Introducción a espectroscopía infrarroja

KhanAcademyEspañol

16 Aug 201509:49

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

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🌌 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.

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🔍 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

La luz infrarroja es una forma de radiación electromagnética que tiene una longitud de onda más larga que la luz visible. En el video, se menciona cómo la luz infrarroja puede ser absorbida por moléculas, lo que provoca cambios como el estiramiento de enlaces en la estructura molecular. Es fundamental para analizar espectros infrarrojos y detectar ciertos grupos funcionales.

💡Vibración de estiramiento

La vibración de estiramiento ocurre cuando un enlace entre dos átomos dentro de una molécula se estira y contrae como si fuera un resorte. En el video, se compara el enlace entre carbono e hidrógeno con un resorte que oscila al absorber energía de la luz infrarroja, lo que resulta en este tipo de vibración. Esta es clave para entender cómo se detectan los enlaces en un espectro infrarrojo.

💡Espectro infrarrojo

El espectro infrarrojo es un gráfico que muestra las frecuencias de luz que son absorbidas o transmitidas por una molécula al interactuar con luz infrarroja. En el video, se utiliza para analizar cómo ciertas frecuencias se asocian con vibraciones de enlace, permitiendo identificar grupos funcionales específicos dentro de una molécula.

💡Transmitancia

La transmitancia es el porcentaje de luz que pasa a través de una muestra sin ser absorbida. En el espectro infrarrojo, un 100% de transmitancia significa que toda la luz ha sido transmitida, mientras que un valor menor indica que parte de la luz fue absorbida por la molécula, lo que puede provocar vibraciones de estiramiento.

💡Número de onda

El número de onda es una medida inversa de la longitud de onda y se expresa en unidades de cm⁻¹. Representa cuántas ondas caben en un centímetro. En el video, el número de onda se relaciona con la frecuencia y la energía absorbida por la molécula, siendo una herramienta clave para interpretar espectros infrarrojos.

💡Frecuencia

La frecuencia se refiere al número de oscilaciones o ciclos de una onda por segundo. En el video, se explica cómo la frecuencia se relaciona con la velocidad de la luz y la longitud de onda, y cómo está directamente relacionada con el número de onda en el espectro infrarrojo.

💡Velocidad de la luz

La velocidad de la luz es una constante física que describe la rapidez con la que la luz viaja en el vacío, aproximadamente 3 x 10¹⁰ cm/s. En el video, esta constante se utiliza en las ecuaciones que relacionan el número de onda y la frecuencia de una onda, lo cual es esencial para calcular las propiedades de las vibraciones moleculares.

💡Región de diagnóstico

La región de diagnóstico es una parte del espectro infrarrojo que contiene señales asociadas a grupos funcionales específicos, lo que permite identificar la estructura de una molécula. En el video, esta región es clave para detectar la presencia de enlaces como el triple enlace, que aparece en el número de onda alrededor de 2100 cm⁻¹.

💡Región de huella dactilar

La región de huella dactilar es una parte del espectro infrarrojo que es única para cada molécula y difícil de interpretar debido a la complejidad de sus señales. En el video, se menciona que esta región es como una 'huella dactilar' porque las señales en ella son exclusivas de cada compuesto, ayudando a identificar moléculas desconocidas.

💡Grupo funcional

Un grupo funcional es un conjunto específico de átomos dentro de una molécula que es responsable de sus propiedades químicas. En el video, se menciona cómo ciertos grupos funcionales, como los triples enlaces, pueden ser detectados en la región de diagnóstico del espectro infrarrojo, ya que sus vibraciones de estiramiento generan señales características.

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.