Содержание
Инфракрасная спектроскопия, также известная как ИК-спектроскопия, может выявить структуры ковалентно связанных химических соединений, таких как органические соединения. Таким образом, для студентов и исследователей, которые синтезируют эти соединения в лаборатории, это становится полезным инструментом для проверки результатов эксперимента. Различные химические связи поглощают разные частоты инфракрасного излучения, и инфракрасная спектроскопия показывает колебания на этих частотах (отображаются в виде волновых чисел) в зависимости от типа связи.
функция
Инфракрасная спектроскопия служит одним из полезных инструментов в наборе химиков для идентификации соединений. Он не дает точную структуру соединения, а скорее показывает идентичность функциональных групп или фрагментов в молекуле - различных сегментов состава молекул. Как такой неточный инструмент, ИК-спектроскопия работает лучше всего, когда используется в сочетании с другими формами анализа, такими как определение температуры плавления.
В профессиональной химии ИК в значительной степени вышел из моды, его заменили более информативные методы, такие как ЯМР (ядерно-магнитный резонанс) спектроскопия. Он по-прежнему часто используется в студенческих лабораториях, поскольку ИК-спектроскопия по-прежнему полезна для определения важных характеристик молекул, синтезированных в студенческих лабораторных экспериментах, по данным Колорадского университета в Боулдере.
метод
Как правило, химик размалывает твердый образец с таким веществом, как бромид калия (который, как ионное соединение, не обнаруживается в ИК-спектроскопии), и помещает его в специальное устройство, чтобы позволить сенсору просвечивать через него. Иногда она или он смешивает твердые образцы с растворителями, такими как минеральное масло (что дает ограниченное, известное значение ИК-сигнала), чтобы использовать жидкий метод, который включает размещение образца между двумя пластинами прессованной соли (NaCl, хлорид натрия), чтобы инфракрасный свет просвечивает, по данным Мичиганского государственного университета.
Значимость
Когда инфракрасный свет или излучение попадает в молекулу, связи в молекуле поглощают энергию инфракрасного излучения и реагируют вибрацией. Обычно ученые называют различные типы вибраций изгибом, растяжением, раскачиванием или ножницами.
По словам Мишель Шербан-Клайн из Йельского университета, ИК-спектрометр имеет источник, оптическую систему, детектор и усилитель. Источник испускает инфракрасные лучи; оптическая система перемещает эти лучи в правильном направлении; детектор наблюдает за изменениями инфракрасного излучения, а усилитель улучшает сигнал детектора.
Типы
Иногда спектрометры используют одиночные инфракрасные лучи, а затем разделяют их на составляющие длины волн; другие конструкции используют два отдельных луча и используют разницу между этими лучами после прохождения одного образца, чтобы предоставить информацию об образце. Старомодные спектрометры усиливают сигнал оптически, а современные спектрометры используют электронное усиление для той же цели, согласно Мишель Шербан-Клайн из Йельского университета.
Идентификация
ИК-спектроскопия идентифицирует молекулы на основе их функциональных групп. Химик, использующий ИК-спектроскопию, может использовать таблицу или диаграмму, чтобы идентифицировать эти группы. Каждая функциональная группа имеет различное волновое число, указанное в обратных сантиметрах, и имеет типичный внешний вид - например, растяжение группы ОН, например, воды или спирта, занимает очень широкий пик с волновым числом около 3500, по данным Мичигана Государственный университет. Если синтезированное соединение не содержит спиртовых групп (также известных как гидроксильные группы), этот пик может указывать на непреднамеренное присутствие воды в образце, что является распространенной ошибкой студента в лаборатории.