Q6.1. Espectrometría de masas e infrarrojo
La identificación estructural comienza por leer evidencias. La espectrometría de masas informa masa molecular, fórmula probable y fragmentos; el infrarrojo revela grupos funcionales por vibraciones características.
Objetivos de aprendizaje
- Interpretar ion molecular, pico base y patrones isotópicos.
- Reconocer bandas IR diagnósticas sin convertirlas en una lista mecánica.
- Combinar masa, insaturaciones e IR para proponer funciones orgánicas.
- Distinguir evidencia fuerte, evidencia compatible y evidencia insuficiente.
Mapa del capítulo
Qué mide la espectrometría de masas
En espectrometría de masas, las moléculas se ionizan y se separan según su relación masa/carga. En cursos introductorios se trabaja casi siempre con iones de carga +1, por lo que el valor m/z suele leerse como masa nominal del ion. El ion molecular, M+, conserva la fórmula de la molécula y permite estimar masa molar; el pico base es el más intenso y se fija en 100% de abundancia relativa. No siempre el ion molecular es visible: moléculas que fragmentan con facilidad pueden mostrarlo débil o ausente. Por eso la interpretación exige mirar el espectro completo, no un único número.
Patrones isotópicos y fragmentación
Los halógenos dejan huellas muy útiles. Un compuesto con un cloro suele mostrar picos M y M+2 con relación aproximada 3:1; con un bromo, la relación se acerca a 1:1. Varios halógenos generan patrones más complejos, pero reconocibles. La fragmentación se entiende por formación de cationes relativamente estables: bencílicos, alílicos, acilio y carbocationes sustituidos suelen aparecer con intensidad. Un pico no se asigna por coincidencia aritmética solamente; debe tener sentido químico como fragmento plausible.
Infrarrojo y vibraciones moleculares
El IR mide absorciones asociadas a cambios vibracionales que modifican el momento dipolar. Los enlaces no absorben todos con la misma intensidad: C=O suele dar una señal fuerte cerca de 1700 cm-1, O-H aparece ancho entre 3200 y 3600 cm-1, N-H es más estrecho, C≡N aparece cerca de 2250 cm-1 y C-H sp2 se ubica apenas por encima de 3000 cm-1. La región de huella digital, por debajo de 1500 cm-1, es rica pero difícil de asignar sin comparación.
Construcción de una hipótesis estructural
La lectura combinada empieza por masa y fórmula, sigue con índice de deficiencia de hidrógeno y después busca grupos funcionales en IR. Si una fórmula exige una insaturación y el IR muestra C=O fuerte, la hipótesis carbonílica gana peso. Si hay masa compatible con bromo y patrón M/M+2 1:1, se considera organobromado. El resultado debe presentarse como argumento: datos observados, inferencias y estructura compatible.
Ejemplo trabajado de lectura química
Un espectro con M y M+2 de intensidad similar sugiere un bromo. Si además el IR muestra una banda fuerte cerca de 1715 cm-1, una hipótesis razonable es una bromocetona o bromoéster, según fórmula e índice de insaturación.
Errores frecuentes y cómo evitarlos
| Error | Corrección conceptual |
|---|---|
| Buscar una banda única y cerrar el caso | El IR identifica funciones probables, pero rara vez determina toda la estructura. |
| Ignorar isótopos | Cl y Br se reconocen mejor por el patrón M/M+2 que por un pico aislado. |
| Confundir pico base con masa molecular | El pico base es el más intenso, no necesariamente el ion molecular. |
Autoevaluación
- ¿Qué diferencia hay entre ion molecular y pico base?
- ¿Cómo reconoces un compuesto bromado por masas?
- Propón una función orgánica para una banda IR intensa en 1710 cm-1.