Πώς καταγράφηκε η ένωση φάσματος IR;
1. Η βασική αρχή
* υπέρυθρη ακτινοβολία: Η υπέρυθρη ακτινοβολία είναι ένας τύπος ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας που έχει μήκη κύματος περισσότερο από το ορατό φως αλλά μικρότερο από τα μικροκύματα.
* Μοριακές δονήσεις: Τα μόρια δονούν συνεχώς. Αυτές οι δονήσεις μπορεί να τεντώσουν (οι δεσμοί γίνονται μακρύτεροι και μικρότεροι) ή κάμψη (ομόλογα μεταβαλλόμενη γωνία). Διαφορετικοί τύποι δεσμών δονείται σε διαφορετικές συχνότητες.
* Απορρόφηση: Όταν η ακτινοβολία IR διέρχεται από ένα δείγμα, τα μόρια απορροφούν ενέργεια σε συγκεκριμένες συχνότητες που αντιστοιχούν στους δονητικούς τρόπους τους. Αυτή η απορρόφηση αποδυναμώνει την δέσμη IR σε αυτές τις συχνότητες.
2. Το όργανο:ένα υπέρυθρο φασματοφωτόμετρο
* Πηγή: Μια θερμαινόμενη πηγή εκπέμπει ένα ευρύ φάσμα ακτινοβολίας IR.
* Συμβολόμετρο (FT-IR): Τα περισσότερα σύγχρονα όργανα χρησιμοποιούν ένα συμβολόμετρο για να παράγουν μια "δέσμη φωτός" που περιέχει όλες τις συχνότητες IR ταυτόχρονα. Αυτό επιταχύνει σημαντικά την απόκτηση δεδομένων.
* δείγμα: Το δείγμα (στερεό, υγρό ή αέριο) τοποθετείται στη διαδρομή δέσμης.
* ανιχνευτής: Μετράει την ένταση της δέσμης IR μετά την διέλευση από το δείγμα.
* Υπολογιστής: Επεξεργάζεται τα δεδομένα και παράγει το φάσμα IR.
3. Καταγραφή του φάσματος
* Προετοιμασία δείγματος: Το δείγμα πρέπει να παρασκευάζεται με τρόπο που να επιτρέπει την ακτινοβολία IR να περάσει από αυτό. Οι συνήθεις μέθοδοι περιλαμβάνουν:
* Στερεό: Ανάμειξη του δείγματος με διαφανές υλικό (π.χ. KBR ή NaCl) και πιέζοντας το σε ένα σφαιρίδιο.
* υγρό: Τοποθετώντας ένα λεπτό φιλμ του υγρού ανάμεσα σε δύο πλάκες αλατιού.
* αέριο: Περνώντας το αέριο σε ένα εξειδικευμένο κελί με διαφανή παράθυρα.
* Λήψη δεδομένων: Η δέσμη IR διέρχεται μέσω του δείγματος και ο ανιχνευτής μετρά την ένταση της μεταδιδόμενης ακτινοβολίας σε διάφορες συχνότητες. Τα δεδομένα συλλέγονται από τον υπολογιστή.
* μετασχηματισμός Fourier (FT-IR): Στο FT-IR, το συμβολόμετρο παράγει ένα συμβολισμό, το οποίο είναι ένα σύνθετο σήμα. Ο υπολογιστής χρησιμοποιεί έπειτα μια μαθηματική διαδικασία που ονομάζεται μετασχηματισμός Fourier για να μετατρέψει το συμβολαίο σε ένα παραδοσιακό φάσμα IR.
4. Το φάσμα IR
Η τελική έξοδος είναι ένα γράφημα που δείχνει:
* x-άξονας: Wavenumber (CM⁻⁻) - Ένα μέτρο συχνότητας, με υψηλότερους κυματοειδείς που αντιστοιχούν σε υψηλότερες συχνότητες.
* άξονα y: % Μετάδοση ή απορρόφηση - υποδεικνύει πόσο φως περνάει μέσω του δείγματος σε κάθε συχνότητα. Οι κορυφές στο φάσμα αντιπροσωπεύουν συχνότητες όπου το δείγμα απορροφάται ενέργεια.
5. Ερμηνεία
* Λειτουργικές ομάδες: Διαφορετικές λειτουργικές ομάδες (π.χ. C =O, O-H, N-H) έχουν χαρακτηριστικές συχνότητες απορρόφησης IR. Αναλύοντας τις θέσεις και τα σχήματα των κορυφών στο φάσμα, οι χημικοί μπορούν να προσδιορίσουν τις λειτουργικές ομάδες που υπάρχουν στο μόριο.
* δακτυλικά αποτυπώματα: Το συνολικό πρότυπο κορυφών στο φάσμα είναι μοναδικό για κάθε μόριο, όπως ένα δακτυλικό αποτύπωμα. Αυτό μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον εντοπισμό άγνωστων ενώσεων ή την επιβεβαίωση της ταυτότητας των γνωστών ενώσεων.
Επιτρέψτε μου να ξέρω αν θέλετε να εξερευνήσετε συγκεκριμένες πτυχές της διαδικασίας ή να έχετε περαιτέρω ερωτήσεις!
