Hva er IR-spektroskopi-instrumentering?

Infrarød (IR) spektroskopi brukes til å analysere molekyler. Det er mange typer spektroskopi som brukes til å bestemme forskjellige egenskaper og egenskaper til et molekyl. IR-spektroskopiinstrumentering brukes for å belyse hvilke grupper som er til stede i en prøve.

IR-strålingsbåndet omfatter bølgelengder på 800-1.000.000 nanometer. Dette lyset er usynlig for det menneskelige øyet, selv om virkningene av IR-stråling kjennes som varme. Strålingsområdet som brukes i IR-spektroskopiinstrumentering er 2.500-16.000 nanometer. Dette området kalles gruppefrekvensregionen.

Kjemiske bindinger i et molekyl kan gjøres for å strekke, bøye eller vri seg når de utsettes for IR-stråling. Dette skjer med en bølgelengde som er unik for hver binding og hver type vibrasjon. Derfor er tilstedeværelsen av en spesifikk binding karakterisert på et IR-spektrum av absorpsjon av stråling ved et diskret sett bølgelengder.

Konvensjonell IR-spektroskopiinstrumentering krever en strålingskilde, en beholder for prøven og IR-sensorer for å oppdage hvilke bølgelengder som har passert gjennom prøven. Det tradisjonelle IR-spektrometeret kalles et spredende gitterspektrometer. Dette fungerer ved å dele strålingen fra IR-kilden i to strømmer, hvor den ene strømmen går gjennom prøven og den andre blir brukt som kontroll. Spektrometeret sammenligner relativ absorpsjon fra kontrollen og prøven for å beregne relativ absorpsjon for hver bølgelengde.

IR-kilden er vanligvis et fast stoff som er blitt oppvarmet til mer enn 2700 grader Fahrenheit (ca. 1500 grader Celsius). Kilder inkluderer sårede elektriske ledninger eller filamenter, silisiumkarbid og sjeldent jordartsmetalloksyd. Prøven kan være et fast stoff, væske eller gass. Det kan også være i flytende løsning, men i denne tilstanden må det tas hensyn til å skille mellom absorpsjoner av løsningsmidlet og absorpsjoner av den oppløste prøven.

På slutten av det 20. århundre og begynnelsen av det 21. århundre så mange fremskritt innen instrumentering for IR-spektroskopi. Analyse av IR-spektre, opprinnelig utført manuelt, ble datastyrt. Fourier transform IR (FTIR) spektrometre ga langt mer presise, nøyaktige og følsomme resultater enn spredende gitter-IR-teknologi.

I praksis bestemmes nærvær av kjemiske grupper i et molekyl via en eliminasjonsprosess. For eksempel innebærer absorpsjon ved et bestemt sett bølgelengder tilstedeværelsen av en karbon-til-oksygen-dobbeltbinding, noe som betyr at forbindelsen kan inneholde et utvalg av organiske grupper. Ytterligere absorpsjon ved en annen bølgelengde antyder at det også er en karbon-til-oksygen enkeltbinding, noe som betyr at prøven inneholder en karboksylgruppe (-CO2-). Tilstedeværelse av minst en karboksylsyregruppe (-CO2-H) vil bli bekreftet hvis absorpsjon ved en bølgelengde tilsvarende en hydroksylgruppe (-OH) er observert.