Ep 08 — Clásicos de examen: análisis de espectros moleculares típicos
Serie: Enciclopedia de infrarrojos: de los principios a la práctica
Capítulo: Primer capítulo · Introducción — El código de la luz
Público: Estudiantes de secundaria, universitarios, principiantes en química/materiales/farmacia
Conocimientos previos: Ep 04 (cómo leer un espectro IR), Ep 05–07 (frecuencias características de grupos funcionales y región de huella dactilar)
Tiempo de lectura: Aprox. 28 minutos
Introducción: De "ver picos" a "deducir la estructura"
En los episodios anteriores, aprendimos los conceptos básicos de la espectroscopia infrarroja (Ep 04), las frecuencias de absorción características de grupos funcionales (Ep 05–06) y las reglas de discriminación de la región de huella dactilar (Ep 07). Ahora es el momento de ensamblar estas "piezas" en una verdadera "máquina de inferencia molecular".
El núcleo del análisis espectral no es memorizar posiciones de pico una por una, sino establecer una cadena de pensamiento: "pico característico → grupo funcional → fragmento estructural → molécula completa" [1][2]. El punto de partida de esta cadena es el pico característico más destacado, y el punto final es la estructura completa de la molécula, pasando por eliminación de interferencias, validación cruzada e inferencia razonable.
En este episodio, primero analizaremos en detalle tres moléculas de examen de alta frecuencia — ácido benzoico, anilina y acetamida — con un proceso completo de cinco pasos; luego complementaremos con casos cortos de etanol, acetona, acetato de etilo, polietileno (PE) y poliestireno (PS), formando una escalera de interpretación desde moléculas pequeñas hasta polímeros [1][2][3].
🔗 Durante el análisis, consulte: carboxilo, amino, amida, carbonilo, hidroxilo, éster, alquilo C-H, anillo aromático.
1. Flujo sistemático de análisis espectral
Antes de entrar en moléculas específicas, establezcamos un flujo de análisis general [1][2]:
1.1 Método de análisis en cinco pasos
| Paso | Operación | Objetivo |
|---|---|---|
| ① Panorámica | Escanear de 4000 a 400 cm⁻¹, marcar todos los picos significativos | Formar una impresión general |
| ② Primero la región de alta frecuencia | 4000–2500 cm⁻¹, buscar estiramientos X–H (O–H, N–H, C–H) | Determinar qué enlaces X–H existen |
| ③ Luego la región de dobles enlaces | 2000–1500 cm⁻¹, buscar C=O, C=C, C=N | Identificar grupos funcionales con dobles enlaces |
| ④ Finalmente la región de huella dactilar | 1500–400 cm⁻¹, buscar vibraciones de flexión, vibraciones de esqueleto, patrones de sustitución | Confirmar detalles estructurales |
| ⑤ Validación cruzada | Usar múltiples picos para corroboración mutua, eliminar interferencias (picos de agua, CO₂) | Asegurar coherencia de la inferencia |
Tabla 1: Método de análisis en cinco pasos (fuente: LibreTexts [1][2])
1.2 Trampas comunes
Los tres "agujeros" más comunes en los exámenes son [1][2][3]:
- Confundir C=O con C=C: Ambos están en 1600–1750 cm⁻¹, pero C=O suele ser más fuerte y más agudo.
- Ignorar el efecto del enlace de hidrógeno: El enlace de hidrógeno ensancha y desplaza los picos O–H y N–H hacia números de onda más bajos.
- Malinterpretar los picos de agua: Los picos de KBr higroscópico a 3400 (O–H) y 1640 (H–O–H) se confunden fácilmente con características de la muestra.
Con este flujo, pasamos a la primera molécula.
2. Ácido benzoico (C₆H₅COOH) — Caso clásico de dímero de ácido carboxílico
2.1 Estructura molecular y grupos funcionales clave
El ácido benzoico (benzoic acid, CAS 65-85-0) es el ácido carboxílico aromático más simple, fórmula molecular C₇H₆O₂, peso molecular 122.12 [4]. Su estructura consiste en un anillo de benceno directamente unido a un grupo carboxilo (–COOH):
COOH
|
/---\
| | Ácido benzoico: anillo bencénico + carboxilo
\---/
Grupos funcionales clave [3][5]:
- Grupo carboxilo –COOH: Contiene enlaces C=O, C–O, O–H, domina el espectro.
- Anillo bencénico: Anillo aromático monosustituido, contribuye con C=C y C–H aromáticos.
- Dímero de ácido carboxílico: En estado sólido/líquido, dos moléculas de ácido forman un dímero mediante enlaces de hidrógeno, afectando profundamente el espectro.
2.2 Principales picos de absorción infrarroja
Según el espectro estándar de NIST Chemistry WebBook [4], los libros de texto de LibreTexts [1][2] y las notas de aplicación de BenchChem [3][5], los principales picos de absorción IR del ácido benzoico son:
| Número de onda (cm⁻¹) | Asignación | Intensidad | Forma | Descripción |
|---|---|---|---|---|
| 2500–3300 | Estiramiento O–H (dímero de ácido carboxílico) | Fuerte | Muy ancho | Característica más notable del ácido carboxílico; el enlace de hidrógeno lo ensancha enormemente, cubriendo la región C–H. |
| ~3070 | Estiramiento =C–H aromático | Débil a media | Agudo | C–H aromático, a menudo enmascarado por el ancho pico O–H. |
| ~1690 | Estiramiento C=O (carbonilo de ácido carboxílico) | Fuerte | Agudo | Ácido carboxílico aromático; la conjugación + enlace de hidrógeno lo sitúan a frecuencia más baja que los ácidos saturados (~1715). |
| 1600, 1580, 1500 | Estiramiento del esqueleto C=C aromático | Media | Agudo | Marcador de presencia de anillo aromático, a menudo 2–4 picos. |
| ~1290 | Estiramiento C–O | Media a fuerte | Medio | C–O del ácido carboxílico, acoplado con la flexión O–H. |
| ~920 | Flexión fuera del plano O–H | Media | Ancho | Característico del dímero de ácido carboxílico, alto valor diagnóstico. |
| ~750 y ~700 | Flexión fuera del plano C–H aromático (monosustituido) | Fuerte | Agudo | Dos picos fuertes comunes ~770–730 y ~710–690 cm⁻¹ (a menudo registrados como ~750/~700). |
Tabla 2: Principales picos de absorción IR del ácido benzoico (fuentes: NIST [4], LibreTexts [1][2], BenchChem [3][5])
2.3 Espectro infrarrojo estándar
📷 Figura 1: Espectro IR estándar del ácido benzoico (NIST)
Fuente: NIST Chemistry WebBook [4]
https://webbook.nist.gov/cgi/…
NIST proporciona espectros en varias fases [4]:
- Sólido (split mull): resolución 2 cm⁻¹, datos de Coblentz Society.
- Solución (2% CCl₄/CS₂): resolución 2 cm⁻¹.
- Vapor (160 °C): resolución 2–4 cm⁻¹.
Este análisis se centra en el espectro en estado sólido, ya que es el más común en exámenes y de mayor utilidad práctica.
2.4 Cadena de pensamiento analítico
Paso ① Panorámica [1][3]:
Al observar el espectro completo, lo más llamativo es un pico muy ancho y fuerte entre 2500 y 3300 cm⁻¹ — la "marca registrada" del estiramiento O–H de un ácido carboxílico. Inmediatamente después, un pico fuerte y agudo a ~1690 cm⁻¹ corresponde al estiramiento C=O. Juntos, estos dos picos confirman casi con certeza que la molécula contiene un grupo carboxilo –COOH [1][2].
Paso ② Análisis de la región de alta frecuencia [1][2]:
- Pico muy ancho 2500–3300 cm⁻¹ → Estiramiento O–H (dímero con enlace de hidrógeno). Nota: el O–H de los alcoholes está típicamente en 3200–3600 cm⁻¹ y es más estrecho; el O–H de ácidos carboxílicos se expande ampliamente hacia números de onda más bajos, cubriendo incluso los picos C–H alrededor de 3000 cm⁻¹, característico del dímero [1][2][5].
- Pico débil a ~3070 cm⁻¹ → Estiramiento =C–H aromático (>3000 cm⁻¹ indica C–H insaturado) [1].
Paso ③ Análisis de la región de dobles enlaces [3][5]:
- Pico fuerte a ~1690 cm⁻¹ → Estiramiento C=O. Observación clave: 1690 cm⁻¹ es más bajo que el de un ácido carboxílico saturado típico (~1715 cm⁻¹) por dos razones [2][5]:
- Efecto de conjugación: el anillo bencénico conjuga con C=O, reduciendo el orden de enlace C=O.
- Efecto de enlace de hidrógeno: El enlace de hidrógeno en el dímero debilita aún más el C=O.
- Picos medios a 1600, 1580, 1500 cm⁻¹ → Estiramiento del esqueleto C=C aromático, confirmando la presencia del anillo bencénico [1].
Paso ④ Análisis de la región de huellas dactilares [3][6]:
- ~1290 cm⁻¹ → Tensión C–O (ácido carboxílico)
- ~920 cm⁻¹ → Flexión fuera del plano O–H, pico de diagnóstico auxiliar del dímero de ácido carboxílico [3][5]
- ~750 y ~700 cm⁻¹ picos dobles fuertes → Flexión fuera del plano C–H del anillo aromático, evidencia concluyente de anillo bencénico monosustituido (aproximadamente 770–730 + 710–690 cm⁻¹; ver Ep 07) [6]
Paso ⑤ Validación cruzada [1][3]:
- Grupo carboxilo (O–H + C=O + C–O) triple pico completo ✓
- Anillo aromático (C=C + C–H + patrón monosustituido) evidencia completa ✓
- Dímero por puente de hidrógeno (O–H muy ancho + C=O desplazado a baja frecuencia + flexión 920) autoconsistente ✓
Conclusión: La molécula es ácido benzoico (anillo bencénico + grupo carboxilo, monosustituido) [1][3].
💡 Indicación para el examen: El C=O del ácido benzoico está en ~1690 cm⁻¹, mientras que el C=O del benzaldehído está en ~1705 cm⁻¹. La diferencia proviene del debilitamiento adicional por el puente de hidrógeno del dímero de ácido carboxílico [2][5].
III. Anilina (C₆H₅NH₂) — Demostración de libro de texto del doblete de amina primaria
3.1 Estructura molecular y grupos funcionales clave
La anilina (aniline, CAS 62-53-3) es la amina aromática primaria más simple, fórmula molecular C₆H₇N, peso molecular 93.13 [7]. Su estructura consiste en un anillo bencénico unido a un grupo amino (–NH₂):
NH2
|
/---\
| | Anilina: anillo bencénico + grupo amino primario
\---/
Grupos funcionales clave [7][8][9]:
- Grupo amino primario –NH₂: Contiene dos enlaces N–H, produce el característico "doblete"
- Anillo bencénico: Anillo aromático monosustituido
- Enlace C–N: Conecta el grupo amino con el anillo bencénico; la frecuencia C–N de aminas aromáticas es mayor que la de aminas alifáticas
3.2 Principales picos de absorción infrarroja
Según el espectro estándar de NIST Chemistry WebBook [7], los libros de texto de química orgánica de LibreTexts [8] y el tutorial de OrgChemBoulder [9], los principales picos de absorción infrarroja de la anilina son los siguientes:
| Número de onda (cm⁻¹) | Asignación | Intensidad | Forma | Descripción |
|---|---|---|---|---|
| ~3430 | Tensión antisimétrica N–H | Media | Agudo | Uno del doblete de amina primaria (alta frecuencia) |
| ~3350 | Tensión simétrica N–H | Media | Agudo | Otro del doblete de amina primaria (baja frecuencia) |
| ~3030 | Tensión =C–H del anillo aromático | Débil | Agudo | C–H aromático |
| ~1620 | Flexión N–H (tijera) | Media | Agudo | Vibración de tijera del NH₂ de amina primaria |
| 1600, 1500 | Tensión del esqueleto C=C del anillo aromático | Media | Agudo | Indicador de presencia de anillo aromático |
| ~1280 | Tensión C–N (amina aromática) | Fuerte | Medio | La frecuencia C–N de aminas aromáticas es mayor que la de aminas alifáticas (1000–1250) |
| ~750 y ~700 | Flexión fuera del plano C–H del anillo aromático (monosustituido) | Fuerte | Agudo | Aproximadamente 770–730 + 710–690 cm⁻¹ |
Tabla 3: Principales picos de absorción infrarroja de la anilina (fuentes: NIST [7], LibreTexts [8], OrgChemBoulder [9])
3.3 Espectro infrarrojo estándar
📷 Figura 2: Espectro infrarrojo estándar de la anilina (NIST)
Fuente: NIST Chemistry WebBook [7]
https://webbook.nist.gov/cgi/…
NIST proporciona espectros en estado líquido (neat) y en solución (CCl₄/CS₂) [7]. En el espectro líquido, los puentes de hidrógeno desplazan ligeramente los picos N–H a números de onda más bajos [8].
3.4 Cadena de pensamiento analítico
Paso ① Vista general del espectro [8][9]:
Lo más llamativo son los dos picos agudos de intensidad media en la región 3300–3500 cm⁻¹, la "huella dactilar doble" de la tensión N–H de amina primaria. A diferencia del pico muy ancho del O–H de ácidos carboxílicos, los picos N–H son notablemente más estrechos y débiles, clave para distinguir aminas de alcoholes/ácidos [8][9].
Paso ② Análisis de la región de alta frecuencia [8][9]:
- ~3430 y ~3350 cm⁻¹ doblete → Tensión antisimétrica y simétrica N–H. Doblete = amina primaria (–NH₂); pico único = amina secundaria (–NH–); sin pico = amina terciaria (–N<) [8][9]
- Discriminación clave: O–H también aparece en 3200–3600 cm⁻¹, pero más ancho y fuerte. El pico N–H "estrecho y débil" es característico de aminas [9]
- Hombro débil en ~3200 cm⁻¹ → Sobretono de la flexión N–H (~1620) y resonancia de Fermi con la tensión N–H [8]
- ~3030 cm⁻¹ → Tensión =C–H del anillo aromático
Paso ③ Análisis de la región de dobles enlaces [8][9]:
- ~1620 cm⁻¹ → Flexión N–H (vibración de tijera). ¡Atención: Este pico está cerca de la región de C=O, fácil de confundir con un grupo carbonilo! La diferencia: la flexión N–H tiene intensidad media y es más ancha; el C=O suele ser más fuerte y más agudo [9]
- 1600, 1500 cm⁻¹ → Tensión del esqueleto C=C del anillo aromático, confirma la presencia del anillo bencénico [1]
Paso ④ Análisis de la región de huellas dactilares [8][9]:
- ~1280 cm⁻¹ → Tensión C–N. La C–N de aminas aromáticas está en 1250–1335 cm⁻¹, más alta que la de aminas alifáticas (1000–1250 cm⁻¹), porque el enlace C–N en aminas aromáticas tiene un carácter parcial de doble enlace [8][9]
- ~750/~700 cm⁻¹ picos dobles fuertes → Flexión fuera del plano C–H del anillo aromático, evidencia de anillo bencénico monosustituido (aproximadamente 770–730 + 710–690) [6]
Paso ⑤ Validación cruzada [8][9]:
- Amina primaria (doblete N–H + flexión N–H + C–N) tres características completas ✓
- Anillo aromático (C=C + C–H + patrón monosustituido) evidencia completa ✓
- Sin picos O–H, C=O de carbonilo → se excluyen ácido carboxílico, amida ✓
Conclusión: La molécula es anilina (anillo bencénico + grupo amino primario, monosustituido) [8][9].
💡 Indicación para el examen: El doblete N–H de la anilina (~3430/~3350) tiene una posición diferente al doblete N–H de la acetamida (~3350/~3180) — la anilina tiene frecuencias N–H más altas porque en la amida el par solitario del N está deslocalizado hacia el C=O, debilitando el enlace N–H [2][8].
IV. Acetamida (CH₃CONH₂) — La mejor molécula didáctica para las bandas Amida I/II
4.1 Estructura molecular y grupos funcionales clave
La acetamida (acetamide, CAS 60-35-5) es una de las amidas más simples, fórmula molecular C₂H₅NO, peso molecular 59.07 [10]. Su estructura consiste en un grupo metilo unido a un grupo amida (–CONH₂):
CH3-C(=O)-NH2 Acetamida: grupo metilo + grupo amida
Grupos funcionales clave [10][11][12]:
- Grupo amida –CONH₂: C=O y –NH₂ acoplados por resonancia, produciendo las bandas características "Amida I/II"
- Grupo metilo –CH₃: Tensión y flexión C–H
- Amida primaria: Contiene dos N–H, produce un doblete
4.2 Principales picos de absorción infrarroja
Según el espectro estándar de NIST Chemistry WebBook [10], los libros de texto de química orgánica de LibreTexts [2] y las notas de aplicación de BenchChem [11][12], los principales picos de absorción infrarroja de la acetamida son los siguientes:
| Número de onda (cm⁻¹) | Asignación | Intensidad | Forma | Descripción |
|---|---|---|---|---|
| ~3350 | Tensión antisimétrica N–H | Media | Agudo | Uno del doblete de amida primaria (estado sólido) |
| ~3180 | Tensión simétrica N–H | Media | Agudo | Otro del doblete de amida primaria (estado sólido) |
| ~2960 | Tensión C–H (metilo) | Débil | Agudo | C–H saturado |
| ~1690 | Tensión C=O (banda Amida I) | Fuerte | Agudo | La resonancia reduce la frecuencia en comparación con cetonas/aldehídos (~1715) |
| ~1620 | Flexión N–H (banda Amida II) | Media | Agudo | Flexión N–H acoplada con tensión C–N |
| ~1400 | Tensión C–N | Media | Medio | C–N relacionado con la banda Amida II |
| ~600–800 | Balanceo fuera del plano N–H | Media | Ancho | Característico de amidas primarias |
Tabla 4: Principales picos de absorción infrarroja de la acetamida (fuentes: NIST [10], LibreTexts [2], BenchChem [11][12])
4.3 Espectro IR estándar
📷 Figura 3: Espectro IR estándar de la acetamida (NIST)
Fuente: NIST Chemistry WebBook [10]
https://webbook.nist.gov/cgi/…
NIST proporciona un espectro en estado sólido (split mull, aceite de fluorocloro + aceite de parafina) [10].
4.4 Cadena de pensamiento analítico
Paso ① Visión general del espectro [2][11]:
Los más llamativos son un pico fuerte y agudo a ~1690 cm⁻¹ (banda amida I) y un pico medio a ~1620 cm⁻¹ (banda amida II), cercanos pero distinguibles. Cerca de 3300 cm⁻¹ hay un doblete, debido a la tensión N–H [2].
Paso ② Análisis de la región de alta frecuencia [2][11][12]:
- Doblete a ~3350 y ~3180 cm⁻¹ → Tensión asimétrica y simétrica N–H. El doblete indica una amida primaria (–CONH₂) [11][12]
- Comparación clave: la frecuencia del doblete N–H de la acetamida es menor que la de la anilina (~3430/~3350), porque en la amida los electrones solitarios del N se deslocalizan hacia el C=O, debilitando el enlace N–H [2][11]
- ~2960 cm⁻¹ → Tensión C–H del metilo
Paso ③ Análisis de la región de dobles enlaces [2][11][12]:
- Pico fuerte a ~1690 cm⁻¹ → Banda amida I (tensión C=O). Clave: la frecuencia C=O de la amida es menor que la de cetonas/aldehídos (~1715), debido a [2][11]:
- Efecto de resonancia: los electrones solitarios del N se deslocalizan hacia el C=O, dando al C–O un carácter parcial de enlace simple.
- Efecto de puente de hidrógeno: en estado sólido, los puentes de hidrógeno reducen aún más la frecuencia.
- Pico medio a ~1620 cm⁻¹ → Banda amida II (acoplamiento de flexión N–H y tensión C–N). La banda amida II es una característica definitiva de las amidas, las cetonas/aldehídos no tienen este pico [2][11]
Paso ④ Análisis de la región de huella dactilar [11][12]:
- ~1400 cm⁻¹ → Tensión C–N
- ~600–800 cm⁻¹ → Balanceo N–H fuera del plano, característico de amidas primarias
Paso ⑤ Validación cruzada [2][11]:
- Las tres características de amida primaria (doblete N–H + amida I + amida II) están presentes ✓
- Sin C=C aromático ni C–H → se descartan compuestos aromáticos ✓
- Sin pico ancho O–H → se descartan ácidos carboxílicos ✓
- Presencia de C–H metílico → consistente con CH₃– ✓
Conclusión: la molécula es acetamida (grupo metilo + grupo amida primaria) [2][11].
💡 Consejo para el examen: La acetamida y el ácido benzoico tienen ambos un pico fuerte a ~1690 cm⁻¹, pero [2][5][11]:
- Ácido benzoico: pico O–H extremadamente ancho de 2500–3300 cm⁻¹ + C=C aromático a 1600/1580/1500
- Acetamida: doblete N–H a 3350/3180 + banda amida II a 1620 + sin picos de anillo aromático
Esta comparación es una trampa frecuente en los exámenes.
Cinco. Comparación transversal de tres moléculas: trampas de examen y estrategias de distinción
5.1 Tabla de comparación de picos característicos
| Característica | Ácido benzoico | Anilina | Acetamida |
|---|---|---|---|
| Tensión O–H | 2500–3300 (muy ancho) | — | — |
| Tensión N–H | — | ~3430/~3350 (doblete) | ~3350/~3180 (doblete) |
| Tensión C=O | ~1690 (ácido carboxílico) | — | ~1690 (amida I) |
| Flexión N–H | — | ~1620 | ~1620 (amida II) |
| C=C aromático | 1600/1580/1500 | 1600/1500 | — |
| Tensión C–O | ~1290 | — | — |
| Tensión C–N | — | ~1280 (anilina) | ~1400 |
| Benceno monosustituido | ~750/~700 | ~750/~700 | — |
| Flexión O–H fuera del plano | ~920 | — | — |
Tabla 5: Comparación de picos característicos de las tres moléculas
5.2 Análisis de trampas frecuentes
Trampa 1: Confusión entre C=O y C=C [1][2]
- C=O (~1690–1715) está cerca del C=C aromático (~1600)
- Distinción: C=O es más fuerte y más agudo; el C=C aromático suele aparecer en grupos (1600+1580+1500)
Trampa 2: Confusión entre N–H y O–H [8][9]
- Ambos en 3300–3500 cm⁻¹
- Distinción: O–H es más ancho y más fuerte (especialmente el O–H de ácidos carboxílicos cubre 2500–3300); N–H es más estrecho y más débil
Trampa 3: Doblete N–H de anilina vs doblete N–H de acetamida [2][8][11]
- Anilina: ~3430/~3350 (frecuencia más alta)
- Acetamida: ~3350/~3180 (frecuencia más baja, resonancia debilita N–H)
- Distinción adicional: acetamida tiene amida I a ~1690 + amida II a ~1620; anilina tiene C=C aromático
Trampa 4: Interferencia de picos de agua [1]
- KBr higroscópico: 3400 (O–H) + 1640 (H–O–H)
- Identificación: medir fondo de KBr puro; si aparecen igual, son picos de agua.
Seis. Casos breves: etanol, acetona, acetato de etilo, PE, PS
El proceso completo de cinco pasos ya se ha demostrado con las tres moléculas anteriores. A continuación se completan los objetos comunes de los libros de texto con casos breves de "pico clave → conclusión" (los números de onda son valores típicos, pueden variar unos cm⁻¹ en la práctica) [1][2].
6.1 Etanol (CH₃CH₂OH)
- Pico ancho y fuerte a 3200–3600 cm⁻¹ → O–H con puente de hidrógeno (hidroxilo)
- ~2970/2930/2870 → C–H alquílico (C-H alquílico)
- ~1050–1100 → Tensión C–O
- Sin pico fuerte y agudo a ~1700 → se descartan cetonas/aldehídos/ésteres/ácidos carboxílicos
- Conclusión: alcohol saturado
6.2 Acetona (CH₃COCH₃)
- Pico fuerte y agudo a ~1715 cm⁻¹ → C=O de cetona (carbonilo)
- Cerca de ~1360 → flexión CH₃ a menudo aumentada
- Sin pico ancho O–H, sin patrón de doblete C–O de éster → se distingue de ácidos carboxílicos/ésteres
- Conclusión: cetona simple
6.3 Acetato de etilo (CH₃COOCH₂CH₃)
- Pico fuerte a ~1740 cm⁻¹ → C=O de éster (generalmente más alto que en cetonas; éster)
- Zona de ~1240 y ~1050 → absorción relacionada con C–O–C
- Sin O–H extremadamente ancho 2500–3300 → se distingue de ácidos carboxílicos
- Conclusión: éster saturado
6.4 Polietileno (PE)
- ~2915/2848 → predominantemente tensión CH₂; casi sin anillos aromáticos, sin C=O
- ~1465, ~720 → flexión CH₂ y balanceo de cadena larga (ver Ep 07)
- Conclusión: esqueleto de poliolefina alifática (C-H alquílico)
6.5 Poliestireno (PS)
- >3000 débil–medio + zona 1600/1490 → anillo aromático (aromático)
- ~750/~700 → flexión fuera del plano de benceno monosustituido
- C–H alquílico todavía presente, pero claramente diferente de la "cadena puramente alifática" del PE
- Conclusión: polímero vinílico con anillo aromático; la película de PS se usa comúnmente para calibración de números de onda (ver Ep 50), aquí solo como huella de identificación.
Resumen de esta sección
| Punto de conocimiento clave | Resumen |
|---|---|
| Proceso de análisis | Visión general → Región de alta frecuencia → Región de doble enlace → Región de huella dactilar → Validación cruzada |
| Ácido benzoico | O–H muy ancho 2500–3300 + C=O ~1690 + monosustituido ~750/~700 |
| Anilina | ~3430/~3350 N–H doblete + ~1620 flexión N–H + ~750/~700 monosustituido |
| Acetamida | ~3350/~3180 N–H doblete + ~1690 Amida I + ~1620 Amida II |
| Característica O–H de ácido carboxílico | Muy ancho (2500–3300), dímero por puente de hidrógeno, cubre la región C–H |
| Doblete N–H de amina primaria | Tensión asimétrica+simétrica, doblete = amina primaria |
| Bandas Amida I/II | I = tensión C=O (~1690); II = flexión N–H + tensión C–N (~1620) |
| Anillo bencénico monosustituido | Aprox. 770–730 + 710–690 cm⁻¹ (frecuentemente ~750/~700) |
| Efecto de puente de hidrógeno | Ensancha O–H, N–H y desplaza a números de onda más bajos |
| Efecto de resonancia | C=O de amida más bajo que en cetonas/aldehídos; C–N de arilamina más alto que en alquilamina |
| Etanol/Acetona/Acetato de etilo | O–H ancho + sin C=O / C=O fuerte ~1715 / C=O éster ~1740 + C–O |
| PE / PS | Casi solo C–H alquílico / Anillo aromático + huella dactilar monosustituida |
Preguntas de Reflexión
- El espectro de una sustancia desconocida muestra un pico muy ancho e intenso en 2500–3300 cm⁻¹, un pico fuerte y agudo en ~1690 cm⁻¹, y dos picos fuertes en ~750/~700 cm⁻¹. Deduzca la molécula y explique los fundamentos.
- ¿Cómo distinguir entre amina primaria, secundaria y terciaria solo con la región 3300–3500 cm⁻¹?
- ¿Por qué el doblete N–H de la acetamida (~3350/~3180) tiene frecuencias más bajas que el de la anilina (~3430/~3350)? Explique desde la estructura electrónica.
- Un espectro muestra picos en ~1690 y ~1620 cm⁻¹. ¿Cómo determinar si se trata de una amida u otro compuesto carbonílico?
- ¿Por qué el C=O del ácido benzoico (~1690) es más bajo que el de los ácidos carboxílicos saturados (~1715)? Enumere las causas.
- En un espectro en pastilla de KBr aparecen picos en 3400 y 1640 cm⁻¹. ¿Son siempre características de la muestra? ¿Cómo discernir?
- Diseñe un procedimiento para distinguir ácido benzoico, anilina y acetamida (tres sólidos blancos) mediante espectroscopía infrarroja.
Referencias
Métodos de Interpretación de Espectros
[1] LibreTexts. "13.3: Interpreting Infrared Spectra." Cañada College CHEM 231.
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[2] LibreTexts. "21.10: Spectroscopy of Carboxylic Acid Derivatives." Organic Chemistry (Morsch et al.).
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Ácido Benzoico
[3] BenchChem. "Core Principles of Infrared Spectroscopy of Benzoic Acid Derivatives." May 2026.
https://pdf.benchchem.com/29/…
[4] NIST Chemistry WebBook. Benzoic acid (CAS 65-85-0). IR Spectrum.
https://webbook.nist.gov/cgi/…
[5] LibreTexts. "9.9: Spectroscopy of Carboxylic Acids and Nitriles." Shasta College Organic Chemistry II.
https://chem.libretexts.org/C…
Anilina
[6] LibreTexts. "15.7: Spectroscopy of Aromatic Compounds."
https://chem.libretexts.org/@…
[7] NIST Chemistry WebBook. Aniline (CAS 62-53-3). IR Spectrum.
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[8] LibreTexts. "25.5 Spectroscopic Properties." Amines.
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[9] OrgChemBoulder (University of Colorado Boulder). "IR Spectroscopy Tutorial: Amines."
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Acetamida
[10] NIST Chemistry WebBook. Acetamide (CAS 60-35-5). IR Spectrum.
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[11] BenchChem. "Spectroscopic Comparison of Acetamide and Its Isomers." April 2026.
https://pdf.benchchem.com/32/…
[12] BenchChem. "A Senior Application Scientist's Guide to Primary Amide Functional Group Validation Using IR Spectroscopy." May 2026.
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Recursos de Bases de Datos
[SDBS] AIST, Japan. "Spectral Database for Organic Compounds (SDBS)."
https://sdbs.db.aist.go.jp/sd…
[NIST] NIST Chemistry WebBook.
https://webbook.nist.gov/chem…
[ftir.fun] ftir.fun Base de datos de grupos funcionales y picos en espectroscopia infrarroja.
https://ftir.fun ; Ejemplos: carboxilo, amina, amida, éster, anillo aromático
Avance del próximo episodio: Ep 09 — IR vs Raman: ¿En qué se diferencian siendo ambas espectroscopias vibracionales?
Compararemos los principios de la absorción IR y la dispersión Raman, sus reglas de selección y complementariedad, explicaremos por qué cierta información solo la proporciona el IR y otra solo la Raman, y cómo seleccionar la técnica adecuada para diferentes muestras.
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