Kā darbojas IR spektroskopija?

Infrasarkanā spektroskopija, kas pazīstama arī kā IR spektroskopija, var atklāt kovalenti saistītu ķīmisko savienojumu, piemēram, organisko savienojumu, struktūras. Kā tāds studentiem un pētniekiem, kuri laboratorijā sintezē šos savienojumus, tas kļūst par noderīgu instrumentu eksperimenta rezultātu pārbaudei. Dažādas ķīmiskās saites absorbē dažādas infrasarkanās frekvences, un infrasarkano staru spektroskopija parāda frekvences šajās frekvencēs (attēlotas kā “viļņu numuri”) atkarībā no saites veida.

Infrasarkano staru spektroskopija ir viens noderīgs līdzeklis ķīmiķa rīku komplektā savienojumu identificēšanai. Tas nedod precīzu savienojuma struktūru, bet drīzāk parāda molekulas funkcionālo grupu vai daļu identitāti - dažādus molekulas sastāva segmentus. Kā tik neprecīzs rīks IR spektroskopija vislabāk darbojas, ja to lieto kopā ar citiem analīzes veidiem, piemēram, kušanas temperatūras noteikšanu.

Profesionālajā ķīmijā IR ir lielā mērā izgājis no modes, aizstāts ar informatīvākām metodēm, piemēram, NMR (kodolmagnētiskās rezonanses) spektroskopiju. To joprojām bieži izmanto studentu laboratorijās, jo IR spektroskopija joprojām ir noderīga identificēšanai svarīgas studentu laboratorijas eksperimentos sintezēto molekulu īpašības, norāda Kolorādo universitāte Laukakmens.

Parasti ķīmiķis sasmalcina cietu paraugu ar tādu vielu kā kālija bromīds (kas kā jonu infrasarkano staru spektroskopijā) un ievieto to speciālā ierīcē, lai sensors spīdētu caur to. Dažreiz viņa vai viņš sajauc cietos paraugus ar šķīdinātājiem, piemēram, minerāleļļu (kas nodrošina ierobežotu, zināmu rādījumu IR izdrukā), lai izmantotu šķidruma metodi, kas saskaņā ar Mičiganas štatu ir paredzēts ievietot paraugu starp divām presēta sāls plāksnēm (NaCl, nātrija hlorīds), lai infrasarkanā gaisma spīdētu cauri Universitāte.

Kad infrasarkanā “gaisma” vai starojums ietriecas molekulā, molekulas saites absorbē infrasarkanā starojuma enerģiju un reaģē ar vibrāciju. Parasti zinātnieki dažādos vibrāciju veidus sauc par locīšanos, stiepšanos, šūpošanu vai šķērēm.

Pēc Michele Sherban-Kline no Jeila universitātes teiktā, IR spektrometram ir avots, optiskā sistēma, detektors un pastiprinātājs. Avots izstaro infrasarkanos starus; optiskā sistēma pārvieto šos starus pareizajā virzienā; detektors novēro infrasarkanā starojuma izmaiņas, un pastiprinātājs uzlabo detektora signālu.

Dažreiz spektrometri izmanto atsevišķus infrasarkanos starus un pēc tam tos sadala komponentu viļņu garumos; citos dizainos tiek izmantotas divas atsevišķas sijas, un, lai iegūtu informāciju par paraugu, izmantojiet starpību starp šīm sijām pēc tam, kad viens ir iziets caur paraugu. Vecmodīgi spektrometri pastiprina signālu optiski, un mūsdienu spektrometri izmanto elektronisko pastiprinājumu tam pašam mērķim, norāda Mišela Šerbana-Klaina Jeila universitātē.

IR spektroskopija identificē molekulas, pamatojoties uz to funkcionālajām grupām. Aptiekieris, kas izmanto IR spektroskopiju, var izmantot tabulu vai diagrammu, lai identificētu šīs grupas. Katrai funkcionālajai grupai ir atšķirīgs “viļņu skaits”, kas norādīts apgrieztos centimetros, un tipisks izskats, piemēram, Saskaņā ar Mičiganas Valsts universitātes datiem O-H grupa, piemēram, ūdens vai alkohola grupa, aizņem ļoti plašu virsotni ar viļņu skaitli tuvu 3500. Ja sintezētais savienojums nesatur spirta grupas (pazīstamas arī kā hidroksilgrupas), tas maksimums var norādīt uz nejaušu ūdens klātbūtni paraugā, bieži sastopama studentu kļūda laboratorija.