Fundamentos de Caracterización de Materiales Espectroscopía Infrarroja y Raman 1.- Introducción - Identificación de materiales y aditivos - Análisis cuali y cuantitativo - Estudio de estructura molecular (conformación, estereoquímica, cristalinidad y orientación). - Interacciones - Transiciones entre niveles vibracionales - La interpretación de un espectro IR requiere mucha experiencia Fco. Javier González Benito Imágenes tomadas de: Perkin Elmer, Infrared Spectroscopy Tutorial and Reference. IRTutor 1992
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1.- Introducciónocw.uc3m.es/.../material-de-clase-1/Espectroscopia_IR.pdf · Fundamentos de Caracterización de Materiales Espectroscopía Infrarroja y Raman 3.- Espectros IR - Frecuencia
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Fundamentos de Caracterización de MaterialesEspectroscopía Infrarroja y Raman
1.- Introducción
- Identificación de materiales y aditivos
- Análisis cuali y cuantitativo
- Estudio de estructura molecular (conformación, estereoquímica, cristalinidad y orientación).
- Interacciones
- Transiciones entre niveles vibracionales
- La interpretación de un espectro IR requiere mucha experiencia
Fco. Javier González Benito
Imágenes tomadas de:Perkin Elmer, Infrared Spectroscopy Tutorial and Reference. IRTutor 1992
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2.- Niveles vibracionales
- Vibraciones = oscilaciones de átomos unidos a través de enlace químico
h
Evib∆=ν
n = ∞; E∞
n = 3; E3
n = 2; E2
n = 1; E1
n = 0; E0
∆E0→2 = 2·h ν
Intervalos: IR cercano = (10000, 4000) cm-1; R medio = (4000, 400) cm-1;IR lejano = (200, 12) cm-1 )(
10)(
41
mcm
µλν =−
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3.- Espectros IR
- Frecuencia adecuada
- Vibración excitada capaz de interaccionar con la radiación intercambiando energía (cambio en el momento dipolar de enlace)
0I
IT T= T
I
IA T loglog
0
=−=
A = ε·c·l
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4.- Vibraciones moleculares en materiales
- En macromoléculas, espectros independientes del peso molecular
- Se pueden separar las vibraciones por grupos (-CH2, -C-O-H)
- Si no acoplamientos ⇒ (asiganción ⇒ identificación de grupos)
- Si hay acoplamientos ⇒ (entrono molecular, estructura)
- Los modos de deformación son más sensibles al entorno
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-Acoplamientos* Dependiendo del entorno las bandas se desplazan y cambian de intensidad
- Interacciones* Polímero-disolvente, Polímero-aditivo, etc.
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Evolución de las imágenes asociadas al PMMA (superior) y al CH3OD (inferior) durante un estudio de disolución con una mezcla CCl4/CH3OD al 20% (w/w) de CH3OD
Evolución de las imágenes asociadas al PMMA (superior) y al Evolución de las imágenes asociadas al PMMA (superior) y al CHCH33OD (inferior) durante un estudio de disolución con una OD (inferior) durante un estudio de disolución con una mezcla mezcla CClCCl44/CH/CH33OD al 20% (w/w) de CHOD al 20% (w/w) de CH33ODOD
2.5 min 12.5 min 32.5 min 42.5 min 52.5 min 62.5 min
0.0 1.0Fco. Javier González Benito
J. González-Benito, J.L. Koenig. Macromolecules 35, 7361-7367 (2002)
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La banda de carbonilo muestra un ligero hombro a bajas frecuencias cuando el polímero está en contacto directo con la mezcla de disolventes. Esto sugiere una fuerte interacción PMMA-MEOD vía enlaces de hidrógeno.
Banda IR carbonilo en la región polimérica y en la interfase polímero/disolventeBanda IR carbonilo en la región polimérica y en la Banda IR carbonilo en la región polimérica y en la interfase polímero/disolventeinterfase polímero/disolvente
J. González-Benito, J.L. Koenig. Macromolecules 35, 7361-7367 (2002)
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Variaciones de absorbancia a lo largo de la dirección de disolución de las dos contribuciones a la absorción IR del grupo carbonilo:A(1750 cm-1) y A(1711 cm-1)
Variaciones de absorbancia a lo largo de la dirección de disolucVariaciones de absorbancia a lo largo de la dirección de disolución ión de las dos contribuciones a la absorción IR del grupo carbonilo:de las dos contribuciones a la absorción IR del grupo carbonilo:A(1750 cmA(1750 cm--11) y A(1711 cm) y A(1711 cm--11))
0
1
40% CH3OD30% CH3OD
10% CH3OD0% CH3OD
Profile at 1711 cm-1
Profile at 1750 cm-1
Nor
mal
ized
Abs
orba
nce
20% CH3OD
0 10 20 30 40 50 60
0
1
Nor
mal
ized
Abs
orba
nce
0 10 20 30 40 50 60
50% CH3OD
Pixel position
0 10 20 30 40 50 60
* Enlaces de hidrógeno
* Más grupos hidroxilo, más enlaces de hidrógeno
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7500 7000 6500 6000 5500 5000 4500 40000.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
4700 4600 4500 44000.2
0.3
0.4
0.5
0.6
Pro
gres
s of
cur
ing
Abs
orba
nce
Wavenumber (cm-1)
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