cl POUCAS c-0 C=N FAIXAS C-N N-H C=cC CC X=C=Y (C,O,N,S) N=0 N=0 1 Usar tabelas de correlação aee Alcoóis, éteres, ésteres, ácidos carboxílicos, anidridos 1300-1000 Tipo de Vibração Frequência (cm!) Intensidade CH Alcanos Tipo de Vibração Frequência (cn!) Intensidade (estiramento) 3000-2850 s —H, Oo—H Alcoóis, fenóis (dobramento) 1450 e 1375 m Livres 3650-3600 m —CH— Ligação de H 3400-3200 m (dobramento) 1465 m Ácidos carboxílicos 3400-2400 m Alenoé N—H Aminas e amidas primárias (estiramento) 3100-3000 m e secundárias (dobramento fora do plano) 1000-3000 s (estiramento) 3500-3100 m Aromáticos (dobramento) 1640-1550 m-s (estiramento) 3150-3050 s Aminas 1350-1000 m-s (dobramento fora do plano) 900-690 s Iminas e oximas 1690-1640 w-s Alcino Nitrilas 2260-2240 m (estiramento) ca. 3300 s Alenos, cetenas, isocianatos, Aldeído 2900-2800 w isotiocianatos 2270-1940 m-s 2800-2700 w N=0 Nitro (R—NO,) 1550 e 1350 5 c—c Alcano Inútil para interpretação s—H Mercaptanos 2550 w Co= Alceno 1680-1600 m-w s=0 Sulfóxidos 1050 s Aromático 1600 e 1475 m-w Sulfonas, cloretos de sulfonila, Alcino 2250-2100 m-w sulfatos, sulfonamidas 1375-1300 e 1350-1140 s Aldeído 1740-1720 s Cetona 1725-1705 s C—x Fluoreto 1400-1000 s Ácido carboxílico 1725-1700 s Cloreto 785-540 s Éster 1750-1730 s Brometo, iodeto <667 s Amida 1680-1630 s Anidrido 1810 e 1760 s Cloreto ácido 1800 5 Estratégias para analisar um espectro de IR • Procure pelos sinais de grupos característicos: C=O, O-H, N-H, C-O, C=C, C C, C N e NO2 • Evite se preocupar com banda de C-H próximo a 3000 cm-1 Questões básicas: 1) Há algum grupo carbonila? C=O Banda intensa 1820 – 1660 cm-1 Se a resposta for sim, identifique a carbonila ! 2) Se a resposta for não, verifique os grupos: 3) Ligações duplas e/ou anéis aromáticos ? • C=C resulta em banda fraca próximo a 1650 cm-1 • Banda de média a forte entre 1600 – 1450 cm-1, pode ser anel aromático. • Procure por C-H acima de 3000 cm-1. 4) Ligações triplas ? Hidrocarbonetos 2- Estiramento C-C Alcano Alceno Alcino Benzeno 1200 cm-1 1660 – 1600 cm-1 2260 – 2100 cm-1 1600 e 1465 cm-1 (banda fraca) (1 banda média) (2 ou 3 bandas médias) (1 banda média) Sem utilidade!! Hidrocarbonetos 3- Dobramento C-H Alcano Alceno Alcino Benzeno 1465 cm-1 (CH2) 1000 – 650 cm-1 700 – 600 cm-1 900 - 690 cm-1 (1 banda intensa) (bandas fracas) (1 ou 2 bandas intensas) (1,2 ou 3 bandas intensas) 1375 cm-1 (CH3) 720 cm-1 (CH2) Alcano “6 TRANSMITÂNCIA “we estiramento C-H sp? na o ' 2000 1800 1500 1400 1200 4000 3600 seo 2800 240 NÚMERO DE ONDA (CM-*) Mic a 1 | a CALC MRE Mom so a ato harmônica ão de 910 cm! js. Ê Al É ceno * o Da 2 . estiramento de u C-Hsp' ' ã do do oo um mo cmo am tm io ud io 10 PAO o io ai NÚMERO DE ONDA (CM-! MÍCRONS 28 3 a 5 e 7 Ps un rp usa 1 2 so o 4" js estiramento C=C Alcino E * a » H-C=C(CHo),CHa o estiramento Ro dobramento =C-H CHsp estiramento C-H sp? ENE : o Coco somo seo “emo ao 200 100 1600 (1 1000 amo oo “oo 1400 12 NÚMERO DE ONDA (CM-!) Padrão de substituição do Benzeno Dobramento C-H 900 – 690 cm-1 Álcoois e Aminas 1- Estiramento O-H e N-H Álcool Amina (1 banda intensa e larga) (1 ou 2 bandas médias e largas) 2- Estiramento C-O e N-H 3650 – 3200 cm-1 3500 – 3300 cm-1 Álcool (1 banda intensa) 1260 – 970 cm-1 1350 – 1000 cm-1 (1 banda média) Amina Composto Estiramento C — O (cm!) Estiramento O — H (em”!) Fenóis Alcoóis terciários (saturados) Alcoóis secundários (saturados) Alcoóis primários (saturados) 1220 8 S 1150 > E E 1100 E 1050 3610 3620 3630 Aumento 3640 Insaturação de carbonos adjacentes ou uma estrutura cíclica diminui a frequência da absorção C — O. Exemplos de alcoóis secundários: OH O! ( Sqr 3 H,€ e 3 OH OH 1100 —1070 cm 1100 — 1070 cm 1100 — 1060 cm! Exemplos de alcoóis primários: Dem 1050 — 1017 cm HCE=CCH, 0H 1050 —1030 cm! %Transmittance ' 4000 3381 O-H stretch 2551 C-H stretch ethanol WMavenumbers (crn-1) noz 1055 C-O stretches OH CH,CHCH, 505 The most important absorption here is the broad -OH at about 3350 cm oH H co 100 T T T T T T T 4000 3000 2500 2000 1500 1000 500 Wavenumbers “cm | % TRANSMITÂNCIA 10028 ER 4 Ê A caasR elcacesdo 0 u Ro 4 15 18 19 2 so so 70 RE SO rota: estiramento “o E j 3 de 1600 cm”! | 5 i N-H fora do plano o ) estiramento C-H Estinhi 4000 3600 3200 2800 2400 2000 1800 1600 1400 1200 1000 ' A : É NÚMERO DE ONDA (CM-!) aa oo 400 Amina 22 ê % TRANSMITTANCE s Bs 8 2 g 3 8 & 4000 3800 a200 2800 2400 2000 1800 1600 1400 1200 1000 8oo 800 400 WAVENUMBERS (CM-!) % TRANSMITTANCE % TRANSMITTANCE Dialquil | Eter MICI 0026 3 4 5 OM RR HA 25 so so 70 co so CHa(CH,),-O-(CH,),CHs 40 30 CH CH, bends ao spêC-H bends 1 we Stretch C-O stretch “000 3600 3200 “aggo 2400 2000 1800 1600 “ago ' 1200 ! “oco ' 800 600 400 WAVENUMBERS (CM?) Alquilfenil Éter Monons 025 : 4 5 $ TS SP on RB us is ao » 0 so 70 OCHs a e so sp2 C-H NO “o stretch spa G=H so Ea 2? C-O stretch as 10 Sp rot mono subst. oop o aromatio G=€ l 1 Lt L l Ea L 4000 3600 3200 2800 2400 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 WAVENUMBERS (CM-") COMPOSTOS CARBONÍLICOS € € 1810 1800 1760 Anidrido Cloreto Anidrido Éster (banda 1) de ácido (banda 2) Éster o À | R O-R O srs H—O A R—C “C=R N / > 1725 1715 1710 1690 Aldeído Cetona Ácido Amida carboxílico Amida o o" “j l Cm RÉ ÔN-R — R = k R o versus Fa Cori Aldeídos 1- Estiramento C=O 1740 – 1720 cm-1 (1 banda intensa) 2- Estiramento C-H 2850 – 2750 cm-1 (2 bandas fracas) Ressonância de Fermi!! (com d 1380 cm-1) Conjugação baixa esse valor (1700 – 1660 cm-1) 1715 Cetonas Conjugadas 1715 1685 1680 1665 1640 cm”! o O o o O BN R Ar R R Ar Ar NA o x : Normal a,P insaturada Enólico B-dicetonas Conjugação ——— —— Cetonas Cíclicas 1815 1780 1745 1715 1715 1705 em! o o o o o 0 ) EL R R ] Normal +————— TENSÃO DE ANEL 5 mr umber (ci Waven 3000 100 [o souem usura % o 4 15 18 WAVENUMBERS (CM!) ss 2 3868 SS 3 8 8.º AONMILHNS NV 36 % TRANSMITTANCE o BB 8 E BEBE Es B : b ! : à BE j : : g ê ê ê % TRANSMITTANCE 4000 asoo azoo 2800 2400 2000 1800 1800 1400 1200 1000 Boo 600 400 WAVENUMBERS (CM!) %Transmittance pipilisis Lili 4000 I [É | é HO-C—(CH,),CH; q I 3 — TT TESS 3000 2000 1000 Wavenumber (cm!) 0 s0 CH;CH.CH,CO,H KR A A carboxylic acid shows : N / C=0 stretch at about 1710 cm a oH “em co OH (very broad) at about 3400 cm! 4000 3000 2500 2000 1500 1000 son Wavenumbers / em eo 4 15 18 25 a a 5 6 7 8 9 10 12 15 20 30 40 0.00 pos Dos pr rr Dr rg pr pr rr Dr rr ir ri Dr sara o a Dad to gti a 0.0os 0.1o e ' S RBANCE J ABSO o o 8s l 0.50 0.60 TTTT TT LHS A Jul 0.80 190 8 Ne D 20; 144, [4 444 Lisittstrt iris lisas ao Fa | L l 1 l j “” aDoo 3500 3000 2500 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 800 400 Wavenumber (cm”") 8 Benzoic acid, ammonium salt. A. N—H and C—H stretch, 3600 cm”! to 2500 cm”!. B. Ring C—O stretch, 1600 cm”!. C. Asymmetric carboxylate anion C(—0); stretch, 1550 em”! D. Symmetric carboxylate C(-0) stretch, 1385 em. (COO)” st as 1610-1550 Very strong; in G-halogen carboxylates near the higher value, with more than one ot-hal beyond the normal range; in polypeptides at =1575 (COO)” st sy 1450-1400 Strong, of no practical significance, in polypeptides at =1470 (COO) 5 =775 Formates, weak =925 Acetates =680 Benzoates =600 CE;COo” % TRANSMITTANCE 04 CH.;CO,CH, An ester, with characteristic absorptions at : C=0 1735 em €.0 1250 cm and 1050 cm! A / C=0 co 190 r T T T T T T 4000 3000 2500 2000 1500 1000 500 Wavenumbers / em 1 MICRONS 10025 3 4 E $ tita as so E 7 C-0 so overtone so “o k 30 o Pod Q EN o Seich CHsCH>CH>COCH>CH | O CHO stretch o 1 L A Lit LoL 1 4000 3600 3200 2800 2400 2000 1600 1400 1200 1000 WAVENUMBERS (CM!) 18 25 %Transmittance Acetato de fenila loo 1 NOT ] Ie A SE en to ": O. 4 O , — 4000 3000 Wavenumber (cm!) Benzoato de metila MICRONS mo25 6 Ly 12 13 14 15 16 oo EEE $” É E so 2! É so 2 30 4000 3600 3200 2800 2400 Benzoato de metila MICRONS 10022 5 6 7 a sa Bo 8 70 = s0 Ea g 2 & a 20 10 “ooo 3800 3200 2800 2-hidróxi-benzoato de metila (salicilato de metila) 10025 3 4 ; agr nu rp usa ” so so < 7 ê o 3 o 3 o ta 2 e ligado a H conjugação C=O , e ligado a H Soa Bies “000 3600 3200 2800 2400 2000 1800 "800 1400 ; 1200 : 1000 ê 600 NÚMERO DE ONDA (CM-*) Amidas 3- Estiramento C-N ~1400 cm-1 (1 banda média) 4- Dobramento N-H 1640 – 1500 cm-1 (1 banda média) (amida 1a) (amida 1ª ou 2a) 750 – 600 cm-1 (1 banda intensa e larga) %T Amida 1º %T Amida 22 %T Amida 3º C-Nst NH, ô Not C=0 st 3600 2800 2000 1600 1200 80 400 NH st NH8 C=O st 3600 2800 2000 1600 1200 800 400 Pad C=0 st 3600 2800 2000 1600 1200 800 400 % TRANSMITTANCE ER Amida 1º 7 10 " 12 19 4 15 16 19 25 “% TRANSMITTANCE esuerssissê EE nisi: HE i i p: : ; ; 1600 1400 1200 1000 Boo 600 400 WAVENUMBERIS (CM!) Ê É | É ê Amida 22 2000 1800 1600 1400 1200 1000 so 600 400 WAVENUMBERS (CM-1) Cloretos de Ácido 1- Estiramento C=O 1810 – 1775 cm-1 2- Estiramento C-Cl (banda média ou intensa) (1 banda forte e intensa) 730 – 550 cm-1 Conjugação afeta (diminui) to in 8 “a TRANSMITTANCE Buss 8 8 3 E & 3 3600 3200 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 WAVENUMBERS (CM-'| à 8 (CH5)sCHs 8 804 E EREUE E E o: C é 4 l o?" >c 3 50 E LR 1000 Ê É Wavenumber (cm!) IR spectrum of 4-hexylbenzoyl chloride. Aromatic CH stretch, 3036 cm-!. C—H stretch, 2936 cm”! and 2866 cm”! C=0 stretch, 1779 cm”!. Acid chloride C==0 stretch wavenumbers show a small dependence on conjugation. Aroyl chlorides can be identified by a Fermi resonance band such as that seen at 1748 cm”! (due to the C=0 stretch and the overtone of the 884 cm”! band). Iminas 1- Estiramento C=N 1690 – 1640 cm-1 (1 banda média) Conjugação afeta (diminui) Nitrila (R-C=N) 400 %T 7 C=Nst 3600 2800 2000 1600 1200 800 Isonitrila (R-N=C) %T -N=C st 3600 2800 2000 1600 1200 800 400 “a TRANSMITTANCE %Transmittance Au! 2000 Eiitpii 1800 1600 1400 1200 WAVENUMBERS (CM-1) 1000 3000 Wavenumber (cm!) Estiramento C≡N 2260 – 2160 cm-1 (1 banda média a forte) Cianato (RO-C≡N) Tiocianato (RS-C≡N) (1 banda média) 2170 – 2130 cm-1 Estiramento C−O 1200 – 1080 cm-1 (1 banda forte) Estiramento C−O 720 – 550 cm-1 (1 banda média) Nitrocompostos Estiramento (NOO) 1600 – 1490 cm-1 (2 bandas intensas) 1390 – 1310 cm-1 MICRONS ” ” n 12 A] 10025 1 15 18 1000 1200 1600 1400 WAVENUMBERS (CM-") 1800 4000 3600 — 3200 2800 2400 ss esa sa asso SONVLLINSNVEL % E z SoUENTUISURIT 3 9 mr Wavenumber (c Tióis (Mercaptanas) Estiramento S-H 2600 – 2240 cm-1 (1 banda fraca)