Inhoud
Infraroodspectroscopie, ook bekend als IR-spectroscopie, kan de structuren onthullen van covalent gebonden chemische verbindingen zoals organische verbindingen. Als zodanig wordt het voor studenten en onderzoekers die deze verbindingen in het laboratorium synthetiseren, een nuttig hulpmiddel om de resultaten van een experiment te verifiëren. Verschillende chemische bindingen absorberen verschillende frequenties van infrarood en infraroodspectroscopie toont trillingen bij die frequenties (weergegeven als golfgetallen) afhankelijk van het type binding.
Functie
Infraroodspectroscopie dient als een nuttig hulpmiddel in de toolbox voor chemici om verbindingen te identificeren. Het geeft niet de exacte structuur van een verbinding, maar toont eerder de identiteit van de functionele groepen of groepen in een molecuul - de verschillende segmenten van de moleculensamenstelling. Als een dergelijk onnauwkeurig hulpmiddel, werkt IR-spectroscopie het beste bij gebruik in combinatie met andere vormen van analyse, zoals smeltpuntbepaling.
In de professionele chemie is IR grotendeels uit de mode geraakt, vervangen door meer informatieve methoden zoals NMR (nucleaire magnetische resonantie) spectroscopie. Het wordt nog steeds veelvuldig gebruikt in studentenlaboratoria, omdat IR-spectroscopie volgens Colorado University Boulder nuttig blijft bij het identificeren van belangrijke kenmerken van moleculen die zijn gesynthetiseerd in experimenten met studentenlaboratoria.
Methode
Over het algemeen maalt de chemicus een vast monster met een stof zoals kaliumbromide (dat als ionische verbinding niet in IR-spectroscopie verschijnt) en plaatst het in een speciaal apparaat om de sensor erdoorheen te laten schijnen. Soms mengt hij of zij vaste monsters met oplosmiddelen zoals minerale olie (die een beperkte, bekende waarde in de IR out geeft) om de vloeibare methode te gebruiken, waarbij een monster tussen twee platen geperst zout (NaCl, natriumchloride) wordt geplaatst om toe te staan het infraroodlicht om door te schijnen, volgens de Michigan State University.
Betekenis
Wanneer infrarood licht of straling een molecuul raakt, absorberen de bindingen in het molecuul de energie van het infrarood en reageren door te trillen. Gewoonlijk noemen wetenschappers de verschillende soorten trillingen buigen, strekken, schommelen of scharen.
Volgens Michele Sherban-Kline aan de Yale University heeft een IR-spectrometer een bron, een optisch systeem, een detector en een versterker. De bron geeft infraroodstralen af; het optische systeem beweegt deze stralen in de juiste richting; de detector neemt veranderingen in de infraroodstraling waar en de versterker verbetert het detectorsignaal.
Soorten
Soms gebruiken spectrometers enkele stralen infrarood en splitsen deze vervolgens in componentgolflengten; andere ontwerpen gebruiken twee afzonderlijke stralen en gebruiken het verschil tussen die stralen nadat men het monster is gepasseerd om informatie over het monster te geven. Ouderwetse spectrometers versterkten het signaal optisch en moderne spectrometers gebruiken elektronische versterking voor hetzelfde doel, volgens Michele Sherban-Kline aan de Yale University.
Identificatie
IR-spectroscopie identificeert moleculen op basis van hun functionele groepen. De chemicus die IR-spectroscopie gebruikt, kan een tabel of grafiek gebruiken om deze groepen te identificeren. Elke functionele groep heeft een ander golfgetal, vermeld in omgekeerde centimeters, en een typisch uiterlijk - bijvoorbeeld, het stuk van een OH-groep, zoals dat van water of alcohol, bezet een zeer brede piek met een golfgetal in de buurt van 3500, volgens Michigan Staatsuniversiteit. Als de gesynthetiseerde verbinding geen alcoholgroepen bevat (ook bekend als hydroxylgroepen), kan deze piek wijzen op de onbedoelde aanwezigheid van water in het monster, een veel voorkomende studentfout in het laboratorium.