תוֹכֶן
ספקטרוסקופיה אינפרא אדום, הידועה גם בשם ספקטרוסקופיה IR, יכולה לחשוף את המבנים של תרכובות כימיות קשורות קוולנטיות כמו תרכובות אורגניות. ככאלה, עבור סטודנטים וחוקרים המסנתזים תרכובות אלה במעבדה, זה הופך לכלי שימושי לאימות תוצאות הניסוי. קשרים כימיים שונים סופגים תדרים שונים של אינפרא אדום, וספקטרוסקופיית האינפרא אדום מציגה תנודות בתדרים אלה (מוצגות כגלגלים) בהתאם לסוג הקשר.
פונקציה
ספקטרוסקופיה אינפרא אדום משמשת כלי שימושי אחד בארגז הכלים של הכימאים לזיהוי תרכובות. זה לא נותן את המבנה המדויק של תרכובת, אלא מראה את זהות הקבוצות התפקודיות, או המרכיבים, במולקולה - הקטעים השונים בהרכב המולקולות. ככלי לא מדויק שכזה, ספקטרוסקופיית IR פועלת בצורה הטובה ביותר כאשר משתמשים בה בשילוב עם צורות אחרות של ניתוח כגון קביעת נקודת התכה.
בתחום הכימיה המקצועית, ה- IR נעלם במידה רבה מהאופנה, והוחלף בשיטות אינפורמטיביות יותר כמו ספקטרוסקופיה של NMR (תהודה מגנטית גרעינית). זה עדיין נהנה משימוש תכוף במעבדות סטודנטים, מכיוון שספקטרוסקופיית ה- IR נותרה שימושית בזיהוי מאפיינים חשובים של מולקולות המסונתזות בניסויי מעבדה של סטודנטים, כך לפי אוניברסיטת קולורדו בולדר.
שיטה
באופן כללי, הכימאי טוחן דגימה מוצקה עם חומר כמו אשלגן ברומיד (שבתור תרכובת יונית אינו מופיע בספקטרוסקופיה של IR) ומניח אותו במכשיר מיוחד כדי לאפשר לחיישן לזרוח דרכו. לפעמים היא או הוא מערבבים דגימות מוצקות עם ממסים כמו שמן מינרלי (מה שנותן קריאה מוגבלת וידועה ב- IR החוצה) בכדי להשתמש בשיטה הנוזלית, הכוללת הצבת דגימה בין שתי צלחות מלח לחוץ (NaCl, נתרן כלוריד) כדי לאפשר האור האינפרא אדום שזורח, על פי אוניברסיטת מישיגן.
חשיבות
כאשר אור אינפרא אדום או קרינה פוגעים במולקולה, הקשרים במולקולה סופגים את האנרגיה של האינפרא אדום ומגיבים ברטט. בדרך כלל מדענים מכנים את הסוגים השונים של הרטט המתכופף, נמתח, מתנדנד או מספריים.
על פי דבריה של מישל שרבן-קלין מאוניברסיטת ייל, בספקטרומטר IR יש מקור, מערכת אופטית, גלאי ומגבר. המקור מוציא קרני אינפרא אדום; המערכת האופטית מזיזה קרניים אלו בכיוון הנכון; הגלאי צופה בשינויים בקרינת האינפרא אדום, והמגבר משפר את אות הגלאי.
סוגים
לפעמים הספקטרומטרים משתמשים בקורות אינפרא אדום בודדות ואז מחלקים אותם לאורכי גל של רכיבים; עיצובים אחרים משתמשים בשתי קורות נפרדות ומשתמשים בהבדל בין הקורות הללו לאחר שעבר אחת במדגם כדי לספק מידע על המדגם. ספקטרומטרים מיושנים הגבירו את האות באופן אופטי, וספקטרומטרים מודרניים משתמשים בהגברה אלקטרונית לאותה מטרה, כך טוענת מישל שרבן-קלין מאוניברסיטת ייל.
זיהוי
ספקטרוסקופיית IR מזהה מולקולות על בסיס הקבוצות התפקודיות שלהן. הכימאי המשתמש בספקטרוסקופיה של IR יכול להשתמש בטבלה או בתרשים כדי לזהות קבוצות אלה. לכל קבוצה פונקציונלית יש מספר גל שונה, המופיע בסנטימטרים הפוכים, ומראה אופייני - למשל, מתיחה של קבוצת OH, כמו זו של מים או אלכוהול, תופסת פסגה רחבה מאוד עם מספר גל ליד 3500, לפי מישיגן, מישיגן אוניברסיטת המדינה. אם התרכובת המסונתזת אינה מכילה קבוצות אלכוהול (הידועות גם כקבוצות הידרוקסיל) שיא זה יכול להעיד על נוכחות שלא בכוונה של מים במדגם, שגיאה נפוצה של סטודנטים במעבדה.