Espectroscopia de Infravermelho e UV-Visível

A espectroscopia de infravermelho identifica grupos funcionais através de suas absorções vibracionais, enquanto a espectroscopia ultravioleta-visível investiga sistemas conjugados e eletrônicos, fornecendo, em conjunto, uma leitura rápida sobre a funcionalidade de uma molécula orgânica.

Definition

A espectroscopia de infravermelho mede a absorção resultante das vibrações de ligações moleculares, e a espectroscopia UV-visível mede a absorção de transições eletrônicas; ambas relacionam características espectrais a grupos funcionais e conjugação.

Scope

Este tópico abrange a base da absorção vibracional (infravermelho) e as frequências de grupo características, a região de impressão digital, as transições eletrônicas na espectroscopia UV-visível, o efeito da conjugação no comprimento de onda de absorção e os cromóforos.

Core questions

• Como as absorções infravermelhas identificam grupos funcionais como carbonilas e hidroxilas?
• Por que a conjugação estendida desloca a absorção UV-visível para comprimentos de onda mais longos?
• Que informações complementares essas duas técnicas fornecem sobre uma molécula?

Key theories

Frequências de grupo vibracionais (infravermelho)

Cada tipo de ligação absorve radiação infravermelha em uma frequência característica determinada pela força da ligação e pelas massas atômicas, de modo que o espectro revela quais grupos funcionais estão presentes.

Transições eletrônicas e conjugação

A absorção UV-visível surge da promoção de elétrons entre orbitais moleculares; o aumento da conjugação diminui a energia de transição e desloca a absorção para comprimentos de onda mais longos.

Mechanisms

Fótons infravermelhos excitam modos vibracionais de ligações que alteram o momento de dipolo; as bandas de absorção resultantes, especialmente na região diagnóstica acima da impressão digital, identificam grupos funcionais. Fótons UV-visíveis promovem elétrons de orbitais ligantes ou não ligantes para orbitais antiligantes, com a diferença de energia — e, portanto, o comprimento de onda de absorção máxima — diminuindo à medida que um cromóforo conjugado é estendido.

Clinical relevance

A espectroscopia de infravermelho e UV-visível é rotineira para identificar e quantificar substâncias medicamentosas e para monitorar a pureza; a absorbância UV-visível é a base de muitos ensaios quantitativos em laboratórios clínicos e farmacêuticos.

History

O catálogo de absorções infravermelhas de Coblentz, no início do século XX, estabeleceu a ligação entre as bandas vibracionais e a estrutura química, e o amadurecimento dos espectrômetros comerciais tornou a espectroscopia de infravermelho e UV-visível ferramentas padrão para a análise orgânica de rotina.

Key figures

• William Coblentz
• Arthur Adamson

Seminal works

• pavia2015
• silverstein2014

Frequently asked questions

O que é a região de impressão digital de um espectro de infravermelho?

A região de impressão digital é a parte de menor frequência do espectro infravermelho onde aparecem padrões complexos e específicos da molécula de vibrações; embora seja difícil atribuir banda por banda, é altamente característica e útil para confirmar que duas amostras são o mesmo composto.

Por que um composto colorido absorve luz visível?

Um composto aparece colorido quando seu sistema eletrônico conjugado tem uma diferença de energia pequena o suficiente para absorver luz na faixa visível; os comprimentos de onda complementares transmitidos ou refletidos conferem-lhe sua cor.