QFL - 0314 QUÍMICA ORGÂNICA EXPERIMENTAL Espectroscopia no Infravermelho.

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1 QFL - 0314 QUÍMICA ORGÂNICA EXPERIMENTAL Espectroscopia no Infravermelho

2 QFL0341 – Estrutura e Propriedades de Compostos Orgânicos Tópicos da Aula 2 A) Literatura recomendada. B) Introdução a) Espectro eletromagnético. b) Algumas unidades e conversões. C) Vibrações em moléculas a) Movimentos moleculares. b) Energia potencial. D) Aparelhagem a) Espectrômetro de infravermelho dispersivo. b) Espectrômetro de infravermelho com transformada de Fourier. - Transformada de Fourier. E) Osciladores a) Campo eletromagnético e o momento de dipolo. b) Oscilador harmônico. - Regras de seleção. c) Oscilador anarmônico. - Regras de seleção. d) Modos vibracionais.

3 QFL0341 – Estrutura e Propriedades de Compostos Orgânicos Literatura recomendada Básicos Identificação Espectrométrica de Compostos Orgânicos: R. M. Silverstein, F. X. Webster, D. J. Kiemie. Introdução à Espectroscopia: D. L. Pavia, J. R. Vyvyan, G. S. Kriz, G. M. Lampman. Teoria (Avançado) Fundamentos da Espectroscopia Raman e no Infravermelho: O. Sala. Aparelhagem e procedimentos Infrared Spectroscopy: Fundamentals and applications: B. Stuart. 3

4 QFL0341 – Estrutura e Propriedades de Compostos Orgânicos Introdução 4 Espectro eletromagnético

5 QFL0341 – Estrutura e Propriedades de Compostos Orgânicos Introdução 5 Espectro eletromagnético

6 QFL0341 – Estrutura e Propriedades de Compostos Orgânicos Introdução 6 Algumas unidades e conversões. A frequência é dada em um ciclo por intervalo de tempo, ou seja Particularmente para ondas, que se movem com velocidade v, sua frequência dependerá da velocidade e da distância entre suas cristas (ou vales). Eq. 01

7 QFL0341 – Estrutura e Propriedades de Compostos Orgânicos Introdução 7 Algumas unidades e conversões. Desta forma a equação fica: Onde λ é o comprimento da onda. Notem que, como velocidade é espaço/tempo e λ é espaço, o termo 1/λ e o espaço contido em v se cancelam preservando a unidade (presente na Eq. 01) 1/s, (s -1 ) ou Hz. Eq. 02

8 QFL0341 – Estrutura e Propriedades de Compostos Orgânicos Introdução 8 Algumas unidades e conversões. No caso de ondas eletromagnéticas, a velocidade será sempre a velocidade da Luz, c. (c = 299792458 m/s; Aprox. 3 x 10 9 m/s ) Onde λ é o comprimento da onda. Notem que, como velocidade é espaço/tempo e λ é espaço, o termo 1/λ e o espaço contido em v se cancelam preservando a unidade (presente na Eq. 01) 1/s, (s -1 ) ou Hz. Eq. 03

9 QFL0341 – Estrutura e Propriedades de Compostos Orgânicos Introdução 9 Algumas unidades e conversões. A relação entre a energia e a frequência de uma onda eletromagnética é: Eq. 04

10 QFL0341 – Estrutura e Propriedades de Compostos Orgânicos Introdução 10 Algumas unidades e conversões. A relação entre a energia e a frequência de uma onda eletromagnética é: Eq. 04 Importante!!!

11 QFL0341 – Estrutura e Propriedades de Compostos Orgânicos Introdução 11 Algumas unidades e conversões. Juntando as equações 03 e 04 temos: Eq. 05 Rearranjando, Eq. 06 Eq. 07

12 QFL0341 – Estrutura e Propriedades de Compostos Orgânicos Introdução 12 Algumas unidades e conversões. Juntando as equações 03 e 04 temos: Eq. 05 Rearranjando, Eq. 06 Eq. 07 Importante!!!

13 QFL0341 – Estrutura e Propriedades de Compostos Orgânicos Vibrações em moléculas 13 Movimentos Moleculares

14 QFL0341 – Estrutura e Propriedades de Compostos Orgânicos Vibrações em moléculas 14 Movimentos Moleculares Movimentos moleculares analisados no infravermelho

15 QFL0341 – Estrutura e Propriedades de Compostos Orgânicos Vibrações em moléculas 15 Energia potencial

16 QFL0341 – Estrutura e Propriedades de Compostos Orgânicos Vibrações em moléculas 16 Energia potencial

17 QFL0341 – Estrutura e Propriedades de Compostos Orgânicos Vibrações em moléculas 17 Energia potencial

18 QFL0341 – Estrutura e Propriedades de Compostos Orgânicos Vibrações em moléculas 18 Energia potencial

19 QFL0341 – Estrutura e Propriedades de Compostos Orgânicos Aparelhagem 19 Espectrometro de infravermelho dispersivo

20 QFL0341 – Estrutura e Propriedades de Compostos Orgânicos Aparelhagem 20 Espectrometro de infravermelho dispersivo Monocromador

21 QFL0341 – Estrutura e Propriedades de Compostos Orgânicos Aparelhagem 21 Espectrometro de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR)

22 QFL0341 – Estrutura e Propriedades de Compostos Orgânicos Aparelhagem 22 Espectrometro de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR)

23 QFL0341 – Estrutura e Propriedades de Compostos Orgânicos Osciladores 23 Campo eletromagnético e o momento de dipolo.

24 QFL0341 – Estrutura e Propriedades de Compostos Orgânicos Osciladores 24 Campo eletromagnético e o momento de dipolo.

25 QFL0341 – Estrutura e Propriedades de Compostos Orgânicos Osciladores 25 Oscilador Harmônico

26 QFL0341 – Estrutura e Propriedades de Compostos Orgânicos Osciladores 26 Oscilador Harmônico

27 QFL0341 – Estrutura e Propriedades de Compostos Orgânicos Osciladores 27 Oscilador Harmônico Eq. 08

28 QFL0341 – Estrutura e Propriedades de Compostos Orgânicos Osciladores 28 Oscilador Harmônico Eq. 08 Eq. 09

29 QFL0341 – Estrutura e Propriedades de Compostos Orgânicos Osciladores 29 Oscilador Harmônico Eq. 08 Eq. 09 Eq. 10

30 QFL0341 – Estrutura e Propriedades de Compostos Orgânicos Osciladores 30 Oscilador Harmônico Eq. 08 Eq. 09 Eq. 10 Eq. 11

31 QFL0341 – Estrutura e Propriedades de Compostos Orgânicos Osciladores 31 Oscilador Harmônico Eq. 08 Eq. 09 Eq. 10 Eq. 11 Importante !!!

32 QFL0341 – Estrutura e Propriedades de Compostos Orgânicos Osciladores 32 Oscilador Harmônico Eq. 11

33 QFL0341 – Estrutura e Propriedades de Compostos Orgânicos Osciladores 33 Oscilador Harmônico Eq. 11 Eq. 12

34 QFL0341 – Estrutura e Propriedades de Compostos Orgânicos Osciladores 34 Oscilador Harmônico Eq. 11 Eq. 12 Eq. 13

35 QFL0341 – Estrutura e Propriedades de Compostos Orgânicos Osciladores 35 Oscilador Harmônico Eq. 11 Eq. 12 Eq. 13 Importantes!!!

36 QFL0341 – Estrutura e Propriedades de Compostos Orgânicos Osciladores 36 Oscilador Harmônico Eq. 13

37 QFL0341 – Estrutura e Propriedades de Compostos Orgânicos Osciladores 37 Oscilador Harmônico

38 QFL0341 – Estrutura e Propriedades de Compostos Orgânicos Osciladores 38 Oscilador Harmônico

39 QFL0341 – Estrutura e Propriedades de Compostos Orgânicos Osciladores 39 Oscilador Harmônico

40 QFL0341 – Estrutura e Propriedades de Compostos Orgânicos Osciladores 40 Oscilador Harmônico Eq. 14

41 QFL0341 – Estrutura e Propriedades de Compostos Orgânicos Osciladores 41 Oscilador Harmônico Eq. 14 Importante!!!

42 QFL0341 – Estrutura e Propriedades de Compostos Orgânicos Osciladores 42 Oscilador Harmônico Lembrando da equação 04, Eq. 04

43 QFL0341 – Estrutura e Propriedades de Compostos Orgânicos Osciladores 43 Oscilador Harmônico Lembrando da equação 04, Eq. 04 e unindo-a com a 14 temos.

44 QFL0341 – Estrutura e Propriedades de Compostos Orgânicos Osciladores 44 Oscilador Harmônico Lembrando da equação 04, Eq. 04 e unindo-a com a 14 temos. Logo: Eq. 15

45 QFL0341 – Estrutura e Propriedades de Compostos Orgânicos Osciladores 45 Oscilador Harmônico Por fim, como Eq. 13

46 QFL0341 – Estrutura e Propriedades de Compostos Orgânicos Osciladores 46 Oscilador Harmônico Por fim, como Eq. 13 a frequência do fóton absorvido é:

47 QFL0341 – Estrutura e Propriedades de Compostos Orgânicos Osciladores 47 Oscilador Harmônico Por fim, como Eq. 13 a frequência do fóton absorvido é: A MAIS IMPORTANTE!!!!

48 QFL0341 – Estrutura e Propriedades de Compostos Orgânicos Osciladores 48 Regras de seleção Para o oscilador harmônico a regra de seleção é:

49 QFL0341 – Estrutura e Propriedades de Compostos Orgânicos Osciladores 49 Regras de seleção Para o oscilador harmônico a regra de seleção é:

50 QFL0341 – Estrutura e Propriedades de Compostos Orgânicos Osciladores 50 Regras de seleção Para o oscilador harmônico a regra de seleção é:

51 QFL0341 – Estrutura e Propriedades de Compostos Orgânicos Osciladores 51 Oscilador Anarmônico

52 QFL0341 – Estrutura e Propriedades de Compostos Orgânicos Osciladores 52 Oscilador Anarmônico

53 QFL0341 – Estrutura e Propriedades de Compostos Orgânicos Osciladores 53 Oscilador Anarmônico Para corrigir essa diferença, adiciona-se oma constante chamada constante de anarmonicidade. De forma que a equação final para calcular a energia fica. Eq. 12

54 QFL0341 – Estrutura e Propriedades de Compostos Orgânicos Osciladores 54 Regras de seleção. No oscilador anarmônico vale a seguinte regra de seleção:

55 QFL0341 – Estrutura e Propriedades de Compostos Orgânicos Osciladores 55 Regras de seleção. No oscilador anarmônico vale a seguinte regra de seleção:

56 QFL0341 – Estrutura e Propriedades de Compostos Orgânicos Osciladores 56 Modos vibracionais Symmetrical stretchingAsymmetrical stretchingBending RockingWaggingTwisting