Come funziona la spettroscopia IR?

La spettroscopia a infrarossi, nota anche come spettroscopia IR, può rivelare le strutture di composti chimici legati in modo covalente come i composti organici. Come tale, per studenti e ricercatori che sintetizzano questi composti in laboratorio, diventa uno strumento utile per verificare i risultati di un esperimento. Diversi legami chimici assorbono diverse frequenze di infrarossi e la spettroscopia a infrarossi mostra vibrazioni a tali frequenze (visualizzate come "numeri d'onda") a seconda del tipo di legame.

La spettroscopia a infrarossi serve come uno strumento utile nella cassetta degli attrezzi del chimico per identificare i composti. Non fornisce l'esatta struttura di un composto, ma mostra piuttosto l'identità dei gruppi funzionali, o porzioni, in una molecola - i diversi segmenti della composizione della molecola. Essendo uno strumento così inesatto, la spettroscopia IR funziona meglio se utilizzata insieme ad altre forme di analisi come la determinazione del punto di fusione.

Nella chimica professionale, l'IR è in gran parte passato di moda, sostituito da metodi più informativi come la spettroscopia NMR (risonanza magnetica nucleare). Gode ​​ancora di un uso frequente nei laboratori degli studenti, poiché la spettroscopia IR rimane utile per identificare importanti caratteristiche delle molecole sintetizzate negli esperimenti di laboratorio degli studenti, secondo la Colorado University Masso.

Generalmente, il chimico macina un campione solido con una sostanza come il bromuro di potassio (che, come ionico composto, non compare nella spettroscopia IR) e lo colloca in un dispositivo speciale per consentire al sensore di brillare attraverso esso. A volte lei o lui mescola campioni solidi con solventi come l'olio minerale (che fornisce una lettura limitata e nota nella stampa IR) per utilizzare il metodo liquido, che prevede il posizionamento di un campione tra due piastre di sale pressato (NaCl, cloruro di sodio) per consentire alla luce infrarossa di risplendere, secondo lo stato del Michigan Università.

Quando la "luce" o radiazione infrarossa colpisce una molecola, i legami nella molecola assorbono l'energia dell'infrarosso e rispondono vibrando. Comunemente, gli scienziati chiamano i diversi tipi di vibrazioni piegatura, allungamento, oscillazione o forbice.

Secondo Michele Sherban-Kline della Yale University, uno spettrometro IR ha una sorgente, un sistema ottico, un rivelatore e un amplificatore. La sorgente emette raggi infrarossi; il sistema ottico muove questi raggi nella direzione corretta; il rivelatore osserva i cambiamenti nella radiazione infrarossa e l'amplificatore migliora il segnale del rivelatore.

A volte gli spettrometri utilizzano singoli fasci di infrarossi e poi li suddividono in lunghezze d'onda componenti; altri progetti utilizzano due raggi separati e utilizzano la differenza tra quei raggi dopo che uno è passato attraverso il campione per fornire informazioni sul campione. Gli spettrometri vecchio stile amplificavano otticamente il segnale e gli spettrometri moderni usano l'amplificazione elettronica per lo stesso scopo, secondo Michele Sherban-Kline dell'Università di Yale.

La spettroscopia IR identifica le molecole in base ai loro gruppi funzionali. Il chimico che utilizza la spettroscopia IR può utilizzare una tabella o un grafico per identificare questi gruppi. Ogni gruppo funzionale ha un diverso "numero d'onda", elencato in centimetri inversi, e un aspetto tipico, ad esempio il tratto di un Il gruppo OH, come quello dell'acqua o dell'alcol, occupa un picco molto ampio con un numero d'onda vicino a 3500, secondo la Michigan State University. Se il composto sintetizzato non contiene alcun gruppo alcolico (noto anche come gruppi idrossilici) questo picco può indicare la presenza involontaria di acqua nel campione, un errore comune degli studenti nel laboratorio.