Princípios de espectroscopia de infravermelho (1)

Vibrações moleculares e absorção infravermelho

O que é absorção infravermelho?

Em espectroscopia infravermelho, uma amostra é irradiada com luz infravermelho, e a luz refletida ou transmitida é medida, com isso é possível que se realizem análises estruturais e quantificações. Análises relativas à absorbância se referem à capacidade de uma molécula de absorver a luz irradiada e, portanto, são dependentes de um comprimento de onda. Neste caso, a exposição a luz resulta em transições eletrônicas. Em contraste, a luz infravermelho (2.5 a 25 µm) é absorvida, promovendo vibrações e rotações em moléculas, transições estas que necessitam de menor energia, como pode ser observado na figura 1.

Fig. 1 Comparison of infrared and UV/VIS absorption

Comparativo de absorção infravermelho e UV/Vis

Vibrações moleculares e absorção infravermelho

As ligações químicas entre átomos que compõe uma molécula podem se esticar como molas. A energia relacionada a este tipo de vibração de deformação axial é muito próxima à da radiação infravermelho, o que permite a sua absorção e subsequente movimentação. As vibrações apreciáveis por infravermelho são limitadas àquelas que envolvem mudança de dipolo. A absorção infravermelho não ocorre em situações em que vibrações moleculares se anularão.

Analisando uma molécula como o CO₂, é impossível que se observe a absorção de radiação infravermelho considerando uma vibração de deformação simétrica, uma vez que não há mudança de dipolo. Por outro lado, deformações axiais assimétricas são perceptíveis, uma vez que geram mudanças desta natureza, como representado na figura 2. O Aquecimento da atmosfera acontece devido à absorção de radiação infravermelho desta maneira apresentada, classificando-o como um gás de efeito estufa.

No caso da água, uma molécula não linear, pode-se observar absorção infravermelho tanto nas deformações simétricas e assimétricas, devido à alteração de dipolo. A banda de absorção referente à deformação simétrica pode ser encontrada em 3,652 cm^-1 e a assimétrica em 3,756 cm^-1, como observa-se na figura 2.