Formålet med infrarød spektroskopi

Infrarød spektroskopi, ofte referert til som "IR", er en nyttig og utbredt spektroskopisk fremgangsmåte for å bestemme strukturen av organiske forbindelser. Teknikken benytter seg av måling av intensiteten av infrarød stråling som har passert gjennom en kjemisk forbindelse. En del av den sammensatte bånd absorberer bestemte bølgelengder av stråling, og de bølgelengder som absorberes er karakteristisk for bindingen. Fremgangsmåten tillater derfor i det minste delvis identifisering av en forbindelses kjemiske struktur.

organiske forbindelser

Næringsmiddelindustrien har introdusert en del forvirring om betydningen av "organisk", spesielt i forhold til økologisk dyrket mat. Imidlertid, ut fra et rent kjemisk synspunkt, "organisk" refererer kun til kjemikalier forbindelser som inneholder karbon og hydrogen.

funksjonelle grupper

Mange organiske forbindelser som inneholder funksjonelle grupper i strukturen. Disse kan involvere andre enn karbon og hydrogen-atomer, slik som oksygen, nitrogen eller klor. Eddiksyre, for eksempel, er den aktive ingrediensen i eddik; sin molekylære formelen er CH? COOH. Den -CH? er kjent som en metylgruppe, og -COOH er kjent som en karboksylsyregruppe. Andre vanlige funksjonelle grupper inkluderer ketoner, aldehyder, aminer, hydroksylgrupper, nitrogrupper og cyanogrupper. Mange av disse funksjonelle gruppene oppviser særlig sterke interaksjoner med infrarød stråling.

Organiske forbindelser og infrarød stråling

Den infrarøde del av det elektromagnetiske spektrum i området fra 1 millimeter (mm) til 750 nanometer (nm). Infrarød spektroskopi av organiske forbindelser omhandler primært med bølgelengdeområdet fra 2500 til 8000 nm. Som et spørsmål om konvensjonen, kjemikere bruker enheter av bølgetall (også kjent som gjensidige centimeter, cm? ¹) i infrarød spektroskopi målinger, og 2500-8000 nm tilsvarer 4000 til 1300 cm? ¹.

Når en organisk forbindelse som er utsatt for infrarød stråling, vil noen av sine bindinger og funksjonelle grupper som absorberer stråling med en spesiell bølgelengde. Absorpsjonen er faktisk et resultat av en gitt binding gjennomgår en vibrasjon eller strekk. For eksempel, en hydroksylgruppe (-OH) av en alkohol slik som metanol (CH? OH) vil absorbere IR-stråling mellom 3300 og 3400 cm? ¹Oppladbare som OH-bindingen strekninger. Bølgetallene av strålingen absorberes av ulike obligasjoner og funksjonelle grupper er gitt i korrelasjonstabeller, slik som de som finnes på nettsiden til Central Connecticut State University.

Søknader og begrensninger

Når en kjemiker utfører en syntetisk reaksjon (en reaksjon hvori to eller flere forbindelser omsettes for å lage en ny forbindelse), må han "karakter" produktet av reaksjonen for å verifisere at den nye forbindelsen er som han påstår.

Som et eksempel involverer en vanlig organisk kjemi eksperiment oksydasjonen av etanol (CH? CH? OH) i eddiksyre (CH COOH?). Etter endt syntese, kan en elev kjøre et IR for å verifisere identiteten til produktet. I dette tilfelle inneholder eddiksyren en C = O-bindingen som en del av sin karboksylsyre (-COOH) gruppe, mens etanol ikke. Således, i henhold til korrelasjons tabellene, skal et IR-spektrum viser et absorpsjonsmaksimum mellom 1700 og 1730 cm? ¹ som ikke var til stede før reaksjonen ble kjørt.

Selv IR gir bevis for spesifikke funksjonelle grupper, kan det ikke i seg selv bevise strukturen av en organisk forbindelse; således blir det vanligvis brukt i forbindelse med andre teknikker, såsom kjernemagnetisk resonans (NMR) spektrometri.

instrumentering

Instrumenter som måler og registrerer infrarød absorpsjon spekteret av organiske forbindelser som kalles "infrarøde spektrometre", eller De kan deles i to hovedkategorier "infrarøde spektrofotometre.": Scanning og Fourier-transformere (FTIR). De fleste moderne instrumenter som benyttes er av den FTIR variasjon, på grunn av den betydelig kortere tid som kreves for skanning av en prøve.

Instrument produsenter gjør andre instrumenter for å undersøke samspillet av forbindelser med nær-infrarød stråling (800-2500 nm) og langt infrarød stråling (30.000 til 1.000.000 nm).