Что такое ИК-спектроскопия?

Инфракрасная (ИК) спектроскопия используется для анализа молекул. Существует много типов спектроскопии, которые используются для определения различных свойств и характеристик молекулы. Приборы ИК-спектроскопии используются для выяснения того, какие группы присутствуют в образце.

Полоса инфракрасного излучения включает в себя волны длиной от 800 до 1000000 нанометров. Этот свет невидим для человеческого глаза, хотя воздействие инфракрасного излучения ощущается как тепло. Диапазон излучения, используемый в приборах для ИК-спектроскопии, составляет 2500-16000 нанометров. Этот диапазон называется областью частот группы.

Химические связи в молекуле могут быть растянуты, изогнуты или закручены при воздействии инфракрасного излучения. Это происходит на длине волны, которая уникальна для каждой связи и каждого типа вибрации. Поэтому наличие специфической связи в ИК-спектре характеризуется поглощением излучения на дискретном наборе длин волн.

Обычные приборы ИК-спектроскопии требуют источника излучения, контейнера для образца и ИК-датчиков для определения длины волны, прошедшей через образец. Традиционный ИК-спектрометр называется спектрометром с дисперсионной решеткой. Это работает путем разделения излучения от ИК-источника на два потока, причем один поток проходит через образец, а другой используется в качестве контроля. Спектрометр сравнивает относительное поглощение от контроля и образца для расчета относительного поглощения для каждой длины волны.

Источник ИК обычно представляет собой твердое вещество, которое было нагрето до температуры более 2700 градусов по Фаренгейту (около 1500 градусов по Цельсию). Источники включают намотанные электрические провода или нити, карбид кремния и оксид редкоземельного металла. Образец может быть твердым, жидким или газообразным. Он также может находиться в жидком растворе, но в этом состоянии необходимо соблюдать осторожность, чтобы различать абсорбцию растворителем и абсорбцию растворенным образцом.

В конце 20-го и начале 21-го века были достигнуты значительные успехи в приборостроении ИК-спектроскопии. Анализ ИК-спектров, первоначально проведенный вручную, стал компьютеризированным. ИК-спектрометры с Фурье-преобразованием (FTIR) дали гораздо более точные, точные и чувствительные результаты, чем ИК-технологии с дисперсионной решеткой.

На практике присутствие химических групп в молекуле определяется с помощью процесса элиминации. Например, поглощение при конкретном наборе длин волн подразумевает наличие двойной связи углерод-кислород, что означает, что соединение может содержать ряд органических групп. Дальнейшее поглощение на другой длине волны предполагает, что также имеется одинарная связь углерод-кислород, что означает, что образец содержит карбоксильную группу (-CO ₂ -). Присутствие по меньшей мере одной группы карбоновой кислоты (-CO ₂ -H) было бы подтверждено, если бы наблюдалось поглощение на длине волны, соответствующей гидроксильной (-OH) группе.