El documento describe lo que es la luz infrarroja y cómo se usa para medir la temperatura de objetos. La luz infrarroja no es visible para los ojos humanos pero nos permite ver el calor irradiado por objetos. Se usa en cámaras térmicas para ver el calor en tazas calientes, cubos de hielo derritiéndose y más. También se usa en espectroscopia infrarroja para analizar sustancias basado en cómo vibran los enlaces químicos bajo diferentes longitudes de onda infrar

1. Ing. M.Sc. Tania E. Guerrero Vejarano

2. 1. Qué es el Infrarrojo
• El infrarrojo es un tipo de luz que no podemos ver con nuestros
ojos. Nuestros ojos pueden ver solamente lo que llamamos luz
visible. La luz infrarroja nos brinda información especial que no
podemos obtener de la luz visible. Nos muestra cuánto calor tiene
alguna cosa y nos da información sobre la temperatura de un
objeto. Todas las cosas tienen algo de calor e irradian luz infrarroja.
Incluso las cosas que nosotros pensamos que son muy frías, como
un cubo de hielo, irradian algo de calor. Los objetos fríos irradian
menos calor que los objetos calientes. Entre más caliente sea algo
más es el calor irradiado y entre más frío es algo menos es el calor
irradiado. Cualquier cosa que tenga una temperatura irradia calor o
luz infrarroja. En las imágenes infrarrojas mostradas abajo, colores
diferentes son usados para representar diferentes temperaturas

3. A la izquierda está una imagen infrarroja de una taza de metal
conteniendo una bebida muy caliente. Observa los anillos de color
demostrando el calor proveniente del líquido a través de la taza de
metal. Puedes observar esto también en la cuchara de metal. A la
derecha está una imagen infrarroja de un cubo de hielo
derritiéndose. Observa los anillos de color mostrando cómo el
agua ya derretida se calienta mientras se desplaza alejándose del
cubo. A pesar de que el cubo de hielo es frío, aún irradia calor,
como tú puedes ver relacionando el color del cubo de hielo con su
temperatura.

4. Una fotografía a la luz visible (izquierda) y una fotografía infrarroja
(derecha) de dos vasos. Un vaso contiene agua fría mientras que el
otro contiene agua caliente. En la fotografía a la luz visible no
podemos decir solamente mirando cuál vaso contiene agua fría y
cuál agua caliente. En la imagen infrarroja podemos claramente
"observar" la brillantez del agua caliente en el vaso de la izquierda y
el agua más oscura y fría en el vaso de la derecha. Si nosotros
tuviéramos ojos infrarrojos, podríamos decir si un objeto es caliente
o fríos sin tener que tocarlo.

6. Persona atrapada en el
humo espeso de un
incendio
Pista de Aterrizaje en la Neblina

7. Las cámaras infrarrojas también son usadas por los
satélites en el espacio para medir la temperatura de los
océanos, para estudiar el clima de la Tierra durante el día
y la noche, y para estudiar la luz infrarroja proveniente
del espacio exterior.

8. Vista infrarroja del Monte Jian, en Japón, haciendo erupción en 1983. Luz "IR" es una
forma de radiación electromagnética desprendida por materiales calientes como la
lava.
Empresas Daedalus, Inc., Ann Arbor, MI.

9. E = h·ν = h·c/λ
La energía de la luz infrarroja
es adecuada para provocar
vibraciones en las moléculas
orgánicas
2. Uso de la radiación Infrarroja para
analizar sustancias

10. DENOMINACION INTERVALO
⎯ν (cm-1)
INTERVALO λ
(µm)
INFRARROJO
PROXIMO
12500-4000 0,8-2,5
INFRARROJO
MEDIO
4000-660 2,5-15,15
INFRARROJO
LEJANO
660-50 15,15-200
Zonas espectrales infrarrojas

11. 2.1 Que es el espectro infrarrojo:
Es el ploteo del porcentaje de transmitancia vs numero de
onda
2.2 Condición para la aparición de una banda en el IR
•Solo aquellos que poseen momento dipolar son capaces
de absorber radiación infrarroja
•El enlace debe presentar dipolo eléctrico que este
cambiando con la misma frecuencia que la radiación
incidente para que la energía pueda ser absorbida.
•El dipolo eléctrico cambiante del enlace se acopla con la
variación sinusoidal del campo electromagnético de la
radiación.
•La energía absorbida solo aumenta la amplitud , no la
frecuencia

12. Ejemplos de moléculas que presentan momento
dipolar
H-H no tiene momento dipolar
no absorve
Cl-Cl no tiene momento dipolar
no absorve
CH3-CΞC-H tienen momento
dipolar si absorve

13. 2.3 Bases físicas de la Espectroscopia IR
Movimiento Vibracional-oscilador armónico simple;
modelo de las masa unidas por un resorte
m1 m2
K
De acuerdo a la ley de Hooke
Donde:
• ν= frecuencia de la vibracion
• K= constante de fuerza del resorte
•m1ym2= masa de las esferas

14. Considerando el numero de onda:
•ϋ= numero de onda cm-¹
•c= velocidad de la luz cm/s
•k=constante de fuerza en
dinas/cm
Simplificando la ecuacion de Hooke:
K= en dinas /cm
5x105 enlace simple
10x105 enlace doble
15x105 enlace triple

15. C-H str
ϋ= 3032 cm-1 calculado
ϋ= 3000 cm-1 experimental
C-D str
ϋ= 2228 cm-1 calculado
ϋ= 2206 cm-1 experimental
C=C str
ϋ= 1628 cm-1 calculado
ϋ= 1650 cm-1 experimental

16. Simetrical streching Asymmetrical Stretching
Efecto del IR en los enlaces de las moleculas
STRECHING VIBRATIONS

17. wagging
twisting
rocking
scissoring
BENDING VIBRATIONS

18. Deducciones:
• Los enlaces mas fuertes (mayor K), vibran a mayor
numero de onda que los enlaces debiles: CΞC > C=C >
C-C
• Los enlaces entre atomos de masas mayores (mayor
µ) vibran a menores numero de onda que los enlaces
entre atomos mas livianos: C-H > C-D > C-C.
• Las vibraciones de deformacion tienden a ser mas
faciles (requieren menor numero de onda) que las de
estiramiento (Str): C-Hstr= 3000 cm-1; C-Hdef= 1340
cm-1

19. • La hibridacion tambien afecta la K: los enlaces
son mas fuertes en el siguiente orden; sp > sp2
> sp3; ΞC-H: 3300cm-1; =C-H: 3100 cm-1; -C-H:
2900 cm-1.
• La resonancia afecta la longitud y fortaleza de
los enlaces y por lo tanto a la constante de
fuerza K: =C=Ostr: 1715cm-1 cetona normal;
=C=Ostr: 1680cm-1 cetona conjugada.

20. 2.- Zonas del espectro
4500 2500 2000 1800 650
1500
1650
Frecuencia cm-1
l en m
2,5 4 5 5,5 6,1 6,6 15
TENSION
DEFORMACION
Mayor energía
Huella
Dactilar

21. 2.- Zonas del espectro
4500 2500 2000 1800 650
1500
1650
Numero de onda cm-1
l en m
2,5 4 5 5,5 6,1 6,6 15
Mayor energía
O-H
N-H
C-H
C  C
C  N
X=C=Y
(C,O,N,S)
C=C=C
Comb
Ar
C=O C=N
C=C
C-Cl
C-O
C-N
C-C

23. Espectro IR de la butanona O