ESPECTROSCOPIA ORGÂNICA

0 SUMÁRIO

1 o Índice de Deficiência de Hidrogênios (IDH).........................................................................1

2 A Regra dos Treze...................................................................................................................2

3 Espectroscopia no Infravermelho...........................................................................................3

1 O ÍNDICE DE DEFICIÊNCIA DE HIDROGÊNIOS (IDH)

Índice de Deficiência de Hidrogênios (IDH): é um cálculo que prediz o número de ligações π e/ou de anéis em um composto orgânico através da diferença entre o número de hidrogênios desse composto e de seu correspondente hidrocarboneto alcano saturado acíclico com o mesmo número de carbonos.

Alcanos têm a fórmula CnH2n+2. Alcenos têm a fórmula CnH2n. E alcinos têm a fórmula CnH2n-2. Ou seja, a diferença vai aumentando de 2 em 2 de alcano, para alceno e depois para alcinos.

Para moléculas que contêm heteroátomos (átomos que não sejam carbono e hidrogênio) o IDH muda. Para moléculas que contenham elementos do grupo V (grupo 15, do Nitrogênio) deve-se adicionar 1 hidrogênio para cada heteroátomo. Para moléculas que contenham heteroátomos do grupo VII (grupo 17, do Flúor) deve-se subtrair 1 hidrogênio da fórmula para cada heteroátomo. Para elementos do grupo VI (grupo 16, do Oxigênio) a fórmula não sofre alteração no número de hidrogênios com relação ao seu correspondente alceno saturado.

Dessa forma, para se proceder o cálculo do IDH da Nicotina, por exemplo, que tem fórmula molecular C10H14N2 deve-se fazer o seguinte:

1) O correspondente alcano deve ter fórmula C10H2x10 + 2, que é igual a C10H22.2) Como o composto contém dois átomos de Nitrogênio, que são do grupo V, deve-se

adicionar mais dois Hidrogênios à molécula, logo a fórmula será C10H24N2. Essa seria a fórmula da molécula se ela não tivesse qualquer anel e/ou ligações π.

3) Percebe-se então que a Nicotina tem 14 Hidrogênio, mas que "deveria ter" 24 se fosse totalmente saturada e acíclica. Então o IDH da molécula é igual a 5, pois a "diferença bruta" de 10 deve ser dividida por 2 para fornecer o IDH.

Compostos com IDH iguais a 1 devem ter ou uma ligação π ou um anel, mas não podem ter ambos.

Compostos com IDH iguais a 2 podem ter uma ligação tripla (pois ligações triplas possuem duas ligações π), duas ligações duplas, dois anéis ou um de cada.

O benzeno contém um anel e três ligações duplas, possuindo, assim, um IDH igual a 4. Dessa forma, qualquer substância com IDH de 4 ou mais pode conter um anel benzênico, mas substâncias com IDH menores que 4 não podem conter esse grupo em suas estruturas.

O IDH tem utilidade pois de posse dele, os químicos podem ir direto às regiões dos espectros que determinam a presença de duplas ligações ou de anéis benzênicos. Se uma molécula possui IDH 1 mas não possui em seu espectro bandas ou picos que determinem a presença de duplas ligações, pode-se concluir que ela possui um anel saturado, por exemplo.

Sumarizando as regras de determinação do IDH:1) Através do número de carbonos da fórmula molecular da substância desconhecida, que

corresponde ao número n, encontra-se a fórmula de seu correspondente alcano saturado CnH2n+2.

2) Procede-se a correção do número de hidrogênios para os casos de substâncias que possuam heteroátomos. Para heteroátomos do grupo V adiciona-se 1 Hidrogênio, para moléculas do grupo VII subtrai-se 1 hidrogênio. Para o grupo VI não há alteração no número de hidrogênios.

3) Faz-se a comparação e obtêm-se a diferença bruta no número de hidrogênios da substância em análise e de seu correspondente alcano.

4) Divide-se a diferença bruta por 2 e obtêm-se, assim, o IDH.

2 A REGRA DOS TREZE

A regra dos treze é um método que permite gerar possíveis fórmulas moleculares para uma determinada massa molar obtida por espectrometria de massa.

O primeiro passo no uso da Regra dos Treze é gerar uma fórmula molecular base, que contenha apenas carbono e hidrogênio. Para se fazer isso, divide-se a massa molecular M obtida no espectro de massa por 13, que corresponde à massa de um carbono mais um hidrogênio:

M13

=n+ r13

De onde se obtém CnHn+r, que é a fórmula molecular base. De posse dessa fórmula molecular base pode-se proceder ao cálculo do IDH através da

seguinte equação:

U=n−r+22

Se desejarmos incluir algum heteroátomo na estrutura da molécula, devemos subtrair uma massa equivalente de carbonos e hidrogênios da fórmula base. Por exemplo, para se adicionar um átomo de oxigênio, que possui massa 16, deve-se subtrair um átomo de carbono (massa 12) e 4 átomos de hidrogênio (massa 1).

Um dos trunfos da Regra dos Treze é que permitindo o cálculo direto do IDH pode-se verificar se a fórmula molecular proposta é realmente possível através dos valores de IDH, que não podem ser números fracionários ou negativos. Um IDH negativo geralmente indica a necessidade da inclusão de um átomo de oxigênio ou de nitrogênio. Da mesma forma, se não há hidrogênios suficientes, pode-se subtrair um carbono e adicionar 12 hidrogênios. Alternativamente, pode-se também adicionar 1 carbono e subtrair 12 hidrogênios e, assim, obteremos uma outra proposta de fórmula molecular em potencial.

3 ESPECTROSCOPIA NO INFRAVERMELHO

Quase qualquer composto que contenha duplas ligações, sendo ele orgânico ou inorgânico, irá absorver radiação infravermelha.

O infravermelho é uma radiação que possui comprimentos de onda maiores que o da luz visível mas menores que os das micro-ondas.

Para os propósitos da Espectroscopia no Infravermelho, usa-se a porção do espectro que está relacionada ao movimento vibracional, se estendendo de 2,5µm a 25µm, ou 4000cm-1 a 400cm-1.

Em espectroscopia do IV usa-se como unidade para o comprimento de onda o cm -1. Ele é preferido porque ao contrário da unidade internacional do comprimento de onda ELE É DIRETAMENTE PROPORCIOANAL Á ENERGIA DA RADIAÇÃO.

A conversão entre o um e o cm-1 pode ser feita de acordo com a relação abaixo:

cm−1= 1μm×10000e μm= 1

cm−1×10000