Kas ir IR spektroskopijas instrumenti?

IR starojuma josla sastāv no 800 līdz 1,000,000 2,500 16,000 nanometru viļņu garumiem. Šī gaisma cilvēka acij ir neredzama, lai gan IR starojuma ietekme ir jūtama kā siltums. Šo diapazonu sauc par grupas frekvences reģionu.

Molekulā esošās ķīmiskās saites var izstiepties, saliekties vai savērpties, ja tās tiek pakļautas IR starojumam. Tas notiek viļņa garumā, kas ir unikāls katrai saitei un katram vibrācijas veidam. Tāpēc konkrētas saites klātbūtni IR spektrā raksturo starojuma absorbcija pie diskrēta viļņu garuma kopas.

Parastajiem IR spektroskopijas instrumentiem ir nepieciešams starojuma avots, konteiners paraugam un IR sensori, lai noteiktu, kuri viļņu garumi ir izgājuši cauri paraugam. Tradicionālo IR spektrometru sauc par dispersīvo režģa spektrometru. Tas darbojas, sadalot starojumu no IR avota divās plūsmās, no kurām viena plūst cauri paraugam, bet otra tiek izmantota kā kontrole. Spektrometrs salīdzina relatīvo absorbciju no kontroles un parauga, lai aprēķinātu relatīvo absorbciju katram viļņa garumam.

IR avots parasti ir cieta viela, kas ir uzkarsēta līdz vairāk nekā 1 482 °C (apmēram 1,500 grādiem pēc Celsija). Avoti ir savīti elektriskie vadi vai pavedieni, silīcija karbīds un retzemju metālu oksīds. Paraugs var būt cieta, šķidra vai gāze. Tas var būt arī šķidrā šķīdumā, taču šādā stāvoklī ir jārūpējas, lai atšķirtu absorbciju šķīdinātājā un absorbciju izšķīdinātajā paraugā.

20. gadsimta beigās un 21. gadsimta sākumā IR spektroskopijas instrumenti attīstīja daudzus panākumus. IR spektru analīze, kas sākotnēji tika veikta manuāli, kļuva datorizēta. Furjē transformācijas IR (FTIR) spektrometri piedāvāja daudz precīzākus, precīzākus un jutīgākus rezultātus nekā dispersīvās režģa IR tehnoloģija.

Praksē ķīmisko grupu klātbūtne molekulā tiek noteikta, izmantojot eliminācijas procesu. Piemēram, absorbcija noteiktā viļņu garumu komplektā nozīmē oglekļa-skābekļa dubultsaites klātbūtni, kas nozīmē, ka savienojums var saturēt vairākas organiskas grupas. Turpmāka absorbcija citā viļņa garumā liecina, ka pastāv arī vienota oglekļa-skābekļa saite, kas nozīmē, ka paraugs satur karboksilgrupu (-CO2-). Vismaz vienas karbonskābes grupas (-CO2-H) klātbūtne tiktu apstiprināta, ja tiek novērota absorbcija pie viļņa garuma, kas atbilst hidroksilgrupai (-OH).