Hvordan fungerer IR-spektroskopi?

Infrarød spektroskopi, også kendt som IR-spektroskopi, kan afsløre strukturer af kovalent bundne kemiske forbindelser såsom organiske forbindelser. Som sådan bliver det for studerende og forskere, der syntetiserer disse forbindelser i laboratoriet, et nyttigt værktøj til at verificere resultaterne af et eksperiment. Forskellige kemiske bindinger absorberer forskellige frekvenser af infrarød, og infrarød spektroskopi viser vibrationer ved disse frekvenser (vises som 'bølgetal') afhængigt af typen af ​​binding.

Infrarød spektroskopi fungerer som et nyttigt værktøj i kemikerens værktøjskasse til identifikation af forbindelser. Det giver ikke den nøjagtige struktur af en forbindelse, men viser snarere identiteten af ​​de funktionelle grupper eller dele i et molekyle - de forskellige segmenter af molekylets sammensætning. Som sådan et unøjagtigt værktøj fungerer IR-spektroskopi bedst, når den bruges sammen med andre former for analyse, såsom bestemmelse af smeltepunkt.

I professionel kemi er IR stort set gået ud af mode, erstattet af mere informative metoder som NMR (nuklear magnetisk resonans) spektroskopi. Det nyder stadig hyppig brug i studerendes laboratorier, da IR-spektroskopi stadig er nyttig til identifikation vigtige egenskaber ved molekyler, der er syntetiseret i studenterlaboratorieeksperimenter, ifølge Colorado University Kampesten.

Generelt maler kemikeren en fast prøve med et stof som kaliumbromid (som som et ionisk forbindelse, vises ikke i IR-spektroskopi) og placerer den i en speciel enhed, så sensoren kan skinne gennem det. Nogle gange blander hun eller han faste prøver med opløsningsmidler som mineralolie (hvilket giver en begrænset, kendt læsning i IR-udskriften) for at bruge den flydende metode, som involverer at placere en prøve mellem to plader presset salt (NaCl, natriumchlorid) for at lade det infrarøde lys skinne igennem, ifølge Michigan State Universitet.

Når infrarødt 'lys' eller stråling rammer et molekyle, absorberer bindingerne i molekylet den infrarøde energi og reagerer ved at vibrere. Normalt kalder forskere de forskellige typer vibrationer bøjning, strækning, vugning eller sakse.

Ifølge Michele Sherban-Kline ved Yale University har et IR-spektrometer en kilde, et optisk system, en detektor og en forstærker. Kilden afgiver infrarøde stråler; det optiske system bevæger disse stråler i den rigtige retning; detektoren observerer ændringer i den infrarøde stråling, og forstærkeren forbedrer detektorens signal.

Undertiden bruger spektrometre enkelt stråler af infrarødt og opdeler dem derefter i komponentbølgelængder; andre designs bruger to separate bjælker og bruger forskellen mellem disse bjælker, efter at man har passeret prøven for at give information om prøven. Gammeldags spektrometre forstærkede signalet optisk, og moderne spektrometre bruger elektronisk forstærkning til samme formål, ifølge Michele Sherban-Kline ved Yale University.

IR-spektroskopi identificerer molekyler baseret på deres funktionelle grupper. Kemikeren, der bruger IR-spektroskopi, kan bruge en tabel eller et diagram til at identificere disse grupper. Hver funktionel gruppe har et andet 'bølgetal', opført i inverse centimeter, og et typisk udseende - for eksempel strækningen af ​​en O-H-gruppen, som f.eks. Vand eller alkohol, indtager en meget bred top med et bølgetal nær 3500, ifølge Michigan State University. Hvis den syntetiserede forbindelse ikke indeholder nogen alkoholgrupper (også kendt som hydroxylgrupper) dette peak kan indikere utilsigtet tilstedeværelse af vand i prøven, en almindelig elevfejl i laboratorium.