Tema 5. Espectroscopa y estructura
TEMA 5 ESPECTROSCOPA Y ESTRUCTURA1. Definicin de espectroscopa.
2. Espectroscopa de infrarrojo. 3. Resonancia magntica nuclear. 4.
Resonancia magntica nuclear de Carbono-13 5. Espectrometra de
masas.
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Tema 5. Espectroscopa y estructura
1. DEFINICIN DE ESPECTROSCOPA. La espectroscopa es una tcnica de
anlisis que se basa en la absorcin de radiacin por parte de las
molculas. Aunque existen muchos tipos de espectroscopia, las ms
utilizadas en qumica orgnica se agrupan en cuatro categoras: -
espectroscopa de resonancia magntica nuclear (RMN) - espectroscopa
de infrarrojo - espectroscopia de ultravioleta - espectrometra de
masas. Las molculas orgnicas absorben la radiacin electromagntica
en paquetes discretos de energa, o cuantos. La absorcin se produce
solamente cuando la radiacin que incide sobre la sustancia
proporciona el cuanto de energa adecuado. La absorcin de energa
provoca algn tipo de movimiento electrnico o mecnico en la molcula,
proceso que se denomina excitacin. La energa radiante presenta
caractersticas ondulatorias. Las radiaciones aparentemente tan
distintas tienen en comn ser radiaciones electromagnticas y son
ondas que viajan a la velocidad de la luz y solamente difieren unas
de otras en su frecuencia o longitud de onda. La frecuencia de una
onda es el nmero de ciclos ondulatorios que pasan por un punto fijo
en un segundo. La frecuencia, representada por la letra griega (nu)
se mide generalmente en herzios. La longitud de onda es la
distancia entre dos picos (o dos valles) cualquiera de la onda. La
longitud de onda se representa por la letra griega (lambda). La
longitud de onda y la frecuencia son inversamente proporcionales y
se relacionan mediante la siguiente ecuacin:c
=c
=
Otra forma de describir la frecuencia de la radiacin
electromagntica es el nmero de onda, muy utilizado en la
espectroscopia de infrarrojo. Esta unidad se refiere al nmero de
ondas que hay en 1 cm:- = 1
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Las ondas electromagnticas viajan como fotones que son paquetes
de energa sin masa. La energa de un fotn es directamente
proporcional a su frecuencia e inversamente proporcional a su
longitud de onda. Su energa viene dada por la siguiente expresin:E
= h donde es la constante de Planck
Bajo ciertas condiciones cuando una molcula colisiona con un
fotn puede absorber la energa de ste, producindose un aumento de la
energa de la molcula en una cantidad igual a la energa del fotn. El
espectro electromagntico es el rango de todas las frecuencias
posibles y va desde las frecuencias de radio ms bajas, hasta las
altsimas frecuencias de los rayos gamma. La siguiente figura
muestra las relaciones entre la frecuencia, la longitud de onda y
la energa de las diferentes partes del espectro electromagntico,
que es un espectro continuo. Las posiciones exactas de las lneas
divisorias entre las distintas regiones son arbitrarias. En la
parte superior del espectro se encuentran las frecuencias ms altas,
por tanto, las longitudes de energa ms cortas y energas ms altas.
Hacia la parte inferior se encuentran las frecuencias ms bajas, por
tanto, las longitudes de energa ms largas y energas ms bajas.
Las energas en el rango ultravioleta-visible excitan los
electrones a niveles de energa superiores dentro de las molculas.
Las energas infrarrojas provocan las vibraciones moleculares y las
energas de microondas provocan las rotaciones. Las frecuencias de
onda de radio provocan transiciones en el espn nuclear, que son las
que se observan en la espectroscopia de Resonancia Magntica Nuclear
(RMN).
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Regiones Rayos X (0.5-10 ) Ultravioleta cercano (185-400 m)
Ultravioleta visible (400-800 m) Infrarrojo cercano (12500-4000
cm-1) Infrarrojo (4000-300 cm-1) Microondas (1mm-10 cm)
Radiofrecuencias (
