Wat is IR-spectroscopie-instrumentatie?
Infrarood (IR) spectroscopie wordt gebruikt om moleculen te analyseren. Er zijn veel soorten spectroscopie die worden gebruikt om verschillende eigenschappen en kenmerken van een molecuul te bepalen. IR-spectroscopie-instrumentatie wordt gebruikt om op te helderen welke groepen aanwezig zijn in een monster.
De IR-stralingsband omvat golflengten van 800-1.000.000 nanometer. Dit licht is onzichtbaar voor het menselijk oog, hoewel de effecten van IR-straling als warmte worden gevoeld. Het stralingsbereik dat wordt gebruikt in IR-spectroscopie-instrumenten is 2500-16.000 nanometer. Dit bereik wordt het groepsfrequentiegebied genoemd.
Chemische bindingen in een molecuul kunnen worden gemaakt om te rekken, buigen of draaien wanneer ze worden blootgesteld aan IR-straling. Dit gebeurt op een golflengte die uniek is voor elke binding en elk type trillingen. Daarom wordt de aanwezigheid van een specifieke binding op een IR-spectrum gekenmerkt door de absorptie van straling bij een afzonderlijke reeks golflengten.
Conventionele IR-spectroscopie-instrumentatie vereist een stralingsbron, een houder voor het monster en IR-sensoren om te detecteren welke golflengten door het monster zijn gegaan. De traditionele IR-spectrometer wordt een dispersieve roosterspectrometer genoemd. Dit werkt door de straling van de IR-bron in twee stromen te verdelen, waarbij de ene stroom door het monster gaat en de andere als controle wordt gebruikt. De spectrometer vergelijkt de relatieve absorptie van de controle en het monster om de relatieve absorptie voor elke golflengte te berekenen.
De IR-bron is meestal een vaste stof die is verwarmd tot meer dan 2.700 graden Fahrenheit (ongeveer 1500 graden Celsius). Bronnen zijn onder meer gewikkelde elektrische draden of filamenten, siliciumcarbide en zeldzaam aardmetaaloxide. Het monster kan een vaste stof, vloeistof of gas zijn. Het kan ook in vloeibare oplossing zijn, maar in deze toestand moet ervoor worden gezorgd onderscheid te maken tussen absorpties door het oplosmiddel en absorpties door het opgeloste monster.
Aan het einde van de 20e eeuw en het begin van de 21e eeuw is er veel vooruitgang geboekt op het gebied van IR-spectroscopie-instrumenten. Analyse van IR-spectra, oorspronkelijk handmatig uitgevoerd, werd geautomatiseerd. Fourier-transformatie IR (FTIR) spectrometers leverden veel preciezere, nauwkeurigere en gevoeligere resultaten op dan dispersieve rooster IR-technologie.
In de praktijk worden de aanwezigheid van chemische groepen in een molecuul bepaald via een eliminatieproces. Absorptie bij een bepaalde set golflengtes impliceert bijvoorbeeld de aanwezigheid van een dubbele koolstof-zuurstofbinding, wat betekent dat de verbinding een reeks organische groepen kan bevatten. Verdere absorptie bij een andere golflengte suggereert dat er ook een enkele koolstof-zuurstofbinding is, wat betekent dat het monster een carbonzuurgroep (-C02 -) bevat. De aanwezigheid van ten minste één carbonzuurgroep (-C02-H) zou worden bevestigd als absorptie bij een golflengte overeenkomend met een hydroxyl (-OH) groep wordt waargenomen.