användning av IR-spektroskopi

Absorption av infraröd strålning medför förändringar i molekylära vibrationer så när vi studerar infraröd spektroskopi tittar vi på hur bindningar i molekyler vibrerar (se video i föregående avsnitt).

Atomstorlek, bindningslängd och styrka varierar i molekyler och så frekvensen vid vilken en viss bindning absorberar infraröd strålning kommer att vara annorlunda över ett antal bindningar och vibrationssätt. Att mäta absorptionen av infraröd strålning med ett material ger mycket användbar information om strukturen.

eftersom inga två organiska föreningar har samma IR-spektrum kan en förening identifieras med säkerhet genom att jämföra dess spektrum med en känd ren förening. Om de är identiska är de en och samma.

det elektromagnetiska spektrumet täcker ett mycket brett spektrum av våglängder, och olika enheter används därför i olika regioner.

för mycket korta våglängder föredras nanometer (1 nm = 10-9 m).

i det infraröda området kan våglängder uttryckas i mikron (sekund).Wavenumbers är antalet vågor per cm och kallas ofta ömsesidiga centimeter (cm-1):

i ett typiskt spektrum sker en C – H-absorption vid 3000 cm-1 medan en C = o – absorption sker vid 1740 cm-1 vid ett lägre wavenumber, högre frekvens och högre energi än C-H-sträckningsvibrationen.

OBS: organiska kemister hänvisar löst till wavenumbers som” frekvens ”och så i böcker och andra källor kan du se spektra märkt som”frekvens (cm-1)”. infraröd spektroskopi används i stor utsträckning inom både forskning och industri och är en enkel och pålitlig teknik som används för en mängd olika mätningar och kvalitetskontroll. Det är särskilt användbart inom rättsmedicin både i straffrättsliga och civila ärenden. Spektrometrar är nu små och kan enkelt transporteras, även för användning i fältförsök. Med ökande framsteg inom ny teknik kan prover i lösning nu mätas exakt (vatten ger en bred absorbans över intresset och gör därmed spektra oläslig utan denna nya teknik).

vissa instrument kommer också automatiskt att berätta vad ett ämne är genom att referera det till en butik med tusentals spektra som hålls i lagring.
genom att mäta vid en viss frekvens över tiden kan förändringar i karaktären eller kvantiteten av en viss bindning mätas. Detta är särskilt användbart vid mätning av polymerisationsgraden vid polymertillverkning eller vid identifiering av polymernedbrytning till exempel.
utvecklingen av bildandet av ett epoxiharts som härdas av ett aminkorsbindningsmedel kan övervakas genom att observera utseendet av en hydroxigrupp i spektrumet av ett polymeriserande prov (eller genom att en epoxigrupp försvinner).

moderna forskningsinstrument kan ta infraröda mätningar över hela intresseområdet så ofta som 32 gånger per sekund. Detta kan göras medan samtidiga mätningar görs med hjälp av andra tekniker. Detta gör observationerna av kemiska reaktioner och processer snabbare och mer exakta. Infraröd spektroskopi har varit mycket framgångsrik för tillämpningar inom både organisk och oorganisk kemi.

en andra typ av IR-spektrometer är en dispersiv spektrometer. Den roterande spegeln, m reflekterar tillfälligt referensstrålen mot maskinoptiken samtidigt som provstrålen blockeras. Referensstråle och provstråle blockeras växelvis och reflekteras. Diffraktionsgitteret sprider IR i en ’spectrum’ av våglängder; denna serie reflekteras till detektorn. Termoelementet omvandlar de olika våglängderna för IR som når den till en signal som representeras som ett spektrum. Skillnaden mellan referens-och provsignaler visar vilka delar av spektrumet som har absorberats av provet.

en annan typ av IR-spektrometer är en Fourier Transform (FT) spektrometer. I FT-spektrometern används en interferometer istället för ett diffraktionsgitter. Alla frekvenser (eller våglängder, 2/1 / 2) når detektorn samtidigt. Spektrumet erhålls genom en matematisk beräkning (en Fourier-Transformation). FT-spektrometern är mer lyhörd, exakt och exakt än en dispersiv spektrometer.