anvendelser af IR-spektroskopi

Absorption af infrarød stråling medfører ændringer i molekylære vibrationer, så når vi studerer infrarød spektroskopi, ser vi på måderne, hvorpå bindinger i molekyler vibrerer (se video i det foregående afsnit).Atomstørrelse, bindingslængde og styrke varierer i molekyler, og frekvensen, hvormed en bestemt binding absorberer infrarød stråling, vil derfor være forskellig over en række bindinger og vibrationsformer. Måling af absorptionen af infrarød stråling af et materiale giver meget nyttig information om struktur.

da ingen to organiske forbindelser har det samme IR-spektrum, kan en forbindelse identificeres med sikkerhed ved at sammenligne dens spektrum med det for en kendt ren forbindelse. Hvis de er identiske, så er de en og samme.

det elektromagnetiske spektrum dækker en meget bred vifte af bølgelængder, og forskellige enheder anvendes derfor i forskellige regioner.

for meget korte bølgelængder foretrækkes nanometer (1 nm = 10-9 m).

i det infrarøde område kan bølgelængder udtrykkes i mikron (lp).Bølgetal er antallet af bølger pr. cm og kaldes ofte gensidige centimeter (cm-1):

i et typisk spektrum forekommer en C – H-absorption ved 3000 cm-1, mens en c = o – absorption forekommer ved 1740 cm-1 ved en lavere bølgetal, højere frekvens og højere energi end C-H-strækningsvibrationen.

NB: organiske kemikere henviser løst til bølgetal som “frekvens”, og i bøger og andre kilder kan du muligvis se spektre mærket som “frekvens (cm-1)”. infrarød spektroskopi er meget udbredt i både forskning og industri og er en enkel og pålidelig teknik, der anvendes til en række målinger og i kvalitetskontrol. Det er især nyttigt i retsmedicinsk videnskab både i kriminelle og civile sager. Spektrometre er nu små og kan let transporteres, selv til brug i feltforsøg. Med stigende fremskridt inden for ny teknologi kan prøver i opløsning nu måles nøjagtigt (vand producerer en bred absorbans på tværs af interesseområdet og gør således spektre ulæselige uden denne nye teknologi).

nogle instrumenter fortæller dig også automatisk, hvad et stof er ved at henvise det til en butik med tusinder af spektre, der opbevares.
ved at måle med en bestemt frekvens over tid kan ændringer i karakteren eller mængden af en bestemt binding måles. Dette er især nyttigt til måling af polymerisationsgraden ved polymerfremstilling eller til identifikation af polymernedbrydning for eksempel.
udviklingen i dannelsen af en epoksisharpiks, der hærdes af et amintværbindingsmiddel, kan overvåges ved at observere udseendet af en hydroksigruppe i spektret af en polymeriserende prøve (eller ved forsvinden af en epoksigruppe).

moderne forskningsinstrumenter kan tage infrarøde målinger på tværs af hele spektret af interesse så ofte som 32 gange i sekundet. Dette kan gøres, mens samtidige målinger foretages ved hjælp af andre teknikker. Dette gør observationer af kemiske reaktioner og processer hurtigere og mere præcise. Infrarød spektroskopi har været meget vellykket til applikationer i både organisk og uorganisk kemi.

en anden type IR-spektrometer er et dispersivt spektrometer. Det roterende spejl, m reflekterer midlertidigt referencestrålen mod maskinoptikken, mens prøvestrålen blokeres. Referencestrålen og prøvestrålen blokeres og reflekteres skiftevis. Diffraktionsgitteret spreder IR i et ‘spektrum’ af bølgelængder; denne serie reflekteres til detektoren. Termoelementet konverterer de forskellige bølgelængder af IR, der når det til et signal, der er repræsenteret som et spektrum. Forskellen mellem reference-og prøvesignaler viser, hvilke dele af spektret der er blevet absorberet af prøven.

en anden type IR-spektrometer er et Fourier Transform (FT) spektrometer. I FT-spektrometeret anvendes et interferometer i stedet for et diffraktionsgitter. Alle frekvenser (eller bølgelængder, lyd ~ 1 / lys) når detektoren på samme tid. Spektret opnås ved en matematisk beregning (en Fourier-transformation). FT-spektrometeret er mere responsivt, nøjagtigt og præcist end et dispersivt spektrometer.