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Espectroscopia infrarroja – grupos funcionales, vibraciones de enlace y gases de efecto invernadero

QuímicaQuímica orgánicaEdades 16–17

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Observa espectros IR esquemáticos de 4000 a 500 cm⁻¹ de diez compuestos orgánicos, mueve un cursor para leer las bandas y compáralas con una tabla de correlación (O–H, N–H, C–H, C≡N, C=O, C=C, C–O, región de la huella dactilar); después, resuelve un cuestionario para identificar grupos funcionales. Otras pantallas modelan un enlace que vibra como un resorte, la absorción IR del CO₂, el H₂O y el CH₄ en el efecto invernadero y un espectro UV-visible que relaciona el color absorbido con el observado.

Lección: Espectroscopia infrarroja e identificación de grupos funcionales

Qué muestra

La radiación infrarroja hace vibrar los enlaces covalentes. Un enlace solo absorbe a la frecuencia de su propia vibración de tensión o de flexión, que depende de la fuerza del enlace y de las masas de los átomos; por eso cada grupo funcional absorbe en un intervalo típico de números de onda: una banda O–H ancha a 3230–3550 cm⁻¹ en los alcoholes, una O–H muy ancha a 2500–3300 cm⁻¹ en los ácidos carboxílicos y una C=O intensa a 1680–1750 cm⁻¹. La región de la huella dactilar, por debajo de 1500 cm⁻¹, es única para cada compuesto. La misma física explica por qué el CO₂, el H₂O y el CH₄ son gases de efecto invernadero y el N₂ y el O₂ no.

Cómo usarla

En la pantalla Ver espectro IR, elige una Molécula, activa Tabla de correlación y mueve el cursor sobre el espectro para leer números de onda; con Comparar con superpones un segundo compuesto. En Cuestionario de grupos funcionales, lee el espectro desconocido y pulsa una familia; Otra pregunta da una nueva. En Vibración de enlace, ajusta el Número de onda IR a la línea de absorción y cambia la Constante de fuerza k. Después explora Gases de efecto invernadero y UV-visible y color.

Parámetros que puedes cambiar

  • Pantalla Ver espectro IR, Cuestionario de grupos funcionales, Vibración de enlace, Gases de efecto invernadero, UV-visible y color
  • Molécula mostrada hexano, hex-1-eno, metilbenceno (tolueno), etanol, propanal, propanona (acetona), ácido propanoico, etanoato de etilo (acetato de etilo), propan-1-amina, etanonitrilo (acetonitrilo)
  • Comparar con (ninguna), hexano, hex-1-eno, metilbenceno (tolueno), etanol, propanal, propanona (acetona), ácido propanoico, etanoato de etilo (acetato de etilo), propan-1-amina, etanonitrilo (acetonitrilo)
  • Enlace que vibra C–H, C–D (deuterio), O–H, N–H, C–O, C=C, C=O, C≡N
  • Gas Dióxido de carbono (CO₂), Vapor de agua (H₂O), Metano (CH₄), Nitrógeno y oxígeno (N₂, O₂)
  • Especie coloreada (UV-visible) Ion permanganato MnO₄⁻ (KMnO₄), Ion [Cu(H₂O)₆]²⁺ (disolución de CuSO₄), Complejo [Cu(NH₃)₄(H₂O)₂]²⁺, Ion dicromato Cr₂O₇²⁻, β-caroteno (en la zanahoria), Clorofila a

Preguntas para explorar

  1. ¿Cómo distingues un alcohol de un ácido carboxílico usando solo la banda O–H?
  2. ¿Qué banda distingue un aldehído de una cetona y dónde aparece?
  3. ¿Por qué el CO₂ y el H₂O absorben radiación infrarroja y el N₂ y el O₂ no?

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