Инфрацрвена спектроскопија

Инфрацрвена спектроскопија (ИР спектроскопија) је тип спектроскопије који се бави инфрацрвеним регионом електромагнетног спектра. То је светлост дуже таласне дужине и краће фреквенције од видљиве светлости. ИР спектроскопија обухвата низ техника које су углавном засноване на апсорпционој спектроскопији. Као и неколико других спектроскопских техника, она се може користити за идентификацију и проучавање хемијских једињења. Често коришћени лабораторијски инструмент који користи ову технику је спектрометар са инфрацрвеном Фуријеовом трансформацијом (FTIR).

Инфрацрвена порција електромагнетног спектра се обично дели у три региона: блиски, средњи и далеки, на основу њиховог односа са видљивим спектром. Високоенергетски блиски-ИР, на приближно 14000–4000 cm⁻¹ (0.8–2.5 μm таласне дужине) може да побуди хармонијске вибрације. Средњи инфрацрвени регион, приближно 4000–400 cm⁻¹ (2.5–25 μm) се може користити за студирање фундаменталних вибрација и сродних ротационо-вибрационих структура. Далеки инфрацрвени опсег од приближно 400–10 cm⁻¹ (25–1000 μm), лежи поред микроталасног региона. Он има ниску енергију, те се може користити у ротационој спектроскопији. Имена и класификација ИР подрегиона су конвенције.

Теорија

Инфрацрвена спектроскопија се базира на чињеници да молекули апсорбују на специфичним фреквенцијама које су карактеристика њихове структуре. Они апсорбују на резонантним фреквенцијама, и.е. фреквенција апсорбоване радијације је једнака фреквенцији везе или групе која вибрира. Енергије су одређене обликом молекулске површине потенцијалне енергије, масама атома, и вибрационим спрезањем.

Специфично, у Бор–Опенхајмеровој и хармонијској апроксимацији, и.е. кад се молекулски Хамилтонијан који одговара електронском основном стању може апроксимирати хармонијским осцилатором у близини равнотежне молекулске геометрије, резонантне фреквенције су одређене нормалним модовима који одговарају молекулском електронском стању површине потенцијалне енергије. Резонантне фреквенције зависе од јачине везе и атомских маса, и стога се вибрационе фреквенције могу асоцирати са појединим типовима веза.

Број вибрационих модова

Да би вибрациони мод молекула био "ИР активан", он мора бити повезан са променама дипола. Перманентни дипол није неопходан, већ само промена диполног момента.

Молекул може да вибрира на много начина, и сваки од њих се назива вибрациони мод. За молекуле са N атома, линеарни молекули имају 3N – 5 степени вибрационих модова, док нелинеарни молекули имају 3N – 6 степени вибрационих модова (они се такође се зову вибрациони степени слободе). На пример H₂О је нелинеарни молекул који има 3 × 3 – 6 = 3 вибрациона степена слободе, или мода.

Једноставни диатомски молекули имају само једну везу и само један вибрациони опсег. Ако је молекул симетричан, е.г. N₂, опсег се не може уочити у ИР спектру, већ само у Рамановом спектру. Асиметрични диатомски молекули, е.г. CO, апсорбује у ИР спектру. Комплекснији молекули имају многе опсеге, и њихови вибрациони спектри су комплекснији, и.е. велики молекули имају много пикова у њиховим ИР спектрима.

Атоми CH₂ групе, који се често срећу код органских једињења, могу да вибрирају на шест начина: симетрично и антисиметрично истезање, савијање, љуљање, превијање и увијање:

Симетрично истезање	Антисиметрично истезање	Савијање
Љуљање	Превијање	Увијање

Види још

• Апсорпциона спектроскопија
• Инфрацрвена астрономија
• Раманова спектроскопија
• Спектроскопија
• Вибрациона спектроскопија

Спољашње везе

• SHU.ac.uk Архивирано на сајту Wayback Machine (31. март 2005)
• Ilustrovani IR vodič