Infravermelho

Aspectos Gerais

Várias técnicas permitem obter informações sobre estrutura molecular, níveis de energia e ligações químicas, podendo-se citar como exemplo:

Ö ressonância magnética nuclear;

Ö difração de elétrons;

Ö difração de nêutrons;

Ö efeito Mössbauer

Ö espectroscopia Raman

Ö espectroscopia na região do infravermelho.

A espectroscopia estuda a interação da radiação eletromagnética com a matéria, sendo um dos seus principais objetivos a determinação dos níveis de energia de átomos ou moléculas. Diretamente se obtém as diferenças (transições) entre os mesmos e a partir destas medidas determinam-se as posições relativas dos níveis energéticos. No caso de moléculas, a região espectral onde estas transições são observadas depende do tipo de níveis envolvidos: eletrônicos, vibracionais ou rotacionais.

Normalmente as transições eletrônicas estão situadas na região do ultravioleta ou visível, as vibracionais na região do infravermelho e as rotacioanais na região de microondas.

Não considerando a energia devida aos movimentos translacionais, a energia total de uma molécula pode ser considerada como a soma da energia eletrônica, da energia vibracional e da energia rotacional, esta última só no caso de moléculas em fase gasosa:

sendo a eletrônica muito maior que a vibracional e esta muito maior do que a rotacional. Isto permite, em uma primeira aproximação, que cada tipo de espectro possa ser estudado indepententemente das interações entre eles.

Na realidade, as transições eletrônicas envolvem uma estrutura vibracional e rotacional, que pode ou não estar resolvida.

As transições vibracionais envolvem níveis vibracionais e rotacionais e somente os espectros rotacionais seria puros, no sentido de que as transições são entre níveis rotacionais de um mesmo estado vibracional e eletrônico.

A separação entre os movimentos dos núcleos e dos elétrons, conhecida como aproximação de Born-Oppenheimer, resulta principalmente da grande diferença entre as massas dos núcleos e dos elétrons. Sendo o movimento dos elétrons muito mais rápidos do que dos núcleos, pode-se considerar a posição dos núcleos fixada durante a transição eletrônica. Do mesmo modo, durante o movimento dos núcleos pode-se considerar uma distribuição média dos elétrons.

A interação de radiação eletromagnética com o movimento vibracional dos núcleos origina o espectro vibracional no infravermelho ou semelhantemente Raman.

Infravermelho

A radiação infravermelha foi descoberta por Herschell, em 1800, através de um experimento cujo propósito era estabelecer a separação da energia radiante das várias regiões do espectro solar a partir da medida da temperatura. Assinalou-se, portanto, a existência de radiações invisíveis, caracterizadas principalmente através de suas propriedades térmicas. A estas, chamou-se de radiações térmicas por suas fontes serem campos fortemente aquecidos e/ou por suas ações fisiológicas subjetivas, termo inadequado já que qualquer radiação eletromagnética pode ser convertida em calor quando absorvida por diversas substâncias.

Embora não existam limites precisos de separação entre as diferentes regiões da radiação eletromagnética, a região do infravermelho costuma ser considerada como a zona compreendida entre os comprimentos de onda de 0,75 e 1000 m m, que correspondem aos números de onda 13333 e 10 cm^-1. Como limite inferior de número de onda da região do infravermelho, toma-se 13333 cm^-1, por ser o limite da visão normal do homem; em oposição, o limite superior ‚ muito menos preciso, pois se situa próximo de 10 cm^-1, onde tem início a região de microondas.

A região do infravermelho se subdivide em três:

Ö a do infravermelho próximo;

Ö a do infravermelho médio ou fundamental;

Ö a do infravermelho distante,

em relação às diferentes técnicas instrumentais como aos diferentes tipos de informações que podem ser obtidas em cada uma delas.

A região do infravermelho próximo está compreendida entre 13333 - 4000 cm^-1, nela podem ser usadas placas fotográficas para o registro dos espectros, podendo fazê-lo mediante muitos dos aparelhos utilizados em espectroscopia ultravioleta-visível. Nesta região aparecem as bandas de absorção devidas unicamente aos harmônicos das vibrações moleculares.

A região do infravermelho médio ou fundamental, compreendida entre 4000 - 400 cm^-1, aparecem as bandas de absorção devidas às vibrações fundamentais das moléculas, sendo por isso a mais importante e mais empregada em espectroscopia no infravermelho.

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