4- Identifique as principais bandas do poliestireno no espectro de infravermelho.
Passo 1
O enunciado pede: identificar as principais bandas do poliestireno no espectro de infravermelho fornecido.
Informações relevantes dadas (peguei estes dados da imagem enviada):
Informações relevantes dadas (peguei estes dados da imagem enviada):
- Há um espectro de infravermelho (transmitância vs número de onda) do poliestireno.
- Observam-se bandas na região em torno de
, na região , um conjunto forte entre e , e várias bandas intensas na região .
O que devo entregar: lista das principais bandas (posições aproximadas) e suas atribuições vibracionais (quais ligações ou modos vibracionais correspondem a cada banda).
Passo 2
Breve aula prática sobre espectroscopia IV (IR) para entender como identificar bandas.
- O que mede o IV? O infravermelho detecta transições vibracionais de ligações químicas: quando uma ligação vibra e sua distribuição de carga muda, ela absorve numa frequência característica. Essas frequências aparecem em número de onda (cm^{-1}).
- Como ler: regiões altas (maior número de onda, p.ex.
) correspondem a estiramentos envolvendo H (como C–H, O–H, N–H). Regiões médias ( ) envolvem estiramentos duplos (C=C, C=O) e conjugações. A região abaixo de é a “fingerprint” (impressão digital) com muitos modos de deformação e estiramentos de esqueleto. - Regras úteis (valores típicos em poliestireno e aromáticos):
- Estiramento C–H aromático (=!C–H):
. - Estiramento C–H alifático (sp^3):
. - Estiramento C=C aromático (anéis) / modos do anel:
, , . - Deformações C–H (scissoring/rocking) e bandas de metila/metileno:
. - Modos fora do plano do H aromático (out-of-plane C–H bending) que identificam substituição do anel: típicos em
(picos característicos em para anel monosubstituído). - Bandeiras de combinação e overtone (aromáticos) aparecem entre
como bandas fracas/medianas.
- Estiramento C–H aromático (=!C–H):
Passo 3
Identificação da banda de estiramento
aromático no espectro.
- Conceito: átomos de hidrogênio ligados a carbonos sp^2 do anel aromático vibram em frequências um pouco maiores que C–H sp^3, gerando absorções em
. - Observação na imagem (peguei a posição da imagem): nota-se uma absorção fraca/mediana perto de
. Logo atribuímos essa banda ao estiramento aromático do anel fenil do poliestireno. - Dica de prova: se vir um pico fino perto de
, pense imediatamente em hidrogênios aromáticos.
Passo 4
Identificação das bandas de estiramento C–H alifático (cadeia do polímero).
- Conceito: hidrogênios ligados a carbonos sp^3 (cadeia principal ou substituintes metílicos/metanoicos) absorvem tipicamente em
(assimetrias e simetrias de CH_3/CH_2). - Observação na imagem (peguei da figura): aparecem bandas mais fracas em torno de
e . Estas correspondem aos estiramentos assíncrono e síncrono de C–H alifático do esqueleto do poliestireno (unidades vinílicas/hidrocarbono do polímero). - Lembrete prático: bandas intensas em
quase sempre indicam C–H alifático.
Passo 5
Identificação das bandas do anel aromático (estiramento C=C e modos do anel).
- Conceito: os anéis aromáticos têm modos de estiramento C=C e vibrações do anel que aparecem em
, frequentemente como dois ou três picos característicos (ex.: ~ e ~ ). - Observação na imagem (peguei da figura): há um conjunto forte de bandas em
, e . Estas são atribuídas aos estiramentos do anel fenólico/aromático e modos combinados do anel do fenila no poliestireno. - Como raciocinar na prova: presença simultânea de bandas em
e é assinatura típica de anel aromático.
Passo 6
Bandas de deformação CH (methylene/methyl) e modos do esqueleto do polímero.
- Conceito: deformações (bending) de CH_2/CH_3 e modos de dobramento aparecem em
(ex.: scissoring em , e deformação em ). Além disso, o esqueleto C–C do polímero gera bandas na região . - Observação na imagem (peguei da figura): nota-se uma banda em torno de
(C–H deformation / C–C backbone) e outras bandas médias entre e . Atribuímos a deformações de C–H e ao esqueleto policíclico.
Passo 7
Fingerprint e bandas características do poliestireno na região
.
- Conceito: a região abaixo de
contém modos fora do plano (out-of-plane) do aromático e modos de flexão que são muito diagnosticos para o padrão de substituição do anel. Para um anel monosubstituído (como o fenil do poliestireno), espera-se bandas fortes próximas de e outro pico por volta de – . - Observação na imagem (peguei da figura): existem bandas intensas em
e outros picos entre e . Isso confirma o anel fenila monosubstituído presente no poliestireno (essas bandas são uma “impressão digital” do fenil). - Dica prática: para distinguir substituição do anel, olhe as bandas de out-of-plane C–H em
.
Passo 8
Breve comentário sobre overtones/combinação e intensidade das bandas aromáticas.
- Conceito: aromáticos frequentemente mostram bandas fracas/medianas entre
que são combinações/overtones das vibrações do anel. Não são tão úteis para identificação primária, mas ajudam a confirmar presença de anel aromático. - Observação na imagem (peguei da figura): região
apresenta pequenas ondulações, compatíveis com overtone/combinação típicas de aromáticos.
Passo 9
Resumo didático — como memorizar rapidamente (truque para prova)
- Checklist rápido ao ver um espectro e suspeitar de poliestireno:
- Pico fino/leve em
→ aromático. - Bandas em
→ C–H alifático (cadeia). - Bandas fortes em
e → estiramento do anel aromático / modos do anel. - Bandas em
→ deformações C–H (CH_2/CH_3) e esqueleto. - Bandas características em
→ out-of-plane C–H, indicando fenila monosubstituído (marcador do poliestireno).
- Pico fino/leve em
- Esses cinco pontos são suficientes para identificar poliestireno por IR na prova.
Passo 10
Apresentação das atribuições finais com posições aproximadas (cada linha: posição ≈ atribuição).
- Vou listar as bandas principais, com a posição aproximada (peguei as posições observadas na imagem) e a atribuição vibracional.