Jak funguje IR spektroskopie?

Infračervená spektroskopie, známá také jako IR spektroskopie, může odhalit struktury kovalentně vázaných chemických sloučenin, jako jsou organické sloučeniny. Jako takový se pro studenty a výzkumné pracovníky, kteří syntetizují tyto sloučeniny v laboratoři, stává užitečným nástrojem pro ověřování výsledků experimentu. Různé chemické vazby pohlcují různé frekvence infračerveného záření a infračervená spektroskopie ukazuje vibrace na těchto frekvencích (zobrazené jako „vlnová čísla“) v závislosti na typu vazby.

Infračervená spektroskopie slouží jako jeden užitečný nástroj v sadě chemiků pro identifikaci sloučenin. Neposkytuje přesnou strukturu sloučeniny, ale spíše ukazuje identitu funkčních skupin nebo skupin v molekule - různých segmentech složení molekuly. Jako takový nepřesný nástroj funguje IR spektroskopie nejlépe, když se používá ve spojení s jinými formami analýzy, jako je stanovení bodu tání.

V profesionální chemii IR z velké části vyšel z módy a byl nahrazen informativními metodami, jako je NMR (nukleární magnetická rezonance) spektroskopie. Stále se těší častému použití ve studentských laboratořích, protože IR spektroskopie zůstává užitečná při identifikaci důležité vlastnosti molekul syntetizovaných ve studentských laboratorních experimentech, uvádí Colorado University Balvan.

Obecně platí, že chemik mletí pevný vzorek s látkou, jako je bromid draselný (který jako iontový sloučenina, nezobrazuje se v infračervené spektroskopii) a umístí ji do speciálního zařízení, aby snímač mohl svítit skrz to. Někdy míchá pevné vzorky s rozpouštědly, jako je minerální olej (což poskytuje omezený, známý údaj v IR výtisku), aby použila kapalnou metodu, která zahrnuje umístění vzorku mezi dvě desky lisované soli (NaCl, chlorid sodný), aby infračervené světlo prosvítalo, podle státu Michigan Univerzita.

Když infračervené „světlo“ nebo záření zasáhne molekulu, vazby v molekule absorbují energii infračerveného záření a reagují vibracemi. Vědci běžně nazývají různé typy vibrací ohýbáním, protahováním, kýváním nebo nůžkami.

Podle Michele Sherban-Kline z Yale University má IR spektrometr zdroj, optický systém, detektor a zesilovač. Zdroj vydává infračervené paprsky; optický systém pohybuje těmito paprsky správným směrem; detektor sleduje změny v infračerveném záření a zesilovač zlepšuje signál detektoru.

Někdy spektrometry používají jednotlivé paprsky infračerveného záření a poté je rozdělí na vlnové délky složek; jiné návrhy používají dva samostatné paprsky a používají rozdíl mezi těmito paprsky poté, co jeden prošel vzorkem, aby poskytl informace o vzorku. Staromódní spektrometry signál opticky zesílily a moderní spektrometry používají elektronické zesílení ke stejnému účelu, tvrdí Michele Sherban-Kline z Yale University.

IR spektroskopie identifikuje molekuly na základě jejich funkčních skupin. Chemik využívající IR spektroskopii může k identifikaci těchto skupin použít tabulku nebo graf. Každá funkční skupina má jiné „vlnové číslo“ uvedené v inverzních centimetrech a typický vzhled - například úsek Skupina OH, jako je voda nebo alkohol, zaujímá podle Michiganské státní univerzity velmi široký vrchol s vlnovým číslem poblíž 3 500. Pokud syntetizovaná sloučenina neobsahuje žádné alkoholové skupiny (známé také jako hydroxylové skupiny), pak toto pík může indikovat neúmyslnou přítomnost vody ve vzorku, což je běžná chyba studenta v laboratoř.