Espectroscopia Infravermelho na Fitoquímica

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Fitoquímica 
Espectroscopia 
 
Infravermelho 
• A principal informação que o IV traz é mostrar os 
grupos funcionais de uma determinada molécula; 
• Frequência: 
 
Energia 
• Todos os comprimentos de onda do espectro 
eletromagnético têm associados uma certa quantidade 
de energia, dada por: 
𝐸 = ℎ𝑣 = ℎ 
𝑐
𝜆
 
Onde: h = constante de Plank, c= velocidade Luz, 𝜆 = 
comprimento de onda; 
Escala 
• A região do IV se dá, nº de onda, entre 4000 e 400 
cm-1; 
• Energia varia de 4,8 kJ/mol a 48,0 kJ/mol; 
• Há interação entre a radiação e as moléculas; 
Absorção de Radiação 
• A radiação eletromagnética pode interagir com a 
matéria, sendo assim absorvida; 
Efeito da Absorção no IV 
• A radiação IV quando absorvida, fornece energia 
suficiente apenas para alterar as vibrações entre os 
átomos em uma molécula. Ex.: H - Cl; 
Vibração de Moléculas Poliatômicas 
• Vibrações moleculares: 
o Em uma molécula de N átomos há 3N graus de 
liberdade. E de translação (ao longo do eixo) e 3 de 
rotação (em torno dos eixos) → (3N – 6) graus de 
liberdade vibracional. Ou seja, teoricamente ao 
calcular 3N – 6 resultaria a quantidade de bandas 
que seriam apresentadas no IV. 
o As moléculas lineares tem apenas 2 graus de 
liberdade rotacional, portanto elas têm (3N – 5) 
graus de liberdade vibracional; 
o Exemplo: 
A molécula da água por ser angular 
e possuir 3 átomos, segundo tal 
teoria, apresentaria 3 bandas; 
• Regra de seleção: 
o A vibração deve provocar mudanças no momento 
dipolar elétrico; 
o Um dipolo oscilante gera um campo elétrico o qual 
interage com a componente elétrica da radiação 
eletromagnética; 
o Mesmo que a molécula não tenha dipolo 
permanente, pode ocorrer uma oscilação do dipolo 
que pode interagir com a radiação; 
 
 
Tipos de Vibração 
• Existem um grande número de vibrações possíveis. As 
mais comuns são: 
o Estiramentos axiais/deformação axial: 
▪ Estiramento simétrico: ocorre no 
mesmo sentido; 
▪ Estiramento assimétrico: ocorre em 
sentidos opostos; 
o Deformação angular: 
▪ Angular simétrica no plano (tesoura); 
▪ Angular assimétrica no plano (balanço); 
▪ Angular simétrica fora do plano (abano); 
▪ Angular assimétrica fora do plano (torção); 
Resultado da Absorção 
• Quando uma molécula absorve a radiação IV, passa 
para um estado de energia excitado; 
• A absorção se dá quando a energia da radiação IV tem 
a mesma frequência que a vibração da ligação; 
• Após a absorção, verifica-se que a vibração passa ter 
uma maior amplitude; 
Requisitos para ocorrer absorção no IV 
• Nem toda molécula absorve no IV; 
• É necessário que o momento de dipolo da ligação varie 
em função do tempo; 
• Ligações químicas simétricas não absorvem no IV 
(exemplo: H2, Cl2, O2); 
o Verifica-se que moléculas simétricas, ou 
praticamente simétricas também se mostrarão 
inativas no IV. 
 
 
 
Efeito da massa dos átomos envolvidos na vibração 
 
• Quanto maior massa dos átomos envolvidos menor a 
frequência de viração; 
Tipo de ligação (simples, dupla ou tripla) 
 
• Quanto mais ligações entre os átomos maior a 
frequência de vibração; 
 
• C-H normalmente os estiramentos estão em 
frequências mais altas que as deformações; 
 
 
Utilidade Infravermelho 
• Uma vez que cada tipo de ligação covalente apresenta 
uma diferente frequência de vibração natural, então 
duas moléculas diferentes não deverão apresentar um 
idêntico comportamento de absorção no IV, ou 
Espectro de IV. 
Uso da Espectroscopia no IV 
• Determinar informações estruturais sobre uma 
molécula; 
• As absorções de cada tipo de ligação, são encontradas 
em uma pequena porção da região do IV; 
Movimento de Deformação 
• O movimento de deformação se dá em menores 
energias, menor frequência, que um movimento 
estiramento típico, porque apresentam menores 
valores para a constante de força k. 
• Ex.: C-H (estiramento) em aprox. 3000 cm-1; C-H 
(deformação) em aprox. 1340 cm-1; 
Exemplo 
 
• Em 2950 cm-1 foi observada uma banda de 
estiramento CH de carbono sp3; 
• Em 1715 cm-1 foi visualizada uma banda intensa, 
transmitância próxima ao 0, sugestiva de C=O de 
cetona; 
• Em 1460 cm-1 foi vista uma banda sugestiva de 
deformação CH, grupamento metílico; 
• Em 1380 cm-1 visualizou-se uma banda de média 
intensidade característica de grupamento metílico; 
Características das Absorções 
• Num espectro devem ser observadas algumas 
características das bandas (picos) de absorção; 
• Caracteriza-se pela intensidade e forma: 
o Quando uma absorção intensa e estreita aparece 
em 1715 cm-1 é característico de estiramento de 
ligação C=O (carbonila); 
• Só o número de onda pode não ser suficiente para 
caracterizar uma ligação. 
o A quantidade de grupos também influência na 
intensidade; 
o A C=O e o C=C absorvem na mesma região do 
espectro de IV, porém não se confundem; 
C = O 1850 – 1630 cm-1 
C = C 1680 – 1620 cm-1 
Pois, a ligação C=O absorve intensamente e a 
ligação C=C absorve apenas fracamente, evitando 
assim qualquer confusão; 
 
o A forma também é um fator importante de 
distinção. No caso das ligações N-H e O-H se 
sobrepõem, porém o OH tem banda larga e de 
média intensidade e N-H baixa intensidade; 
O-H 3640 – 3200 cm-1 
N-H 3500-3300 cm-1 
 
• Tabelas valores: 
- Bandas de ligação simples com H: 
 
- Bandas de ligação dupla: 
 
- Bandas triplas e de ligação simples sem H: 
 
- Bandas das deformações: 
 
Observações Diretas 
• Os primeiros esforços devem permanecer na 
determinação da presença, ou ausência, dos principais 
grupos funcionais; 
• C=O, O-H, N-H, C-O, C=C, C≡C, C≡N; 
Estratégias 
• Use lista de itens para verificar seu composto: 
1. Uma carbonila está presente? 
O grupo C=O é identificado por uma absorção 
intensa na região de 1820-1660 cm-1. 
Normalmente este é o pico mais intenso do 
espectro e ocorre no meio do espectro; 
2. Se C=O está presente, confira os tipos a seguir, 
se tiver ausente siga o item 3; 
- Se for seguida de uma banda larga em 
aprox. 3400-3200 cm-1, possivelmente 
pertence a um ácido; 
- Caso haja a presença de banda de N-H, 
absorção média em aprox. 3400 cm-1, 
possivelmente é uma amida; Se for NH com 
banda em dubleto é sugestivo de amina ou 
amida primária, se for secundária tem só uma 
banda e terciária não tem a banda por n ter 
a ligação NH, todas bandas fracas; 
- Se for éter, banda intensa 1300-1100 cm-
1; 
- Se for aldeído, dois picos fracos de absorção 
~2850-2750 cm-1; 
- Se for cetona, caso as outras sejam 
descartadas; 
3. Se C=O estiver ausente: 
- Álcool/fenol, presença de banda OH e C-O 
1300-1000 cm-1, fenol também possui C=C 
característico de grupo aromático; 
- Aminas, checar N-H, absorção média 
~3400 cm-1; 
- Éter, observar C-O e ausência de O-H; 
4. Ligações duplas e/ou aromáticos: 
- C=C da uma absorção fraca ~ 1650 cm-1; 
- Absorção de média para forte 1600-1450 
cm-1, geralmente implica em um anel 
aromático, pelas duplas estarem conjugadas; 
-C-H aromático e vinílico aparecem à 
esquerda de 3000 cm-1;