Introducción a espectroscopía infrarroja
Summary
TLDREl video explica cómo la radiación infrarroja puede hacer que los enlaces de una molécula se estiren, provocando una vibración similar a un resorte. Al absorber ciertas frecuencias, la molécula experimenta un estiramiento de enlace, lo cual se refleja en su espectro infrarrojo. El número de onda se relaciona con la longitud de onda y la frecuencia, y el espectro IR se divide en dos regiones: la de diagnóstico, que identifica grupos funcionales, y la huella dactilar, única para cada molécula. El video explora cómo la energía absorbida por los enlaces revela información sobre la estructura molecular.
Takeaways
- 🌐 La incidencia de luz infrarroja sobre una molécula puede provocar la absorción de energía y la vibración de estiramiento de los enlaces.
- 🔍 La vibración de estiramiento es similar a la oscilación de un resorte, donde el enlace entre átomos se estira y se contrae.
- 📊 El espectro infrarrojo muestra qué frecuencias de luz son absorbidas por una molécula, lo que se observa a través de la transmitancia de radiación.
- 💡 Una transmitancia del 100% indica que no se absorbe luz en esa frecuencia, mientras que un porcentaje menor implica absorción y posible estiramiento de enlace.
- 🔢 El número de onda se relaciona con la frecuencia y la longitud de onda según la ecuación \( \text{número de onda} = \frac{1}{\text{longitud de onda}} \).
- 📏 El número de onda de 500 corresponde a una longitud de onda de 0.002 cm, y se relaciona con la frecuencia mediante la velocidad de la luz.
- ⏲ La frecuencia se calcula multiplicando el número de onda por la velocidad de la luz, dando una frecuencia de \( 1.5 \times 10^{13} \) Hz para un número de onda de 500.
- 📉 El espectro infrarrojo se divide en dos regiones: la región de diagnóstico (izquierda) y la huella dactilar (derecha).
- 🔎 La región de diagnóstico es útil para detectar grupos funcionales específicos y para conocer la estructura de la molécula.
- 👁️🗨️ La huella dactilar es única para cada molécula y es utilizada para identificar compuestos desconocidos.
Q & A
¿Qué sucede cuando una molécula absorbe luz infrarroja?
-Cuando una molécula absorbe luz infrarroja, puede ocurrir que un enlace dentro de la molécula se estire. Esto se debe a que la energía absorbida provoca una vibración de estiramiento en el enlace.
¿A qué se refiere el término 'vibración de estiramiento' en una molécula?
-La 'vibración de estiramiento' se refiere al proceso en el que los átomos en un enlace se mueven hacia adentro y hacia afuera, como si estuvieran conectados por un resorte, cuando se aplica energía infrarroja.
¿Cómo se representa la transmitancia en un espectro infrarrojo?
-En un espectro infrarrojo, la transmitancia se representa como un porcentaje en el eje y. Un 100% de transmitancia significa que toda la luz fue transmitida sin ser absorbida, mientras que un porcentaje menor indica que parte de la luz fue absorbida por la muestra.
¿Qué representa el número de onda en un espectro infrarrojo?
-El número de onda representa la inversa de la longitud de onda de la radiación y está relacionado con la frecuencia. Se mide en cm⁻¹ y se utiliza para identificar las frecuencias en las que una molécula absorbe energía infrarroja.
¿Cómo se relaciona el número de onda con la frecuencia y la longitud de onda?
-El número de onda es inversamente proporcional a la longitud de onda. Además, la frecuencia es directamente proporcional al número de onda y se calcula multiplicando el número de onda por la velocidad de la luz.
¿Qué es la región de diagnóstico en un espectro infrarrojo?
-La región de diagnóstico en un espectro infrarrojo es la parte del espectro donde las señales pueden utilizarse para identificar grupos funcionales específicos en una molécula, ya que proporcionan información clara sobre los enlaces presentes.
¿Qué se entiende por la 'región de huella dactilar' en un espectro infrarrojo?
-La región de huella dactilar es una parte del espectro infrarrojo que es difícil de interpretar debido a la complejidad de las señales. Sin embargo, es única para cada molécula, por lo que se puede usar para identificar compuestos desconocidos.
¿Cómo podemos identificar un grupo funcional mediante el espectro infrarrojo?
-Un grupo funcional se puede identificar mediante las señales en la región de diagnóstico del espectro infrarrojo. Por ejemplo, una señal alrededor de 2100 cm⁻¹ puede indicar la presencia de un triple enlace en la molécula.
¿Qué significa que una señal en el espectro tenga una intensidad o forma particular?
-La intensidad y la forma de una señal en el espectro infrarrojo pueden proporcionar información adicional sobre la cantidad de absorción de energía y la naturaleza del enlace que está vibrando.
¿Cómo se calcula la frecuencia a partir del número de onda y la velocidad de la luz?
-La frecuencia se calcula multiplicando el número de onda por la velocidad de la luz. Si el número de onda está en cm⁻¹, se multiplica por la velocidad de la luz en centímetros por segundo, aproximadamente 3 x 10¹⁰ cm/s.
Outlines
🌌 Vibraciones Moleculares y Espectros Infrarojos
El primer párrafo explica cómo la luz infrarroja puede incidir sobre una molécula y provocar vibraciones de estiramiento en los enlaces moleculares. Se compara un enlace entre átomos, como el de carbono y hidrógeno, con un resorte. Al aplicar energía, este resorte se estira y luego se contrae, lo cual se traduce en una oscilación llamada vibración de estiramiento. Se menciona que este tipo de vibración es solo uno de varios tipos posibles, pero es el foco de la explicación. Se utiliza el espectro infrarrojo para analizar qué frecuencias son absorbidas por una molécula, lo cual se ve reflejado en la transmitancia de la radiación a través de una muestra del compuesto. Se explica que un 100% de transmitancia indica que no se absorbe energía en esa frecuencia, mientras que una señal en el espectro indica que cierta energía ha sido absorbida, provocando una vibración de estiramiento en el enlace.
🔍 Número de Onda y Espectros Infrarojos
El segundo párrafo profundiza en cómo se relaciona el número de onda con la longitud de onda y la frecuencia. Se explica que el número de onda es la inversa de la longitud de onda y que se puede calcular dividiendo 1 entre la longitud de onda. Se da un ejemplo con una longitud de onda de 0.002 cm, que resulta en un número de onda de 500. Además, se muestra cómo el número de onda se relaciona con la frecuencia usando la velocidad de la luz. Se menciona que el número de onda también puede representar la frecuencia y se utiliza para analizar espectros infrarojos. Se divide el espectro en dos regiones: la región de diagnóstico, donde las señales pueden ayudar a detectar ciertos grupos funcionales en la molécula, y la región de huella dactilar, que es única para cada molécula y se utiliza para su identificación. Se enfatiza la importancia de la localización y la intensidad de las señales en el espectro para identificar la presencia de diferentes grupos funcionales.
Mindmap
Keywords
💡Luz infrarroja
💡Vibración de estiramiento
💡Espectro infrarrojo
💡Transmitancia
💡Número de onda
💡Frecuencia
💡Velocidad de la luz
💡Región de diagnóstico
💡Región de huella dactilar
💡Grupo funcional
Highlights
La incidencia de luz infrarroja puede provocar vibraciones de estiramiento en las moléculas.
Las vibraciones de estiramiento son similares a las oscilaciones de un resorte.
El espectro infrarrojo muestra qué frecuencias son absorbidas por una molécula.
Una transmitancia del 100% indica que no se absorbe luz a esa frecuencia.
Un porcentaje menor al 100% de transmitancia significa que la molécula absorbe luz a esa frecuencia.
El número de onda se relaciona con la frecuencia y la longitud de onda de la luz.
El número de onda se calcula como la inversa de la longitud de onda.
La frecuencia se puede obtener multiplicando el número de onda por la velocidad de la luz.
La región de diagnóstico en el espectro infrarrojo ayuda a detectar grupos funcionales en moléculas.
La señal en un número de onda de 2100 indica la presencia de un triple enlace.
El espectro infrarrojo puede ser utilizado para identificar la estructura de moléculas.
La región de huella dactilar es única para cada molécula y ayuda en la identificación de compuestos desconocidos.
La intensidad y la forma de las señales en el espectro infrarrojo son importantes para su análisis.
Los enlaces moleculares pueden ser vistos como resortes en términos de física clásica.
El análisis del espectro infrarrojo permite la identificación de diferentes grupos funcionales.
La localización de las señales en el espectro infrarrojo es crucial para su interpretación.
Transcripts
si hacemos incidir luz infrarroja sobre
una molécula es posible que la molécula
absorba esa energía y eso puede provocar
que un enlace se estire A eso se le
conoce como vibración de estiramiento
Aunque existen otros tipos por ahora
solo nos enfocaremos en el estiramiento
la vibración de estiramiento de un
enlace es como la oscilación de un
resorte imaginemos que este enlace entre
el carbono y el hidrógeno es un resorte
este es nuestro resorte de un lado
tenemos al carbono y del otro tenemos al
hidrógeno Entonces tenemos un resorte
con una masa en cada extremo Y si
aplicamos energía podemos estirar el
resorte es decir que podemos jalar el
carbono hacia este lado y el hidrógeno
hacia este así estiramos el resorte Pero
sabemos que los resortes también se
contraen Así que el resorte puede
regresarse en esta dirección y así
obtenemos una oscilación es decir la
vibración de estiramiento de un enlace
echemos un vistazo al espectro
infrarrojo para esta molécula estamos
hablando del uno o octino si hacemos
pasar radiación infrarroja a través de
una muestra de este compuesto una parte
es absorbida y podemos saber qué
frecuencias fueron absorbidas si
analizamos el espectro infrarrojo aquí
tenemos Algunos números como 3,000 o
4,000 que representan las frecuencias
luminosas y de este lado tenemos el
porcentaje de la radiación transmitida
también conocida como transmitancia por
ejemplo si tenemos el 100% de
transmitancia Y tenemos esta frecuencia
luminosa si subimos en el espectro hasta
llegar al
100% el 100% de la transmitancia
significa que toda la luz o radiación
fue transmitida a través de la muestra Y
si toda la luz fue transmitida Entonces
nada fue absorbido Así que esta
frecuencia en particular no fue
absorbida por el compuesto Pero si
hablamos de un porcentaje menor al 100%
de la transmitancia por ejemplo en esta
frecuencia aparece una señal y significa
que no toda la luz fue transmitida no
tenemos el 100% de transmitancia Así que
un poco de esta energía a esta
frecuencia fue absorbida por la molécula
Y eso puede provocar un estiramiento de
enlace hay vibración de estiramiento
esta señal corresponde al enlace que les
mencionaba Entonces esta señal indica el
estiramiento de este enlace ahora ya
hablamos del porcentaje de transmitancia
pero Hablemos del número de onda a estos
números les he llamado frecuencias
luminosas pero veamos cómo es que el
número de onda se relaciona con la
frecuencia y la longitud de onda el
número de onda es igual a 1 entre la
longitud de onda dada en centímetros por
ejemplo si tenemos una longitud de onda
= a
0.002 CM Cuál es el número de onda
usemos la calculadora tenemos 1 entre
0.002 esto es es igual a 500 el número
de onda es igual a 500 y está dado en un
entre CM que también lo podemos escribir
como centímetros a la -1 Este es el
número de onda si regresamos al espectro
podemos ver que el número de onda igual
a 500 corresponde a una longitud de onda
en particular y esto se relaciona con la
frecuencia porque recordemos que la
longitud de onda por la frecuencia
lambda por nu es igual a la velocidad de
la luz c y si despejamos la frecuencia
nu es igual a la velocidad de la luz
entre la longitud de onda y esto es
igual a 1 entre lambda por la velocidad
de la luz pero ya dijimos que 1 entre
lambda es igual al número de onda Así
que la
es igual al número de onda por la
velocidad de la luz hagamos este cálculo
tomando esta longitud de onda que nos
dio este número de onda Vamos a
sustituirlo aquí y veamos qué obtenemos
el número de onda es 500 dado en 1 entre
centímetros por la velocidad de la luz
que en centímetros Es aproximadamente
igual a 3 * 10 a la 10 centímetros entre
segundos y observen que los centímetros
se cancelan usemos la
calculadora tenemos el número de onda y
lo multiplicamos por la velocidad de la
luz en centímetros es decir 3 * 10 a la
10 esto es igual a
1.5 * 10 a la 13 la frecuencia es igual
a
1.5 * 10 a la 13 y las unidades nos
quedan como uno entre segundo o lo
podemos expresar como herz en Entonces
el número de onda es la inversa de la
longitud de onda y con eso también
podemos obtener la frecuencia voy a
reescribirlo rápidamente la frecuencia
es igual al número de onda por la
velocidad de la luz por lo tanto el
número de onda es igual a la frecuencia
entre la velocidad de la luz Esta es la
ecuación que usaremos en los siguientes
videos entonces la frecuencia es
directamente proporcional al número de
onda regresemos a nuestro espectro en el
eje x tenemos el número de onda que
también puede ser la frecuencia pueden
llamarle como más les guste mientras
entiendan lo que es pero analicemos con
más detalle el espectro infrarrojo dibuj
aré una línea en el número de onda igual
a 10000 para dividir el espectro en dos
regiones la región de la izquierda se
conoce como región de
diagnóstico Esta es la región de
diagnóstico se le llama así porque las
señales que aparecen en esta región
pueden servir como diagnóstico para
detectar un cierto grupo funcional por
ejemplo esta señal que se encuentra
Aproximadamente en un número de onda
igual a 2100 corresponde al triple
enlace Así que esto nos dice que hay un
grupo funcional presente en este caso
por eso se dice que es un diagnóstico
Además nos ayuda a conocer la estructura
de la molécula Así que en un espectro ir
podemos identificar la presencia de
diferentes grupos funcionales ahora la
Región del lado derecho se conoce como
huella dactilar es muy difícil
interpretar esta región porque no es tan
fácil identificar las diferentes señales
sin embargo esta región es única para
Cada molécula por eso se dice que es
como una huella dactilar Así que cuando
tenemos un compuesto desconocido Pero
tenemos el espectro ir podemos analizar
esta región que lo identifica cada una
de estas líneas son únicas para Cada
molécula Entonces tenemos la región de
diagnóstico Y la huella dactilar no
entraremos mucho en la región de huella
dactilar pero nos enfocaremos en la
región de diagnóstico y analizaremos las
señales cada señal aparece en un número
de onda específico por lo que la
localización de la señal es muy
importante para este este video cambié
un poco los espacios del número de onda
Pero no hay problema Igualmente dibujé a
mano el espectro Así que no está
perfecto pero la idea es que no se
preocupen tanto por la escala lo
importante son las señales Como por
ejemplo esta señal que se encuentra
Aproximadamente en un número de onda
igual a 2100 también Tendremos que tomar
en cuenta la intensidad y la forma de la
señal hablaremos más sobre eso en los
siguientes videos en el siguiente video
desarrollaremos un poco más la idea de
que los enlaces son como resortes y
hablaremos un poco de física clásica
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