Como funciona a espectroscopia de infravermelho?

A espectroscopia de infravermelho, também conhecida como espectroscopia de IV, pode revelar as estruturas de compostos químicos ligados covalentemente, como compostos orgânicos. Assim, para estudantes e pesquisadores que sintetizam esses compostos em laboratório, torna-se uma ferramenta útil para verificar os resultados de um experimento. Diferentes ligações químicas absorvem diferentes frequências de infravermelho, e a espectroscopia infravermelha mostra vibrações nessas frequências (exibidas como 'números de onda') dependendo do tipo de ligação.

A espectroscopia de infravermelho serve como uma ferramenta útil na caixa de ferramentas do químico para identificar compostos. Não dá a estrutura exata de um composto, mas mostra a identidade dos grupos funcionais, ou metades, em uma molécula - os diferentes segmentos da composição da molécula. Como uma ferramenta inexata, a espectroscopia de IV funciona melhor quando usada em conjunto com outras formas de análise, como a determinação do ponto de fusão.

Na química profissional, o IR saiu de moda, sendo substituído por métodos mais informativos como espectroscopia de RMN (ressonância magnética nuclear). Ele ainda desfruta de uso frequente em laboratórios de estudantes, uma vez que a espectroscopia de infravermelho continua útil na identificação características importantes das moléculas sintetizadas em experimentos de laboratório de estudantes, de acordo com a Colorado University Pedregulho.

Geralmente, o químico tritura uma amostra sólida com uma substância como o brometo de potássio (que, como um produto iônico composto, não aparece na espectroscopia de IV) e o coloca em um dispositivo especial para permitir que o sensor brilhe através dele. Às vezes, ela mistura amostras sólidas com solventes como óleo mineral (o que dá uma leitura limitada e conhecida na impressão IV) para usar o método líquido, que envolve a colocação de uma amostra entre duas placas de sal prensado (NaCl, cloreto de sódio) para permitir que a luz infravermelha brilhe, de acordo com o estado de Michigan Universidade.

Quando a 'luz' infravermelha ou radiação atinge uma molécula, as ligações na molécula absorvem a energia do infravermelho e respondem vibrando. Comumente, os cientistas chamam os diferentes tipos de vibrações de flexão, alongamento, balanço ou tesoura.

De acordo com Michele Sherban-Kline, da Yale University, um espectrômetro de infravermelho tem uma fonte, um sistema óptico, um detector e um amplificador. A fonte emite raios infravermelhos; o sistema óptico move esses raios na direção correta; o detector observa mudanças na radiação infravermelha e o amplificador melhora o sinal do detector.

Às vezes, os espectrômetros usam feixes únicos de infravermelho e os dividem em comprimentos de onda componentes; outros projetos usam dois feixes separados e usam a diferença entre esses feixes depois que um deles passou pela amostra para fornecer informações sobre a amostra. Os espectrômetros antigos amplificavam o sinal opticamente, e os espectrômetros modernos usam a amplificação eletrônica para o mesmo propósito, de acordo com Michele Sherban-Kline da Universidade de Yale.

A espectroscopia de IV identifica moléculas com base em seus grupos funcionais. O químico que usa a espectroscopia de IV pode usar uma tabela ou gráfico para identificar esses grupos. Cada grupo funcional tem um 'número de onda' diferente, listado em centímetros inversos, e uma aparência típica - por exemplo, o trecho de um O grupo O-H, como o da água ou do álcool, ocupa um pico muito amplo com um número de onda próximo a 3500, de acordo com a Michigan State University. Se o composto sintetizado não contém nenhum grupo de álcool (também conhecido como grupos hidroxila), isso pico pode indicar a presença inadvertida de água na amostra, um erro comum do aluno no laboratório.