Co to jest oprzyrządowanie do spektroskopii w podczerwieni?

Spektroskopia w podczerwieni (IR) służy do analizy cząsteczek. Istnieje wiele rodzajów spektroskopii używanych do określania różnych właściwości i właściwości cząsteczki. Oprzyrządowanie do spektroskopii w podczerwieni służy do wyjaśnienia, jakie grupy są obecne w próbce.

Pasmo promieniowania IR obejmuje długości fal 800–1 000 000 nanometrów. To światło jest niewidoczne dla ludzkiego oka, chociaż efekty promieniowania IR są odczuwane jako ciepło. Zakres promieniowania stosowany w oprzyrządowaniu do spektroskopii w podczerwieni wynosi 2 500–16 000 nanometrów. Ten zakres nazywany jest regionem częstotliwości grupy.

Wiązania chemiczne w cząsteczce mogą być rozciągane, zginane lub skręcane pod wpływem promieniowania IR. Odbywa się to przy długości fali, która jest unikalna dla każdego wiązania i każdego rodzaju wibracji. Dlatego obecność określonego wiązania charakteryzuje się w widmie IR przez absorpcję promieniowania w dyskretnym zestawie długości fal.

Konwencjonalne oprzyrządowanie do spektroskopii w podczerwieni wymaga źródła promieniowania, pojemnika na próbkę i czujników IR w celu wykrycia, które długości fali przeszły przez próbkę. Tradycyjny spektrometr IR nazywa się spektrometrem z dyspersyjną siatką. Działa to poprzez podzielenie promieniowania ze źródła IR na dwa strumienie, przy czym jeden strumień przechodzi przez próbkę, a drugi służy jako kontrola. Spektrometr porównuje absorpcję względną z próbki kontrolnej i próbki w celu obliczenia absorpcji względnej dla każdej długości fali.

Źródłem podczerwieni jest zwykle ciało stałe, które zostało podgrzane do ponad 2700 stopni Fahrenheita (około 1500 stopni Celsjusza). Źródła obejmują uzwojone przewody lub włókna elektryczne, węglik krzemu i tlenek metalu ziem rzadkich. Próbka może być ciałem stałym, cieczą lub gazem. Może być również w roztworze ciekłym, ale w tym stanie należy zachować ostrożność, aby odróżnić absorpcję przez rozpuszczalnik od absorpcji przez rozpuszczoną próbkę.

Przełom XX i XXI wieku przyniósł wiele postępów w dziedzinie instrumentacji spektroskopowej w podczerwieni. Analiza widm IR, pierwotnie przeprowadzona ręcznie, została skomputeryzowana. Spektrometry IR z transformatą Fouriera (FTIR) oferowały znacznie bardziej precyzyjne, dokładne i czułe wyniki niż technologia IR z siatką dyspersyjną.

W praktyce obecność grup chemicznych w cząsteczce jest określana w procesie eliminacji. Na przykład absorpcja przy określonym zestawie długości fali implikuje obecność podwójnego wiązania węgiel-tlen, co oznacza, że ​​związek może zawierać szereg grup organicznych. Dalsza absorpcja przy innej długości fali sugeruje, że istnieje również pojedyncze wiązanie węgiel-tlen, co oznacza, że ​​próbka zawiera grupę karboksylową (-CO2-). Obecność co najmniej jednej grupy kwasu karboksylowego (-CO2-H) zostałaby potwierdzona, gdyby zaobserwowano absorpcję przy długości fali odpowiadającej grupie hydroksylowej (-OH).