Espectroscopia Infrarroja

Descripción de la espectroscopia de infrarrojos

En el proceso de la espectroscopia de infrarrojos tienen lugar unos cuantos pasos. Son los siguientes:

• Se hace pasar un haz de radiación a través de una muestra.

• La muestra, que se encuentra en un espectrómetro, absorbe la radiación infrarroja.

• Una vez detectadas y analizadas las absorciones, el espectro de absorción se imprime o se visualiza en un ordenador.

Tabla de espectroscopia de infrarrojos

Como podemos ver en la imagen inferior, la tabla tiene dos columnas. 'Enlace' representa los grupos funcionales de los distintos compuestos orgánicos. 'Número de onda' representa el número de ondas en una determinada longitud de onda o distancia. Por la tabla, también sabemos que los enlaces de los distintos grupos funcionales absorben frecuencias diferentes de radiación infrarroja. Ésta es la base para distinguir los grupos funcionales con la espectroscopia infrarroja.

Tabla de espectroscopia infrarroja

Espectroscopia infrarroja de compuestos orgánicos

Todos los compuestos orgánicos absorben radiación infrarroja. Esta radiación infrarroja es absorbida por los enlaces entre las moléculas a diferentes longitudes de onda.

Espectroscopia de infrarrojos: Vibración de los compuestos orgánicos

Un par de átomos vibra constantemente. Cuando las moléculas orgánicas absorben radiación infrarroja, los enlaces entre los distintos átomos vibran aún más. Debido a ello, los enlaces covalentes de la molécula también vibran y se ven obligados a estirarse, doblarse o retorcerse. Todas las moléculas vibran a una frecuencia determinada. Cada enlace dentro de una molécula tiene una frecuencia de vibración natural única. El grado de vibración depende de tres factores principales:

• Fuerza del enlace - los enlaces más fuertes vibran a una frecuencia más alta.
• Masa del átomo - los átomos más pesados vibran a una frecuencia más baja.
• La longitud del enlace.

Espectroscopia infrarroja: Identificación de moléculas orgánicas

Un espectro infrarrojo de una molécula es un gráfico que se obtiene una vez realizado el proceso de espectroscopia infrarroja. Podemos ver un ejemplo a continuación.

Ejemplo de espectro infrarrojo de una molécula

En el espectro infrarrojo, la transmitancia se trazaen a lo largo del eje y, mientras que elnúmero de onda se traza en el eje x. Como podemos ver, el espectro consiste en una serie de caídas en la transmitancia a determinadas longitudes de onda que (confusamente) se denominan "picos". Estos picos representan las vibraciones que se producen cuando se absorbe la radiación infrarroja.

Esta información puede permitirnos identificar grupos funcionales en la molécula. La tabla de datos de la espectroscopia de infrarrojos, tal y como se muestra más arriba, se utiliza para relacionar los distintos picos del espectro con los grupos funcionales que podrían haber provocado su aparición. Los grupos funcionales de la molécula pueden encontrarse en la región comprendida entre 4000 ^cm-1 y 1500 ^cm-1 del espectro infrarrojo.

Espectroscopia de infrarrojos: Región de la huella dactilar

La región de la huella dactilar es la zona del espectro que está por debajo de 1500 ^cm-1. Esta región contiene absorciones de algunas vibraciones complicadas que suelen estar causadas por la flexión o el estiramiento de enlaces simples. Por ello, el patrón de esta región es muy complicado y exclusivo de la molécula. Existe una base de datos en la que se han registrado los espectros infrarrojos de moléculas orgánicas conocidas. Por tanto, el espectro infrarrojo producido para un compuesto complejo desconocido puede compararse con la base de datos.

Espectro que resalta la posición de la región de la huella y la región del grupo funcional

Ventajas e inconvenientes de la espectroscopia de infrarrojos

Como todas las técnicas, la espectroscopia infrarroja puede resultar muy útil, pero también tiene sus inconvenientes. Veamos cuáles son.

Ventajas de la espectroscopia de infrarrojos

• Las muestras que se observan no requieren ninguna preparación especial, como ponerles un colorante radiactivo.
• Tiene una gran velocidad de exploración. Toda la información necesaria para toda la gama de frecuencias puede obtenerse en cuestión de segundos.
• El espectrómetro de infrarrojos tiene una resolución realmente alta.

• Tiene una amplia gama de aplicaciones tanto en el análisis cualitativo como en el cuantitativo, por lo que puede utilizarse para analizar casi todos los compuestos orgánicos.

Inconvenientes de la espectroscopia de infrarrojos

• Si una muestra contiene agua, la espectroscopia infrarroja no es aplicable. Un disolvente como el agua absorbería la radiación infrarroja.
• A veces puede haber complicaciones. No podemos aclarar completamente la estructura de un compuesto basándonos en un único espectro de radiación infrarroja.
• La espectroscopia de infrarrojospuede limitarse a determinadas condiciones para elanálisis cuantitativo (donde se requieren números y no sólo categorías, como "enlace N-H").