Περιεχόμενο
Η φασματοσκοπία υπερύθρου, επίσης γνωστή ως φασματοσκοπία IR, μπορεί να αποκαλύψει τις δομές ομοιοπολικά συνδεδεμένων χημικών ενώσεων όπως οι οργανικές ενώσεις. Έτσι, για σπουδαστές και ερευνητές που συνθέτουν αυτές τις ενώσεις στο εργαστήριο, γίνεται χρήσιμο εργαλείο για την επαλήθευση των αποτελεσμάτων ενός πειράματος. Διαφορετικοί χημικοί δεσμοί απορροφούν διαφορετικές συχνότητες υπέρυθρης ακτινοβολίας και η φασματοσκοπία υπερύθρου εμφανίζει δονήσεις σε αυτές τις συχνότητες (εμφανίζονται ως αριθμοί κυμάτων) ανάλογα με τον τύπο του δεσμού.
Λειτουργία
Η φασματοσκοπία υπερύθρων χρησιμεύει ως ένα χρήσιμο εργαλείο στην εργαλειοθήκη χημικών για την ταυτοποίηση των ενώσεων. Δεν δίνει την ακριβή δομή μιας ένωσης, αλλά μάλλον δείχνει την ταυτότητα των λειτουργικών ομάδων ή τμημάτων σε ένα μόριο - τα διαφορετικά τμήματα της σύνθεσης των μορίων. Ως τέτοιο ανακριβές εργαλείο, η φασματοσκοπία IR λειτουργεί καλύτερα όταν χρησιμοποιείται σε συνδυασμό με άλλες μορφές ανάλυσης όπως ο προσδιορισμός του σημείου τήξης.
Στην επαγγελματική χημεία, το IR έχει εξαφανιστεί σε μεγάλο βαθμό από τη μόδα, αντικαθιστώντας από πιο ενημερωτικές μεθόδους όπως η φασματοσκοπία NMR (πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού). Εξακολουθεί να απολαμβάνει συχνή χρήση στα φοιτητικά εργαστήρια, καθώς η φασματοσκοπία IR παραμένει χρήσιμη στον εντοπισμό σημαντικών χαρακτηριστικών των μορίων που συντίθενται σε πειράματα εργαστηριακών σπουδών, σύμφωνα με το Πανεπιστήμιο του Κολοράντο Boulder.
Μέθοδος
Γενικά, ο χημικός αλέθεται ένα στερεό δείγμα με μια ουσία όπως το βρωμιούχο κάλιο (το οποίο, ως ιοντική ένωση, δεν εμφανίζεται σε φασματοσκοπία IR) και το τοποθετεί σε ειδική συσκευή για να επιτρέψει στον αισθητήρα να λάμψει μέσα από αυτό. Μερικές φορές αυτός ή αυτός αναμιγνύει στερεά δείγματα με διαλύτες όπως ορυκτέλαιο (που δίνει μια περιορισμένη, γνωστή ανάγνωση στο IR out) για να χρησιμοποιήσει τη υγρή μέθοδο, η οποία περιλαμβάνει την τοποθέτηση δείγματος μεταξύ δύο πλακών πιεσμένου αλατιού (NaCl, χλωριούχο νάτριο) το υπέρυθρο φως να λάμψει, σύμφωνα με το Michigan State University.
Σημασία
Όταν το υπέρυθρο φως ή η ακτινοβολία χτυπά ένα μόριο, οι δεσμοί στο μόριο απορροφούν την ενέργεια του υπερύθρου και αποκρίνονται με δονήσεις. Συνήθως, οι επιστήμονες καλούν τους διαφορετικούς τύπους κραδασμών που κάμπτονται, τεντώνουν, κουνιστούν ή ψαλιδίζουν.
Σύμφωνα με τον Michele Sherban-Kline στο Πανεπιστήμιο Yale, ένα φασματόμετρο IR έχει πηγή, οπτικό σύστημα, ανιχνευτή και ενισχυτή. Η πηγή εκπέμπει υπέρυθρες ακτίνες. το οπτικό σύστημα κινεί αυτές τις ακτίνες στη σωστή κατεύθυνση. ο ανιχνευτής παρατηρεί αλλαγές στην υπέρυθρη ακτινοβολία και ο ενισχυτής βελτιώνει το σήμα του ανιχνευτή.
Τύποι
Μερικές φορές τα φασματόμετρα χρησιμοποιούν μεμονωμένες δέσμες υπέρυθρων και στη συνέχεια τους χωρίζουν σε μήκη κύματος συνιστωσών. άλλα σχέδια χρησιμοποιούν δύο ξεχωριστές δοκούς και χρησιμοποιούν τη διαφορά μεταξύ αυτών των δοκών αφού περάσει κάποιος από το δείγμα για να δώσει πληροφορίες σχετικά με το δείγμα. Τα παλιομοδίτικα φασματογράφοι ενισχύουν το σήμα οπτικά και τα σύγχρονα φασματοφωτάκια χρησιμοποιούν ηλεκτρονική ενίσχυση για τον ίδιο σκοπό, σύμφωνα με τον Michele Sherban-Kline στο Πανεπιστήμιο Yale.
Ταυτοποίηση
Η φασματοσκοπία IR αναγνωρίζει μόρια με βάση τις λειτουργικές τους ομάδες. Ο χημικός που χρησιμοποιεί φασματοσκοπία IR μπορεί να χρησιμοποιήσει έναν πίνακα ή ένα γράφημα για να ταυτοποιήσει αυτές τις ομάδες. Κάθε λειτουργική ομάδα έχει μια διαφορετική κυματομορφή, η οποία αναγράφεται σε ανάστροφα εκατοστά, και μια τυπική εμφάνιση - για παράδειγμα, η έκταση μιας ΟΗ ομάδας, όπως αυτή του νερού ή του αλκοόλ, καταλαμβάνει μια πολύ μεγάλη κορυφή με έναν αριθμό κύματος κοντά στα 3500, σύμφωνα με το Michigan Κρατικό Πανεπιστήμιο. Εάν η ένωση που συντίθεται δεν περιέχει ομάδες αλκοόλης (επίσης γνωστές ως ομάδες υδροξυλίου), αυτή η κορυφή μπορεί να υποδεικνύει την ακούσια παρουσία νερού στο δείγμα, ένα κοινό μαθητικό λάθος στο εργαστήριο.