ESPECTROSCOPIA ULTRAVIOLETA VISIBLE

Laespectroscopia ultravioleta-visibleoespectrofotometra ultravioleta-visible(UV/VIS) es unaespectroscopia de emisin de fotonesy unaespectrofotometra. Utilizaradiacin electromagntica(luz) de las regionesvisible,ultravioletacercana (UV) einfrarrojacercana (NIR) delespectro electromagntico, es decir, una longitud de onda entre 380nm y 780nm. La radiacin absorbida por las molculas desde esta regin del espectro provoca transiciones electrnicas que pueden ser cuantificadas.La espectroscopia UV-visible se utiliza para identificar algunos grupos funcionales de molculas, y adems, para determinar el contenido y fuerza de una sustancia.Se utiliza de manera general en la determinacin cuantitativa de los componentes de soluciones de iones de metales de transicin y compuestos orgnicos altamente conjugados.Se utiliza extensivamente en laboratorios de qumica y bioqumica para determinar pequeas cantidades de cierta sustancia, como las trazas de metales en aleaciones o la concentracin de cierto medicamento que puede llegar a ciertas partes del cuerpo.Una diferencia obvia entre ciertos compuestos es su color. As, la quinona es amarilla; la clorofila es verde; los 2,4-derivados del dinitrofenilhidrazona de aldehdos y de cetonas se extienden en color de amarillo brillante a de color rojo oscuro, dependiendo de la conjugacin del enlace doble; y el aspirin es descolorido. Longitud de onda: se define como la distancia entre los picos adyacentes y puede ser medida en metros, centmetros, o nanometros (meters). Frecuencia: es el nmero de ondas por ciclos usualmente sus unidades estn dadas en Hertz que son ciclos por segundos (Hz).La luminiscencia ocurre debido a la emisin de luz por una sustancia determinada y esto ocurre cuando un electrn regresa a su estado inicial despus de haber sido excitado y libera una energa como un fotn. Podemos encontrar tres tipos de nombres para la espectroscopia de luminiscencia, para diferentes tcnicas: Espectroscopia de fluorescencia molecular Espectroscopia de fosforescencia molecular Espectroscopia de quimiluminiscencia

El principio de laespectroscopia ultravioleta-visibleinvolucra la absorcin deradiacin ultravioleta visible por una molcula, causando la promocin de unelectrnde un estado basal a un estado excitado, liberndose el exceso de energa en forma de calor. La longitud de onda () comprende entre 190 y 800 nm.La luz visible o UV es absorbida por los electrones de valencia, stos son promovidos a estados excitados (de energa mayor). Al absorber radiacin electromagntica de una frecuencia correcta, ocurre una transicin desde uno de estos orbitales a un orbital vaco. Las diferencias entre energas varan entre los diversos orbitales. Algunos enlaces, como los dobles, provocan coloracin en las molculas ya que absorben energa en el visible as como en el UV, como es el caso del -caroteno.Cuando un haz de radiacin UV-Vis atraviesa una disolucin conteniendo unanalitoabsorbente, la intensidad incidente del haz (Io) es atenuada hasta I. Esta fraccin de radiacin que ha logrado traspasar la muestra es denominadatransmitancia(T) (T = I/Io). Por aspectos prcticos, se utilizar laabsorbancia(A) en lugar de la transmitancia (A = -logT), por estar relacionadalinealmentecon la concentracin de la especie absorbente segn laLey de Beer-Lambert: A =lc (: coeficiente de absortividad molar, l: camino ptico, c: concentracin de la especie absorbente).

EL ESPECTRO ELECTROMAGNETICOLa espectroscopia estudia la interaccin entre la radiacin electromagntica y la materia. En esta interaccin la radiacin electromagntica puede comportarse como onda o como partcula, aunque no se ha observado ningn fenmeno fsico en el que ambos comportamientos se den simultneamente.Cuando se comporta como onda, est constituida por un campo elctrico y otro magntico que oscilan perpendiculares y se propagan a la velocidad de la luzc=300000km/s.

El espectro electromagntico clasifica las diferentes radiaciones electromagnticas segn su longitud de onda o frecuencia. Las ondas de radio son las de mayor longitud de onda y menor frecuencia, en el otro extremo encontramos los Rayos gamma, siendo la radiacin de menor longitud de onda y mayor frecuencia.

Se define la longitud de onda, como la distancia entre dos mximos o mnimos sucesivos. A esta distancia se la denomina ciclo.\\ Se define la frecuencia", como el nmero de ciclos que pasan por un punto del espacio en un segundo. La unidad de frecuencia es ciclos/s o hercios.La longitud de onda y la frecuencia estn relacionados entre s por la expresin:=c(1)-Siendocla velocidad de la luz.En su comportamiento corpuscular la radiacin electromagntica interacciona con la materia en forma de partculas llamadas fotones, cuya energa viene dada por la ecuacin de Planck.E=h(2)-Dondeh=6,62621034Jses la constante de Planck.

TECNICAS ESPECTROSCOPICASExisten tres zonas del espectro electromagntico con especial inters en la determinacin de compuestos qumicos:

La radiacin visible-ultravioleta posee una energa adecuada para producir transiciones de electrones moleculares a niveles de energa superior. Es la denominada espectroscopa UV, cuya utilidad se limita principalmente a la determinacin de molculas con instauraciones.La radiacin infrarroja produce transiciones entre niveles vibracionales de una molcula. Los enlaces entre los tomos de una molcula no son rgidos, sino que vibran en torno a una posicin de equilibrio y la radiacin infrarroja es capaz de llevar estos enlaces a niveles de energa vibracional superiores. Es la denominada espectroscopa infrarroja (IR).Las ondas de radio poseen la energa adecuada para para hacer que los ncleos atmicos, sometidos a un campo magntico, entren en resonancia. Esta tcnica se denomina espectroscopa de resonancia magntica nuclear (RMN).Tanto los niveles de energa vibracionales, electrnicos como de espn nuclear estn cuantizados y las energas necesarias para promocionar el sistema desde un nivel inferior a uno superior vienen dados por valores discretos, caractersiticos de cada sistema. Una molcula absorber radiacin electromagntica si el productohcoincide con la diferencia de energa entre el nivel inferior en el que se encuentra y el superior al que promociona.ESTRUCTURA DE UN ESPECTROFOTOMETROEl instrumento que permite detectar la interaccin entre la radiacin electromagntica y la materia recibe el nombre de espectrofotmetro y su estructura bsica puede observarse en el siguiente esquema.

El espectrofotmetro consta de una fuente de luz (bombilla) que produce luz blanca. La primera rendija selecciona un rayo que contiene todas las frecuencias emintidas. Este rayo pasa a travs de un prisma de vidrio que descompone la luz blanca en sus diferentes frecuencias(del rojo al violeta). Una segunda rendija selecciona una de las frecuencias (luz monocromtica) que incidir sobre la cubeta que contiene la muestra. Al conjunto del prisma y segunda rendija se la denomina monocromador. El rayo monocromtico que atraviesa la muestra incide sobre el detector, que transfiere los datos a un sistema informtico donde se genera el espectro. Si la frecuencia seleccionada en la segunda rendija no es absorbida por la muestra se produce un punto de la lnea base del espectro. Cuando la frecuencia de la radiacin es adecuada para producir una transicin (vibracional, electrnica...) se observa un pico de absorcin en el espectro.El anlisis del espectro permite determinar la estructura de la molcula que lo produce.ESPECTROS VIS-UV EN COMPUESTOS ORGANICOS.

Alcanos. Sus bandas de absorcin son debidas a transicionesde enlaces C-C y C-H. Estas transiciones son de elevada energa y tienen lugar a longitudes de onda inferiores a los 150 nm, no observables por tanto en espectrofotmetros convencionales. Esta caracterstica permite utilizarlos como disolventes de la muestar a anlizar, ya que no interfieren con sus seales.

Alquenos y alquinos. Presentan bandas de absorcin debidas a las transicionesdel triple enlace C-C. Esta transicin es de menor energa que en el caso de los alcanos y aparece a longitudes de onda mayores (alquenos:175 nm; alquinos: 170 nm). El doble y triple enlace son los grupos cromforos de estas molculas.

teres, tioles, sulfuros, aminas: En este caso el grupo cromforo est formado por el heterotomo (O,S,N) y los tomos que le enlazan. El heterotomo presenta pares libres y la transicin que produce la absorcin esn. Esta banda de absorcin aparece sobre 175-200 nm para alcoholes, teres y aminas, desplazndose a 200-220 nm para los sulfuro.

Aldehdos, cetonas, cidos y derivados. El grupo cromforo de estos compuestos es el carbonilo (C=O). Dado que el oxgeno posee pares libres, la transicin de menor energa es lan, pero es una transicin prohibida (max=15), al no existir solapamiento entre los orbitales implicados. La siguiente transicin de menor energa es la, observable amax=188nm, con absortividad molar de 900.

ESPECTROSCOPIA DE INFRARROJOEspectroscopia infrarroja(Espectroscopia IR) es la rama de laespectroscopiaque trata con la parteinfrarrojadelespectro electromagntico. Esta cubre un conjunto de tcnicas, siendo la ms comn una forma deespectroscopia de absorcin. As como otrastcnicas espectroscpicas, puede usarse para identificar un compuesto e investigar la composicin de una muestra. Esta se puede dividir segn el tipo de la radiacin que se analiza, en: Espectroscopia del Infrarrojo cercano Espectroscopia del infrarrojo medio Espectroscopia del infrarrojo lejano

Los fotones de radiacin infrarroja son absorbidos por los enlaces de una molcula pasando a niveles vibracionales superiores.

Cada tipo de enlace absorbe radiacin infrarroja a una frecuencia distinta, lo que permite determinar qu tipo de grupos funcionales posee la molcula en estudio. Los espectrofotmetros de infrarrojo trabajan en el infrarrojo medio y hacen un barrido desde los 4000cm1hasta los 400cm1

Tradicionalmente, en el eje x de los espectros de infrarrojo se emplea el nmero de ondas (, lase "nu barra"') y se define como el inverso de la longitud de onda en cm.=1. En el eje y se representa el porcentaje de radiacin transmitida (transmitancia) que se representa por%T. A continuacin, se muestra la forma que presenta el espectro de infrarrojos del hexano.

Las bandas representan zonas donde los enlaces de la molcula absorben radiacin infrarroja. En las bandas la transmitancia es pequea y la absorbancia grande.Para que una molcula absorba radiacin infrarroja deben cumplirse dos condiciones: La frecuencia de la radiacin (fotn) debe ser la adecuada para permitir la transicin entre estados vibracionales. Dicho de otro modo, la frecuencia de la radiacin debe coincidir con la frecuencia natural del movimiento vibracional. Una molcula slo absorbe radiacin infrarroja cuando su momento dipolar interacciona con el campo elctrico de la onda, variando en fase con este. Como es lgico este acoplamiento slo es posible si las frecuencias de la radiacin y la vibracin del enlace coinciden. Por ello, molculas apolares no absorben en el infrarrojo y molculas poco polares dan lugar a absorciones muy dbiles. Regla de seleccin de la espectroscopa infrarroja: "slamente aquellos enlaces cuya vibracin provoque un cambio en el momento dipolar de la molcula absorben en el infrarrojo".

Adems, cuanto mayor sea la variacin del momento dipolar durante la vibracin, ms intensa es la banda de absorcin en el espectro. Dan lugar a bandas intensas la vibraciones de enlaces C=O, O-H, N-H y no son observables vibraciones de tensin de enlaces triples en alquinos simtricos o alquenos trans con cadenas iguales.

ESPECTRO DE COMPUESTOS ORGANICOSALCANOS:Obsrvese que la banda de flexin asimtrica del metilo solapa con la de flexin en tijera delCH2.Espectro IR del Hexano

ALQUENO:Espectro IR del 2-metil-2-pentenoEl 2-metil-2-penteno es un alqueno trisustituido que presenta una banda de absorcin fuerte entre 840-800cm1debida a la flexin C-H (oop).

CICLOALCANO:La principal diferencia con los alcanos es la ausencia de la banda de tensin simtrica del metilo.Espectro IR del Ciclohexano

ALQUINOS:Espectro IR del 1-hexino

AROMATICOS:Espectro IR del orto-xilenoLos bencenos orto-disustituidos presentan una banda de flexin oop en el rango 770-735 cm-1

ALCOHOLES Y FENOLES:Espectro IR del 2-metil-2-propanolLos alcoholes terciarios tienen la banda C-O desplazada a frecuencias mayores que los alcoholes primarios y secundarios.

ETERES:Espectro IR del MetoxibencenoEl metoxibenceno presenta dos bandas a 1250 y 1040 cm-1

ALDEHIDO:Espectro IR del BenzaldehdoEn este espectro pueden observarse con ms claridad las bandas de tensin del enlace C-H carbonilo. Adems se sealan las bandas de absorcin del benceno.

CETONAS:Espectro IR de la propanona

Efecto de la conjugacin en la banda de Tensin C=O

CIDOS CARBOXILICOS:Espectro IR de cido actico

ESTERES:Espectro IR de acetato de metilo

NITRILOS:TensinCN: banda muy fina a 2250 cm-1

ESPECTROSCOPIA DE RESONANCIA MAGNETICA NUCLEAR (RMN)Laespectroscopaderesonancia magntica nuclear(RMN) es una tcnica empleada principalmente en la elucidacin de estructuras moleculares, aunque tambin se puede emplear con fines cuantitativos y en estudios cinticos y termodinmicos.Algunos ncleos atmicos sometidos a uncampo magnticoexterno absorbenradiacin electromagnticaen la regin de las frecuencias de radio oradiofrecuencias. Como la frecuencia exacta de esta absorcin depende del entorno de estos ncleos, se puede emplear para determinar la estructura de la molcula en donde se encuentran stos.Para que se pueda emplear la tcnica los ncleos deben tener unmomento magnticodistinto de cero. Esta condicin no la cumplen los ncleos connmero msicoynmero atmicopar (como el12C,16O,32S). Los ncleos ms importantes en qumica orgnica son:1H,13C,31P,19F y15N. Otros ncleos importantes:7Li,11B,27Al,29Si,77Se,117Sn,195Pt,199Hg,203Tl,205Tl,207PbSe prefieren los ncleos denmero cuntico de espn nuclearigual a 1/2, ya que carecen de un momento cuadrupolar elctrico que produce un ensanchamiento de las seales de RMN. Tambin es mejor que elistoposea abundante en la naturaleza, ya que la intensidad de la seal depender de la concentracin de esos ncleos activos. Por eso, uno de los ms tiles en la elucidacin de estructuras es el1H, dando lugar a laespectroscopia de resonancia magntica nuclear de protn. Tambin es importante en qumica orgnica el13C, aunque se trata de un ncleo poco abundante y poco sensible.La tcnica se ha empleado enqumica orgnica,qumica inorgnicaybioqumica. La misma tecnologa tambin ha terminado por extenderse a otros campos, por ejemplo enmedicina, en donde se obtienen imgenes porresonancia magntica.Al aplicar una radiacin electromagntica de frecuencia adecuada (ondas de radio) se consigue promocionar los ncleos desde el nivel de energa inferior (mI=1/2) al nivel de energa superior (mI=1/2). Cuando la radiacin electromagntica y la precesin del ncleo entran en resonancia se produce la absorcin. Podemos calcular la frecuencia de resonancia (frecuencia de Larmor) mediante la ecuacin de Planck.E=hL(1)Sustituyendo la diferencia de energa por la ecuacin (1)B0=hL(2)Despejando la Frecuencia LarmorL=2B0(3)Como puede observarse en la ecuacin (3) la frecuencia a la que se produce la transicin depende del campo magntico aplicado. El aumento en el campo magntico produce un aumento en la diferencia de energa entre los niveles de espn, por lo que se requiere una radiacin de frecuencia mayor para poducir la transicin.

En resonancia Magntica se utilizan ncleos con momento angular de espn distinto de cero, como pueden ser1Hy13C. Sin embargo, las frecuencias de resonancia no son iguales para todos los ncleos de hidrgeno o de carbono, dependen del entorno qumico que rodea cada ncleo. Esto se debe a que los electrones que rodean cada ncleo generan un campo magntico que se opone al aplicado, se dice que los ncleos estn apantallados, siendola constante de apantallamiento.Befectivo=B0B0=(1)B0(1)

Befes el campo magntico neto que acta sobre el protn;B0es el campo magntico aplicado;es la constante de apantallamiento, independiente del campo aplicado. Bajo esta nueva situacin, con los ncleos apantallados por la densidad electrnica que los rodea, la frecuencia de resonancia pasa a ser=2(1)B0(2).

EQUIPOSRMN 500 de Agilent Technologies Consola de tres canales Agilent 500 MHz DD2 Sonda Fra:1H,19F,13C,31PRMN 500 de Agilent Technologies Consola de tres canales Agilent 500 MHz DD2 Sonda One NMR Sonda HFX Sonda NanosondaRMN 400 de Agilent Technologies Consola MR 400 de Agilent Sonda One NMRRMN 400 de Bruker Consola de cinco canales Advance 400ESPECTRO DE COMPUESTOS ORGANICOS

En el espectro de RMN del etanol se observan tres seales diferentes, debido a la existencia de 3 tipos de hidrgenos con distinto entorno qumico. Los hidrgenos A estn ms desapantallados que los C debido a la presencia del oxgeno (tomo electronegativo que retira densidad electrnica). El entorno qumico del hidrgeno B, unido directamente al oxgeno, tambin es diferente resonando a una frecuencia distinta a los anteriores.

ESPECTROSCOPIA DE MASASLa Espectrometra de masas es una tcnica analtica que permite estudiar compuestos de naturaleza diversa: orgnica, inorgnica o biolgica (incluyendo biopolmeros y macromolculas naturales o artificiales) y obtener informacin cualitativa o cuantitativa. Mediante el anlisis por Espectrometra de masas es posible obtener informacin de la masa molecular del compuesto analizado as como obtener informacin estructural del mismo, o simplemente detectar su presencia y/o cuantificar su concentracin. Para ello es necesario ionizar las molculas, utilizando si fuera preciso una separacin cromatogrfica (UPLC, GC) previa, y obtener los iones formados en fase gaseosa. Este proceso tiene lugar en la fuente de ionizacin. Los iones generados son acelerados hacia un analizador y separados en funcin de su relacin masa/carga (m/z) mediante la aplicacin de campos elctricos, magnticos simplemente determinando el tiempo de llegada a un detector. Los iones que llegan al detector producen una seal elctrica que es procesada, ampliada y enviada a un ordenador. El registro obtenido se denomina Espectro de masas y representa las abundancias inicas obtenidas en funcin de la relacin masa/carga de los iones detectados.

AplicacionesElucidacin estructural y anlisis cuantitativo de compuestos orgnicos y organometlicos, biopolmeros y macromolculas orgnicas. Determinacin de masa exacta.

EquiposCromatgrafo de gases 6890N acoplado a espectrmetro de masas 5973 inert de Agilent Technologies Rango de masas: hasta 800 Da Fuentes de ionizacin: Impacto electrnico (EI) e Ionizacin Qumica (CI)Espectrmetro de masas 5973 inert de Agilent Technologies con un sistema de introduccin directa SIS Direct Insertion Probe Rango de masas: hasta 800 Da Fuente de ionizacin: Impacto electrnico (EI)Espectrmetro de masas de tiempo de vuelo con ionizacin por desorcin lser asisitida por matrices (MALDI-TOF) Bruker Autoflex.Espectrmetro de masas de tiempo de vuelo (MS-TOF) Bruker Maxis Impact. Posibilidad de acoplamiento con cromatgrafo de lquidos Waters Acquity (UPLC-MS-TOF)y cromatgrafo de gases Bruker 450-GC (GC-MS-TOF). Sonda de introduccin directa. Fuentes de ionizacin: electrospray (ESI) e ionizacin qumica a presin atmosfrica (APCI).

Espectrmetro de masas Jeol, The AccuTOF JMS-T100LC Espectrmetro de masas, The MStation JMS-700 Espectrmetro de masas Jeol, SX 102 A Cromatgrafo de gases - espectrmetro de masas Jeol GCMate II

AplicacionesEsta tcnica analtica es imprescindible para varias ramas de la industria qumica como: petroqumica, farmacutica, cosmetolgica, de alimentos, entre otras. Entre algunas aplicaciones podemos mencionar el anlisis de muestras de: productos organometlicos, productos naturales, productos de sntesis, contaminantes ambientales, productos del rea bioqumica, polmeros, biomolculas pequeas, etc. Cabe mencionar que con el uso de la cromatografa de gases acoplada a masas se pueden separar mezclas y elucidar cada uno de los componentes de sta.

BIBLIOGRAFIA A.Benninhoven, C.A Evans. ola Secondary ion mass espectrometry SIMSII. Springer -Verlag 1979 H.Bubbert, H. Jennet. Surface & thin films Analysis. Wiley-vch 2002 E Hoffmann, V. Stroobant. Mass espectroscopy, priciples y aplications. 2nd Ed.1999 D.P. Woodruff T.A. Delchar. Modern techniques of Surface Science. 2nd. Ed.1994 J.M.Walls. Methods of Surface analysis. Techniques & aplications. Cambridge.1989 J.M.Walls, R. Smith Surface Science Methods. Pergamon. 1994. Elsevier Science. R. Chang. Qumica. 10a Ed. 2010. Mc Graw Hill F.C. Jentoft, Diffuse Reflectance IR and UV-vis Spectroscopy Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft. 2004.[1] Epectroscopia Ultravioleta-Visible[2] UV-Vis Spectroscopy[3] UV-Vis Luminescence Spectroscopy[4] UV-Vis Absorcin Spectroscopy[5] Hesse, M.; Meier, H. y Zeeh, B.: Mtodos espectroscpicos en Qumica Orgnica, 2 edicin, Editorial Sntesis, 2005, ISBN: 84-7738-522-X o Gnzler, H. y Gremlich, H-U.: IR Spectroscopy, Wiley, 2002, ISBN: 3-527-28896-1 o Friebolin, H.; Basic One- and Two-Dimensional NMR Spectroscopy, Wiley, 2005, ISBN: 3-527-31233-1 o Gross, J. H.; Mass Spectrometry, A textbook. Springer, 2004, ISBN: 3-540-40739-1. o Watson, J. T.; Sparkman, O. D.; Introduction to Mass Spectrometry. Wiley, 4 Ed., 2007, ISBN: 9780470516348. o Young-Chen, N.; Structural Identification of Organic Compounds with Spectroscopic Techniques. Wiley-VCH, 2005, ISBN: 3-527-31240-4.

UNIVERSIDAD AUTONOMA DE NUEVO LEONFACULTAD DE CIENCIAS BIOLOGICAS

QUIMICA ORGANICAEVIDENCIA 3ARTICULO CIENTIFICO

Dra. Lylia Graciela Miranda VelsquezAlumna:Gabriela Rojas Ruiz 1576155

San Nicols de los Garza, Nuevo LenFecha: 22 DE MAYO DEL 2015