Ep 08 — Análise detalhada de questões clássicas de livros didáticos: Interpretação de espectros de moléculas típicas
Série: Enciclopédia de Espectroscopia no Infravermelho: do Princípio à Prática
Capítulo: Primeiro Capítulo · Introdução — O Código da Luz
Público-alvo: Alunos do ensino médio, universitários, iniciantes em química/ciência dos materiais/farmácia
Pré-requisitos: Ep 04 (Como ler um espectro de infravermelho), Ep 05–07 (Frequências características de grupos funcionais e região de impressão digital)
Tempo de leitura: Aproximadamente 28 minutos
Introdução: De "ver picos" a "deduzir a estrutura"
Nos episódios anteriores, aprendemos os conceitos básicos da espectroscopia no infravermelho (Ep 04), as frequências de absorção características de grupos funcionais (Ep 05–06) e as regras de discriminação da região de impressão digital (Ep 07). Agora, é hora de montar essas "peças" em uma verdadeira "máquina de inferência molecular".
O núcleo da interpretação espectral não é memorizar posições de picos uma a uma, mas sim construir uma cadeia de raciocínio: "pico característico → grupo funcional → fragmento estrutural → molécula completa" [1][2]. O ponto de partida desta cadeia é o pico característico mais evidente, o ponto final é a estrutura completa da molécula, e no meio é necessário eliminar interferências, fazer validação cruzada e inferências razoáveis.
Neste episódio, usaremos um processo completo de cinco etapas para analisar três moléculas frequentes em exames — ácido benzóico, anilina e acetamida; em seguida, complementaremos com exemplos curtos de etanol, acetona, acetato de etila, polietileno (PE) e poliestireno (PS), formando uma escada de leitura espectral de pequenas moléculas a polímeros [1][2][3].
🔗 Durante a análise, consulte: Carboxila, Amina, Amida, Carbonila, Hidroxila, Éster, C–H alquílico, Anel aromático.
I. Processo Sistemático de Interpretação de Espectros
Antes de entrar em moléculas específicas, vamos estabelecer um fluxo de trabalho geral [1][2]:
1.1 Método de Análise em Cinco Etapas
| Etapa | Operação | Objetivo |
|---|---|---|
| ① Visão geral do espectro | Percorrer de 4000 a 400 cm⁻¹, marcando todos os picos significativos | Formar uma impressão geral |
| ② Primeiro a região de alta frequência | 4000–2500 cm⁻¹, procurar estiramentos X–H (O–H, N–H, C–H) | Determinar quais ligações X–H existem |
| ③ Depois a região de duplas ligações | 2000–1500 cm⁻¹, procurar C=O, C=C, C=N | Identificar grupos funcionais com duplas ligações |
| ④ Por último a região de impressão digital | 1500–400 cm⁻¹, procurar vibrações de deformação, vibrações de esqueleto, padrões de substituição | Confirmar detalhes estruturais |
| ⑤ Validação cruzada | Usar múltiplos picos para confirmar mutuamente, eliminar interferências (picos de água, CO₂) | Garantir que a inferência seja consistente |
Tabela 1: Método de análise em cinco etapas (fonte: LibreTexts [1][2])
1.2 Armadilhas Comuns
As três "armadilhas" mais frequentes em exames [1][2][3]:
- Confundir C=O com C=C: Ambos estão entre 1600–1750 cm⁻¹, mas C=O geralmente é mais forte e mais agudo
- Ignorar efeitos de ligação de hidrogênio: A ligação de hidrogênio alarga os picos de O–H e N–H e os desloca para números de onda mais baixos
- Interpretar erroneamente picos de água: Picos de KBr higroscópico em 3400 (O–H) e 1640 (H–O–H) são frequentemente confundidos com características da amostra
Com este fluxo, vamos ao primeiro composto.
II. Ácido Benzóico (C₆H₅COOH) — Um Caso Clássico de Dímero de Ácido Carboxílico
2.1 Estrutura Molecular e Grupos Funcionais Chave
O ácido benzóico (benzoic acid, CAS 65-85-0) é o ácido carboxílico aromático mais simples, fórmula molecular C₇H₆O₂, massa molar 122.12 [4]. Sua estrutura consiste em um anel benzênico diretamente ligado a um grupo carboxila (–COOH):
COOH
|
/---\
| | Ácido benzóico: anel benzênico + carboxila
\---/
Grupos funcionais chave [3][5]:
- Grupo carboxila –COOH: Contém ligações C=O, C–O e O–H, dominando o espectro
- Anel benzênico: Anel aromático monossubstituído, contribui com C=C aromático e C–H
- Dímero de ácido carboxílico: No estado sólido/líquido, duas moléculas de ácido formam dímeros por ligação de hidrogênio, afetando profundamente o espectro
2.2 Principais Picos de Absorção no Infravermelho
De acordo com o espectro padrão do NIST Chemistry WebBook [4], livros didáticos do LibreTexts [1][2] e notas de aplicação da BenchChem [3][5], os principais picos de absorção no infravermelho do ácido benzóico são:
| Número de onda (cm⁻¹) | Atribuição | Intensidade | Forma | Descrição |
|---|---|---|---|---|
| 2500–3300 | Estiramento O–H (dímero de ácido carboxílico) | Forte | Muito largo | Característica mais marcante do ácido carboxílico; ligação de H alarga muito o pico, cobrindo a região C–H |
| ~3070 | Estiramento =C–H do anel aromático | Fraco–médio | Agudo | C–H aromático, frequentemente obscurecido pelo pico largo O–H |
| ~1690 | Estiramento C=O (carbonila de ácido carboxílico) | Forte | Agudo | Ácido carboxílico aromático; conjugação + ligação H reduzem a frequência em relação a ácidos saturados (~1715) |
| 1600, 1580, 1500 | Estiramento do esqueleto C=C do anel aromático | Médio | Agudo | Marcador de anel aromático, geralmente 2–4 picos |
| ~1290 | Estiramento C–O | Médio–forte | Médio | C–O do ácido carboxílico, acoplado à deformação O–H |
| ~920 | Deformação O–H fora do plano | Médio | Largo | Característica do dímero de ácido carboxílico, alto valor diagnóstico |
| ~750 e ~700 | Deformação C–H fora do plano do anel aromático (monossubstituído) | Forte | Agudo | Par de picos fortes em ~770–730 + 710–690 cm⁻¹ (frequentemente registrados como ~750/~700) |
Tabela 2: Principais picos de absorção no infravermelho do ácido benzóico (fontes: NIST [4], LibreTexts [1][2], BenchChem [3][5])
2.3 Espectro Padrão no Infravermelho
📷 Figura 1: Espectro padrão no infravermelho do ácido benzóico (NIST)
Fonte: Imagem real/aberta · Project case study — PE spectrum (com marca d'água ftir.fun)
https://webbook.nist.gov/cgi/…
O NIST fornece espectros em várias fases [4]:
- Sólido (split mull): resolução 2 cm⁻¹, dados da Coblentz Society
- Solução (2% CCl₄/CS₂): resolução 2 cm⁻¹
- Vapor (160 °C): resolução 2–4 cm⁻¹
Esta análise foca no espectro no estado sólido, pois é o mais comum em exames e aplicações práticas.
2.4 Cadeia de Raciocínio para Interpretação
Etapa ① Visão geral do espectro [1][3]:
Ao percorrer o espectro, o mais evidente é um pico muito largo e forte entre 2500–3300 cm⁻¹ — a "marca registrada" do estiramento O–H de ácido carboxílico. Logo em seguida, um pico forte e agudo em ~1690 cm⁻¹, correspondente ao estiramento C=O. Juntos, esses dois picos praticamente confirmam que a molécula contém um grupo carboxila –COOH [1][2].
Etapa ② Análise da região de alta frequência [1][2]:
- Pico muito largo de 2500–3300 cm⁻¹ → Estiramento O–H (dímero com ligação de hidrogênio). Nota: o O–H de álcoois geralmente aparece em 3200–3600 cm⁻¹ e é mais estreito; o O–H de ácido carboxílico se alarga consideravelmente para números de onda mais baixos, chegando a cobrir os picos C–H próximos a 3000 cm⁻¹, característica do dímero [1][2][5]
- Pico fraco em ~3070 cm⁻¹ → Estiramento =C–H do anel aromático (>3000 cm⁻¹ indica C–H insaturado) [1]
Etapa ③ Análise da região de duplas ligações [3][5]:
- ~1690 cm⁻¹ pico forte → estiramento C=O. Determinação chave: 1690 cm⁻¹ é inferior ao típico ácido carboxílico saturado (~1715 cm⁻¹), por duas razões [2][5]:
- Efeito de conjugação: O anel benzênico conjuga com C=O, reduzindo a ordem de ligação C=O
- Efeito de ligação de hidrogênio: A ligação de hidrogênio do dímero enfraquece ainda mais o C=O
- 1600, 1580, 1500 cm⁻¹ picos médios → estiramento do esqueleto C=C do anel aromático, confirmando a presença do anel benzênico [1]
Etapa ④ Análise da região de impressão digital [3][6]:
- ~1290 cm⁻¹ → estiramento C–O (ácido carboxílico)
- ~920 cm⁻¹ → deformação angular fora do plano O–H, pico auxiliar de diagnóstico do dímero de ácido carboxílico [3][5]
- ~750 e ~700 cm⁻¹ picos duplos fortes → deformação angular fora do plano C–H do anel aromático, evidência decisiva de anel benzênico monossubstituído (cerca de 770–730 + 710–690 cm⁻¹; ver Ep 07) [6]
Etapa ⑤ Validação cruzada [1][3]:
- Três picos do grupo carboxila (O–H + C=O + C–O) completos ✓
- Evidências do anel aromático (C=C + C–H + padrão monossubstituído) completas ✓
- Dímero de ligação de hidrogênio (O–H muito largo + C=O deslocado para baixo + deformação 920) autoconsistente ✓
Conclusão: A molécula é ácido benzoico (anel benzênico + grupo carboxila, monossubstituído) [1][3].
💡 Dica de exame: O C=O do ácido benzoico está em ~1690 cm⁻¹, enquanto o C=O do benzaldeído está em ~1705 cm⁻¹. A diferença vem do enfraquecimento adicional devido à ligação de hidrogênio do dímero do ácido carboxílico [2][5].
III. Anilina (C₆H₅NH₂) — Demonstração de livro-texto do dupleto de amina primária
3.1 Estrutura molecular e grupos funcionais chave
Anilina (aniline, CAS 62-53-3) é a amina aromática primária mais simples, fórmula molecular C₆H₇N, massa molar 93.13 [7]. Sua estrutura consiste em um anel benzênico ligado a um grupo amino (–NH₂):
NH2
|
/---\
| | Anilina: anel benzênico + grupo amino primário
\---/
Grupos funcionais chave [7][8][9]:
- Grupo amino primário –NH₂: Contém duas ligações N–H, produzindo o característico "dupleto"
- Anel benzênico: Anel aromático monossubstituído
- Ligação C–N: Conecta o grupo amino ao anel benzênico; a frequência C–N de aminas aromáticas é maior que a de aminas alifáticas
3.2 Principais picos de absorção no infravermelho
De acordo com o espectro padrão do NIST Chemistry WebBook [7], os livros-texto de química orgânica LibreTexts [8] e o tutorial OrgChemBoulder [9], os principais picos de absorção no IV da anilina são:
| Número de onda (cm⁻¹) | Atribuição | Intensidade | Forma | Descrição |
|---|---|---|---|---|
| ~3430 | Estiramento assimétrico N–H | Médio | Agudo | Um dos dupletos de amina primária (alta frequência) |
| ~3350 | Estiramento simétrico N–H | Médio | Agudo | Um dos dupletos de amina primária (baixa frequência) |
| ~3030 | Estiramento =C–H do anel aromático | Fraco | Agudo | C–H aromático |
| ~1620 | Deformação angular N–H (tesoura) | Médio | Agudo | Vibração de tesoura do NH₂ de amina primária |
| 1600, 1500 | Estiramento do esqueleto C=C do anel aromático | Médio | Agudo | Marcador de anel aromático |
| ~1280 | Estiramento C–N (amina aromática) | Forte | Médio | Frequência C–N de amina aromática maior que alifática (1000–1250) |
| ~750 e ~700 | Deformação angular fora do plano C–H do anel aromático (monossubstituído) | Forte | Agudo | Cerca de 770–730 + 710–690 cm⁻¹ |
Tabela 3: Principais picos de absorção no IV da anilina (fontes: NIST [7], LibreTexts [8], OrgChemBoulder [9])
3.3 Espectro IV padrão
📷 Figura 2: Espectro IV padrão da anilina (NIST)
Fonte: Diagrama didático de ftir.fun (com marca d'água; não é espectro real, apenas para compreensão conceitual)
https://webbook.nist.gov/cgi/…
O NIST fornece espectros no estado líquido (neat) e em solução (CCl₄/CS₂) [7]. No espectro líquido, as ligações de hidrogênio deslocam ligeiramente os picos N–H para números de onda mais baixos [8].
3.4 Cadeia de raciocínio da interpretação
Etapa ① Visão geral do espectro [8][9]:
O mais proeminente são dois picos agudos de intensidade média na região de 3300–3500 cm⁻¹ — esta é a "impressão digital do dupleto" do estiramento N–H de amina primária. Diferente do pico muito largo do O–H de ácido carboxílico, os picos N–H são visivelmente mais estreitos e mais fracos, sendo a chave para distinguir aminas de álcoois/ácidos [8][9].
Etapa ② Análise da região de alta frequência [8][9]:
- Dupleto ~3430 e ~3350 cm⁻¹ → Estiramento assimétrico e simétrico N–H. Dupleto = amina primária (–NH₂); pico único = amina secundária (–NH–); sem pico = amina terciária (–N<) [8][9]
- Discriminação chave: O–H também aparece em 3200–3600 cm⁻¹, mas é mais largo e mais forte. Os picos N–H "estreitos e fracos" são característicos de aminas [9]
- Ombro fraco em ~3200 cm⁻¹ → Múltiplo da deformação N–H (~1620) combinado com ressonância de Fermi do estiramento N–H [8]
- ~3030 cm⁻¹ → Estiramento =C–H do anel aromático
Etapa ③ Análise da região de dupla ligação [8][9]:
- ~1620 cm⁻¹ → Deformação angular N–H (vibração de tesoura). Atenção: este pico está próximo da região C=O, podendo ser confundido com carbonila! Diferença: a deformação N–H tem intensidade média e é mais larga, enquanto a C=O geralmente é mais forte e mais aguda [9]
- 1600, 1500 cm⁻¹ → Estiramento do esqueleto C=C do anel aromático, confirmando a presença do anel benzênico [1]
Etapa ④ Análise da região de impressão digital [8][9]:
- ~1280 cm⁻¹ → Estiramento C–N. A C–N de amina aromática está em 1250–1335 cm⁻¹, maior que a de amina alifática (1000–1250 cm⁻¹), porque a ligação C–N em aminas aromáticas possui caráter parcial de dupla ligação [8][9]
- Picos duplos fortes ~750/~700 cm⁻¹ → Deformação angular fora do plano C–H do anel aromático, evidência de anel benzênico monossubstituído (cerca de 770–730 + 710–690) [6]
Etapa ⑤ Validação cruzada [8][9]:
- Amina primária (dupleto N–H + deformação N–H + C–N) três características completas ✓
- Evidências do anel aromático (C=C + C–H + padrão monossubstituído) completas ✓
- Ausência de picos O–H e C=O carbonila → exclui ácido carboxílico, amida ✓
Conclusão: A molécula é anilina (anel benzênico + grupo amino primário, monossubstituída) [8][9].
💡 Dica de exame: O dupleto N–H da anilina (~3430/~3350) difere em posição do dupleto N–H da acetamida (~3350/~3180) — a anilina apresenta frequências N–H mais altas porque, na amida, o par de elétrons isolado do N está deslocalizado para C=O, enfraquecendo a ligação N–H [2][8].
IV. Acetamida (CH₃CONH₂) — Melhor molécula didática para as bandas Amida I/II
4.1 Estrutura molecular e grupos funcionais chave
Acetamida (acetamide, CAS 60-35-5) é uma das amidas mais simples, fórmula molecular C₂H₅NO, massa molar 59.07 [10]. Sua estrutura consiste em um grupo metil ligado a um grupo amida (–CONH₂):
CH3-C(=O)-NH2 Acetamida: metil + grupo amida
Grupos funcionais chave [10][11][12]:
- Grupo amida –CONH₂: C=O e –NH₂ acoplados por ressonância, produzindo as bandas "Amida I/II" características
- Grupo metil –CH₃: Estiramento e deformação C–H
- Amida primária: Contém dois N–H, produzindo dupleto
4.2 Principais picos de absorção no infravermelho
De acordo com o espectro padrão do NIST Chemistry WebBook [10], o livro-texto de química orgânica LibreTexts [2] e as notas de aplicação BenchChem [11][12], os principais picos de absorção no IV da acetamida são:
| Número de onda (cm⁻¹) | Atribuição | Intensidade | Forma | Descrição |
|---|---|---|---|---|
| ~3350 | Estiramento assimétrico N–H | Médio | Agudo | Um dos dupletos de amida primária (estado sólido) |
| ~3180 | N–H estiramento simétrico | médio | agudo | Um dos dupletos de amida primária (sólido) |
| ~2960 | C–H estiramento (metil) | fraco | agudo | C–H saturado |
| ~1690 | C=O estiramento (banda Amida I) | forte | agudo | Ressonância reduz a frequência em relação a cetona/aldeído (~1715) |
| ~1620 | N–H deformação angular (banda Amida II) | médio | agudo | Deformação N–H acoplada com estiramento C–N |
| ~1400 | C–N estiramento | médio | médio | C–N relacionado com banda Amida II |
| ~600–800 | N–H balanço fora do plano | médio | largo | Característico de amida primária |
Tabela 4: Principais picos de absorção no infravermelho da acetamida (fontes: NIST [10], LibreTexts [2], BenchChem [11][12])
4.3 Espectro de infravermelho padrão
📷 Figura 3: Espectro de infravermelho padrão da acetamida (NIST)
Fonte: ftir.fun diagrama didático (com marca d'água; não é espectro medido, apenas para entendimento conceitual)
https://webbook.nist.gov/cgi/…
NIST fornece espectro no estado sólido (split mull, fluorolube + nujol) [10].
4.4 Cadeia de raciocínio de análise
Etapa ① Visão geral do espectro [2][11]:
Os mais proeminentes são o pico forte e agudo em ~1690 cm⁻¹ (banda Amida I) e o pico médio em ~1620 cm⁻¹ (banda Amida II), próximos mas distinguíveis. Perto de 3300 cm⁻¹ há um dupleto, correspondente ao estiramento N–H [2].
Etapa ② Análise da região de alta frequência [2][11][12]:
- Dupleto ~3350 e ~3180 cm⁻¹ → estiramento assimétrico e simétrico N–H. Dupleto = amida primária (–CONH₂) [11][12]
- Comparação chave: a frequência do dupleto N–H da acetamida é menor que a da anilina (~3430/~3350), porque o par de elétrons isolados do N na amida está deslocalizado para a C=O, enfraquecendo a ligação N–H [2][11]
- ~2960 cm⁻¹ → estiramento C–H do metil
Etapa ③ Análise da região de dupla ligação [2][11][12]:
- Pico forte em ~1690 cm⁻¹ → banda Amida I (estiramento C=O). Chave: a frequência do C=O de amida é menor que a de cetona/aldeído (~1715), devido a [2][11]:
- Efeito de ressonância: deslocalização do par de elétrons do N para C=O, dando caráter parcial de ligação simples a C–O
- Efeito de ponte de hidrogênio: no estado sólido, as pontes de hidrogênio reduzem ainda mais a frequência
- Pico médio em ~1620 cm⁻¹ → banda Amida II (deformação N–H + estiramento C–N acoplados). A banda Amida II é uma característica definitiva de amidas, cetona/aldeído não apresentam este pico [2][11]
Etapa ④ Análise da região de impressão digital [11][12]:
- ~1400 cm⁻¹ → estiramento C–N
- ~600–800 cm⁻¹ → balanço N–H fora do plano, característico de amida primária
Etapa ⑤ Validação cruzada [2][11]:
- Amida primária (dupleto N–H + Amida I + Amida II) três características presentes ✓
- Ausência de C=C aromático, C–H → exclui compostos aromáticos ✓
- Ausência de pico largo O–H → exclui ácidos carboxílicos ✓
- Presença de C–H metílico → consistente com CH₃– ✓
Conclusão: a molécula é acetamida (metil + grupo amida primária) [2][11].
💡 Dica de exame: Acetamida e ácido benzóico ambos têm pico forte em ~1690 cm⁻¹, mas [2][5][11]:
- Ácido benzóico: pico O–H muito largo 2500–3300 cm⁻¹ + C=C aromático 1600/1580/1500
- Acetamida: dupleto N–H 3350/3180 + banda Amida II 1620 + ausência de picos aromáticos
Esta comparação é uma armadilha frequente em exames.
V. Comparação transversal de três moléculas — armadilhas de exame e estratégias de diferenciação
5.1 Tabela comparativa de picos característicos
| Característica | Ácido benzóico | Anilina | Acetamida |
|---|---|---|---|
| Estiramento O–H | 2500–3300 (muito largo) | — | — |
| Estiramento N–H | — | ~3430/~3350 (dupleto) | ~3350/~3180 (dupleto) |
| Estiramento C=O | ~1690 (ácido carboxílico) | — | ~1690 (Amida I) |
| Deformação N–H | — | ~1620 | ~1620 (Amida II) |
| C=C aromático | 1600/1580/1500 | 1600/1500 | — |
| Estiramento C–O | ~1290 | — | — |
| Estiramento C–N | — | ~1280 (amina aromática) | ~1400 |
| Anel aromático monossubstituído | ~750/~700 | ~750/~700 | — |
| Deformação O–H fora do plano | ~920 | — | — |
Tabela 5: Comparação de picos característicos das três moléculas
5.2 Análise de armadilhas comuns
Armadilha 1: Confusão entre C=O e C=C [1][2]
- C=O (~1690–1715) e C=C aromático (~1600) são próximos
- Diferenciação: C=O mais forte e mais agudo; C=C aromático geralmente aparece em grupo (1600+1580+1500)
Armadilha 2: Confusão entre N–H e O–H [8][9]
- Ambos na região 3300–3500 cm⁻¹
- Diferenciação: O–H mais largo e mais forte (especialmente O–H de ácido carboxílico cobre 2500–3300); N–H mais estreito e mais fraco
Armadilha 3: Dupleto N–H da anilina vs dupleto N–H da acetamida [2][8][11]
- Anilina: ~3430/~3350 (frequência mais alta)
- Acetamida: ~3350/~3180 (frequência mais baixa, ressonância enfraquece N–H)
- Diferenciação adicional: acetamida tem Amida I ~1690 + Amida II ~1620; anilina tem C=C aromático
Armadilha 4: Interferência de água [1]
- KBr higroscópico: 3400 (O–H) + 1640 (H–O–H)
- Identificação: medir fundo de KBR puro; se aparecer, é água
VI. Casos curtos complementares: Etanol, Acetona, Acetato de etila, PE, PS
O processo completo de cinco etapas já foi demonstrado com as três moléculas acima. Abaixo, casos curtos com "pico chave → conclusão" para objetos comuns de livros didáticos (os números de onda são valores típicos; medições reais podem ter desvios de alguns números de onda) [1][2].
6.1 Etanol (CH₃CH₂OH)
- Pico largo e forte 3200–3600 cm⁻¹ → O–H com ponte de hidrogênio (hidroxila)
- ~2970/2930/2870 → C–H alquílico (alquil C-H)
- ~1050–1100 → estiramento C–O
- Ausência de pico forte e agudo ~1700 → exclui cetona/aldeído/éster/ácido carboxílico
- Conclusão: álcool saturado
6.2 Acetona (CH₃COCH₃)
- Pico forte e agudo ~1715 cm⁻¹ → C=O de cetona (carbonila)
- ~1360 próximo → deformação CH₃ frequentemente intensificada
- Ausência de pico largo O–H, ausência do padrão de dupleto C–O de éster → distingue de ácido carboxílico/éster
- Conclusão: cetona simples
6.3 Acetato de etila (CH₃COOCH₂CH₃)
- Pico forte ~1740 cm⁻¹ → C=O de éster (geralmente mais alto que cetona; éster)
- ~1240 e ~1050 região → absorções relacionadas a C–O–C
- Ausência de O–H muito largo 2500–3300 → distingue de ácido carboxílico
- Conclusão: éster saturado
6.4 Polietileno (PE)
- ~2915/2848 → predominantemente estiramento CH₂; quase ausência de anel aromático, sem C=O
- ~1465, ~720 → deformação CH₂ e balanço de cadeia longa (ver Ep 07)
- Conclusão: esqueleto poliolefínico alifático (alquil C-H)
6.5 Poliestireno (PS)
- >3000 fraco–médio + 1600/1490 uma banda → anel aromático (anel aromático)
- ~750/~700 → deformação fora do plano do anel benzeno monossubstituído
- C–H alquílico ainda presente, mas claramente diferente da "cadeia puramente alifática" do PE
- Conclusão: polímero vinílico contendo anel aromático; filmes de PS são comumente usados para calibração de números de onda (veja Ep 50), aqui apenas como impressão digital de identificação
Resumo deste capítulo
| Ponto-chave | Descrição |
|---|---|
| Processo de análise | Visão geral → Região de alta frequência → Região de ligação dupla → Região de impressão digital → Validação cruzada |
| Ácido benzoico | O–H muito largo 2500–3300 + C=O ~1690 + monossubstituído ~750/~700 |
| Anilina | Dupleto N–H ~3430/~3350 + deformação N–H ~1620 + monossubstituído ~750/~700 |
| Acetamida | Dupleto N–H ~3350/~3180 + Amida I ~1690 + Amida II ~1620 |
| Característica O–H de ácido carboxílico | Muito largo (2500–3300), dímero de ligação de hidrogénio, cobre a região C–H |
| Dupleto N–H de amina primária | Estiramento assimétrico+simétrico, dupleto=amina primária |
| Bandas Amida I/II | I=estiramento C=O (~1690); II=deformação N–H+estiramento C–N (~1620) |
| Anel benzeno monossubstituído | cerca de 770–730 + 710–690 cm⁻¹ (frequentemente ~750/~700) |
| Efeito de ligação de hidrogénio | alarga O–H, N–H e desloca para números de onda mais baixos |
| Efeito de ressonância | C=O de amida é mais baixo que cetona/aldeído; C–N de arilamina é mais alto que alquilamina |
| Etanol/Acetona/Acetato de etilo | O–H largo+sem C=O / C=O forte~1715 / C=O éster~1740+C–O |
| PE / PS | Quase apenas C–H alquílico / Anel aromático+impressão digital monossubstituída |
Questões para reflexão
- O espectro de uma substância desconhecida apresenta um pico muito largo e forte em 2500–3300 cm⁻¹, um pico forte e agudo em ~1690 cm⁻¹, e dois picos fortes em ~750/~700 cm⁻¹. Deduza a molécula e explique a base.
- Como distinguir aminas primárias, secundárias e terciárias apenas com base na região de 3300–3500 cm⁻¹?
- Por que o dupleto N–H da acetamida (~3350/~3180) tem frequências mais baixas que o da anilina (~3430/~3350)? Explique do ponto de vista da estrutura eletrónica.
- Um espectro mostra picos em ~1690 e ~1620 cm⁻¹. Como determinar se é uma amida ou outro composto carbonílico?
- O C=O do ácido benzoico (~1690) é mais baixo que o de ácidos carboxílicos saturados (~1715). Quais as razões?
- Num espectro em pastilha de KBr, surgem picos em 3400 e 1640 cm⁻¹. São sempre características da amostra? Como distinguir?
- Projete um procedimento para distinguir ácido benzoico, anilina e acetamida (três sólidos brancos) usando espectroscopia de infravermelho.
Referências
Métodos de interpretação espetroscópica
[1] LibreTexts. "13.3: Interpreting Infrared Spectra." Cañada College CHEM 231.
https://chem.libretexts.org/C…
[2] LibreTexts. "21.10: Spectroscopy of Carboxylic Acid Derivatives." Organic Chemistry (Morsch et al.).
https://chem.libretexts.org/B…
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.
https://webbook.nist.gov/cgi/…
[8] LibreTexts. "25.5 Spectroscopic Properties." Amines.
https://chem.libretexts.org/@…
[9] OrgChemBoulder (University of Colorado Boulder). "IR Spectroscopy Tutorial: Amines."
https://www.orgchemboulder.co…
Acetamida
[10] NIST Chemistry WebBook. Acetamide (CAS 60-35-5). IR Spectrum.
https://webbook.nist.gov/cgi/…
[11] BenchChem. "Spectroscopic Comparison of Acetamide and Its Isomers." April 2026.
https://pdf.benchchem.com/32/…
[12] BenchChem. "Um Guia do Cientista de Aplicações Sênior para Validação de Grupo Funcional Amida Primária Usando Espectroscopia IR." Maio de 2026.
https://pdf.benchchem.com/246…
Recursos de Bancos de Dados
[SDBS] AIST, Japão. "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 - Banco de Dados de Grupos Funcionais e Picos de Espectroscopia Infravermelha.
https://ftir.fun ; Exemplos: carboxila, amina, amida, éster, anel aromático
Próximo episódio: Ep 09 — Infravermelho vs Raman: Ambos são espectroscopia vibracional, qual a diferença?
Vamos comparar os princípios, regras de seleção e complementaridade da absorção no infravermelho e do espalhamento Raman, explicar por que algumas informações só podem ser obtidas por IV, outras só por Raman, e como escolher a técnica adequada para diferentes amostras.
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