zastosowania spektroskopii IR

absorpcja promieniowania podczerwonego powoduje zmiany w wibracjach molekularnych, więc w badaniu spektroskopii w podczerwieni patrzymy na sposoby, w jakie wibrują wiązania w cząsteczkach (patrz wideo w poprzedniej sekcji).

rozmiar atomu, długość wiązania i siła różnią się w cząsteczkach, a więc częstotliwość, przy której dane Wiązanie pochłania promieniowanie podczerwone, będzie różna w zakresie wiązań i trybów wibracji. Pomiar absorpcji promieniowania podczerwonego przez materiał dostarcza bardzo przydatnych informacji o strukturze.

ponieważ żadne dwa związki organiczne nie mają tego samego widma IR, związek można zidentyfikować z pewnością, porównując jego widmo z widmem znanego czystego związku. Jeśli są identyczne, to są takie same.

widmo elektromagnetyczne obejmuje bardzo szeroki zakres długości fal i dlatego różne jednostki są używane w różnych regionach.

dla bardzo krótkich długości fal korzystne są nanometry (1 nm = 10-9 m).

w obszarze podczerwieni długości fal można wyrazić w mikronach (μ).Wavenumbers to liczba fal na cm i są często określane jako wzajemne centymetry (cm-1):

w typowym widmie absorpcja C – H występuje przy 3000 cm-1, podczas gdy absorpcja C = O występuje przy 1740 cm-1 przy niższej liczbie fal, wyższej częstotliwości i wyższej energii niż wibracje rozciągające C – H.

Uwaga: chemicy organiczni luźno określają liczbę fal jako „częstotliwość”, więc w książkach i innych źródłach widmo może być oznaczone jako „częstotliwość (cm-1)”.

szeroko stosowana w badaniach i przemyśle, spektroskopia w podczerwieni jest prostą i niezawodną techniką stosowaną do różnych pomiarów i kontroli jakości. Jest szczególnie przydatny w kryminalistyce zarówno w sprawach karnych, jak i cywilnych. Spektrometry są teraz małe i mogą być łatwo transportowane, nawet do użytku w badaniach polowych. Wraz ze wzrostem postępu w nowej technologii próbki w roztworze mogą być teraz dokładnie mierzone (woda wytwarza szeroką absorbancję w całym zakresie zainteresowania, a tym samym sprawia, że widma są nieczytelne bez tej nowej technologii).

niektóre instrumenty automatycznie powiedzą ci, czym jest substancja, odwołując się do magazynu tysięcy widm przechowywanych w magazynie.
mierząc z określoną częstotliwością w czasie można zmierzyć zmiany charakteru lub ilości danego wiązania . Jest to szczególnie przydatne w pomiarze stopnia polimeryzacji w produkcji polimerów lub na przykład w identyfikacji degradacji polimeru.
postęp tworzenia żywicy epoksydowej utwardzanej przez środek sieciujący aminę można monitorować obserwując pojawienie się grupy hydroksylowej w widmie próbki polimeryzującej (lub zanik grupy epoksydowej).

nowoczesne instrumenty badawcze mogą wykonywać pomiary w podczerwieni w całym zakresie zainteresowań nawet 32 razy na sekundę. Można to zrobić, podczas gdy jednoczesne pomiary są wykonywane przy użyciu innych technik. Dzięki temu obserwacje reakcji i procesów chemicznych są szybsze i dokładniejsze. Spektroskopia w podczerwieni odniosła duży sukces w zastosowaniach zarówno w chemii organicznej, jak i nieorganicznej.

drugim typem spektrometru IR jest spektrometr dyspersyjny. Lusterko obrotowe M tymczasowo odbija wiązkę odniesienia w kierunku układu optycznego maszyny, jednocześnie blokując wiązkę próbki. Wiązka odniesienia i wiązka próbki są naprzemiennie blokowane i odbijane. Siatka dyfrakcyjna rozprasza podczerwień w zakresie długości fal; seria ta jest odbijana do detektora. Termopara przekształca różne długości fal IR docierające do niej na sygnał, który jest reprezentowany jako widmo. Różnica między sygnałami odniesienia i próbki pokazuje, które części widma zostały wchłonięte przez próbkę.

innym rodzajem spektrometru IR jest spektrometr transformacji Fouriera (FT). W spektrometrze FT zamiast siatki dyfrakcyjnej stosuje się interferometr. Wszystkie częstotliwości (lub długości fal, ν ~ 1 / λ) docierają do detektora w tym samym czasie. Widmo otrzymuje się za pomocą obliczeń matematycznych (transformata Fouriera). Spektrometr FT jest bardziej responsywny, dokładny i precyzyjny niż spektrometr dyspersyjny.