Hvad er IR-spektroskopi-instrumentering?

Infrarød (IR) spektroskopi bruges til at analysere molekyler. Der er mange typer spektroskopi, der bruges til at bestemme forskellige molekylers egenskaber og karakteristika. IR-spektroskopiinstrumentering bruges til at belyse, hvilke grupper der er i en prøve.

IR-strålingsbåndet omfatter bølgelængder på 800-1.000.000 nanometer. Dette lys er usynligt for det menneskelige øje, selvom virkningerne af IR-stråling føles som varme. Strålingsområdet anvendt i IR-spektroskopiinstrumentering er 2.500-16.000 nanometer. Dette interval kaldes gruppefrekvensregionen.

Kemiske bindinger i et molekyle kan fås til at strække, bøje eller vri, når de udsættes for IR-stråling. Dette sker ved en bølgelængde, der er unik for hver binding og hver type vibration. Derfor er tilstedeværelsen af ​​en specifik binding karakteriseret på et IR-spektrum ved absorption af stråling ved et diskret sæt bølgelængder.

Konventionel IR-spektroskopiinstrumentering kræver en strålingskilde, en beholder til prøven og IR-sensorer for at detektere, hvilke bølgelængder, der har passeret gennem prøven. Det traditionelle IR-spektrometer kaldes et spredende gitterspektrometer. Dette fungerer ved at dele strålingen fra IR-kilden i to strømme, hvor den ene strøm passerer gennem prøven og den anden bruges som kontrol. Spektrometret sammenligner relativ absorption fra kontrollen og prøven for at beregne den relative absorption for hver bølgelængde.

IR-kilden er typisk et fast stof, der er blevet opvarmet til mere end 2.700 grader Fahrenheit (ca. 1.500 grader Celsius). Kilder inkluderer sårede elektriske ledninger eller filamenter, siliciumcarbid og sjældent jordartsoxid. Prøven kan være et fast stof, en væske eller en gas. Det kan også være i flydende opløsning, men i denne tilstand skal man sørge for at skelne mellem absorption af opløsningsmidlet og absorption med den opløste prøve.

I slutningen af ​​det 20. århundrede og begyndelsen af ​​det 21. århundrede var der mange fremskridt inden for instrumentering af IR-spektroskopi. Analyse af IR-spektre, oprindeligt udført manuelt, blev computeriseret. Fourier transform IR (FTIR) spektrometre tilbød langt mere præcise, nøjagtige og følsomme resultater end spredende gitter IR-teknologi.

I praksis bestemmes tilstedeværelsen af ​​kemiske grupper i et molekyle via en eliminationsproces. F.eks. Indebærer absorption ved et specifikt sæt bølgelængder tilstedeværelsen af ​​en carbon-to-oxygen-dobbeltbinding, hvilket betyder, at forbindelsen kunne indeholde en række organiske grupper. Yderligere absorption ved en anden bølgelængde antyder, at der også er en carbon-to-oxygen-binding, hvilket betyder, at prøven indeholder en carboxylgruppe (-CO2-). Tilstedeværelse af mindst en carboxylsyregruppe (-CO2-H) vil blive bekræftet, hvis der observeres absorption ved en bølgelængde svarende til en hydroxylgruppe (-OH).