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Hay muchos grupos funcionales diferentes en las moléculas orgánicas, como alcoholes, aminas, alcanos y alquenos, por nombrar algunos. Pero, ¿cómo identificamos qué grupos funcionales están presentes en las distintas moléculas orgánicas?
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Enviar comentariosPara ello, utilizamos una técnica llamada espectroscopia de infrarrojos (IR). Esto funciona porque los distintos enlaces tendrán vibraciones de frecuencias diferentes, lo que nos permite diferenciarlos.
La espectroscopia infrarroja es una técnica analítica utilizada para identificar los grupos funcionales dentro de las moléculas orgánicas.
Hay dos tipos de espectrómetros utilizados en la espectroscopia infrarroja: un espectrómetro de radiación infrarroja dispersiva y un espectrómetro de radiación infrarroja por transformada de Fourier.
En el proceso de la espectroscopia de infrarrojos tienen lugar unos cuantos pasos. Son los siguientes:
Un espectro de absorción es un gráfico que muestra una sustancia química que absorbe radiación en un intervalo de frecuencias.
Como podemos ver en la imagen inferior, la tabla tiene dos columnas. 'Enlace' representa los grupos funcionales de los distintos compuestos orgánicos. 'Número de onda' representa el número de ondas en una determinada longitud de onda o distancia. Por la tabla, también sabemos que los enlaces de los distintos grupos funcionales absorben frecuencias diferentes de radiación infrarroja. Ésta es la base para distinguir los grupos funcionales con la espectroscopia infrarroja.
Tabla de espectroscopia infrarroja
Todos los compuestos orgánicos absorben radiación infrarroja. Esta radiación infrarroja es absorbida por los enlaces entre las moléculas a diferentes longitudes de onda.
Un par de átomos vibra constantemente. Cuando las moléculas orgánicas absorben radiación infrarroja, los enlaces entre los distintos átomos vibran aún más. Debido a ello, los enlaces covalentes de la molécula también vibran y se ven obligados a estirarse, doblarse o retorcerse. Todas las moléculas vibran a una frecuencia determinada. Cada enlace dentro de una molécula tiene una frecuencia de vibración natural única. El grado de vibración depende de tres factores principales:
Un espectro infrarrojo de una molécula es un gráfico que se obtiene una vez realizado el proceso de espectroscopia infrarroja. Podemos ver un ejemplo a continuación.
Ejemplo de espectro infrarrojo de una molécula
En el espectro infrarrojo, la transmitancia se trazaen a lo largo del eje y, mientras que elnúmero de onda se traza en el eje x. Como podemos ver, el espectro consiste en una serie de caídas en la transmitancia a determinadas longitudes de onda que (confusamente) se denominan "picos". Estos picos representan las vibraciones que se producen cuando se absorbe la radiación infrarroja.
La transmitancia mide el porcentaje de radiación que atraviesa una muestra.
El número de onda es el número de ondas a una distancia determinada. Esta distancia se conoce como "longitud de onda". El número de onda es 1/longitud de onda, por lo que son inversamente proporcionales. Es una medida utilizada para la frecuencia.
Los picos apuntan hacia abajo en los espectros IR.
Esta información puede permitirnos identificar grupos funcionales en la molécula. La tabla de datos de la espectroscopia de infrarrojos, tal y como se muestra más arriba, se utiliza para relacionar los distintos picos del espectro con los grupos funcionales que podrían haber provocado su aparición. Los grupos funcionales de la molécula pueden encontrarse en la región comprendida entre 4000 cm-1 y 1500 cm-1 del espectro infrarrojo.
La región de la huella dactilar es la zona del espectro que está por debajo de 1500 cm-1. Esta región contiene absorciones de algunas vibraciones complicadas que suelen estar causadas por la flexión o el estiramiento de enlaces simples. Por ello, el patrón de esta región es muy complicado y exclusivo de la molécula. Existe una base de datos en la que se han registrado los espectros infrarrojos de moléculas orgánicas conocidas. Por tanto, el espectro infrarrojo producido para un compuesto complejo desconocido puede compararse con la base de datos.
Espectro que resalta la posición de la región de la huella y la región del grupo funcional
Como todas las técnicas, la espectroscopia infrarroja puede resultar muy útil, pero también tiene sus inconvenientes. Veamos cuáles son.
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Lily Hulatt is a Digital Content Specialist with over three years of experience in content strategy and curriculum design. She gained her PhD in English Literature from Durham University in 2022, taught in Durham University’s English Studies Department, and has contributed to a number of publications. Lily specialises in English Literature, English Language, History, and Philosophy.
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Gabriel Freitas is an AI Engineer with a solid experience in software development, machine learning algorithms, and generative AI, including large language models’ (LLMs) applications. Graduated in Electrical Engineering at the University of São Paulo, he is currently pursuing an MSc in Computer Engineering at the University of Campinas, specializing in machine learning topics. Gabriel has a strong background in software engineering and has worked on projects involving computer vision, embedded AI, and LLM applications.
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