Infraroodspectroscopie, ook bekend als IR-spectroscopie, kan de structuren van covalent gebonden chemische verbindingen zoals organische verbindingen blootleggen. 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 infrarood spectroscopie toont trillingen op die frequenties (weergegeven als 'golfgetallen') afhankelijk van het type binding.

Functie

Infraroodspectroscopie is nuttig hulpmiddel in de scheikunde van de scheikundige voor het identificeren van verbindingen. Het geeft niet de exacte structuur van een verbinding, maar toont eerder de identiteit van de functionele groepen, of delen, in een molecuul - de verschillende segmenten van de samenstelling van het molecuul. Als zodanig een onnauwkeurige tool, IR-spectroscopie werkt 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 nuttig blijft bij het identificeren van belangrijke kenmerken van moleculen die zijn gesynthetiseerd in experimenten met studentenlab, volgens Colorado University Boulder.

Methode

Over het algemeen maalt de chemicus een vast monster met een stof zoals kaliumbromide (dat, als een ionische verbinding, niet verschijnt in IR-spectroscopie) en plaatst het in een speciaal apparaat zodat de sensor er doorheen kan schijnen. Soms mengt hij of zij vaste monsters met oplosmiddelen zoals minerale olie (die een beperkte, bekende aflezing geeft in de IR-afdruk) om de vloeistofmethode te gebruiken, waarbij een monster tussen twee platen geperst zout (NaCl, natriumchloride) wordt geplaatst om het infrarode licht doorschijnen volgens 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. Doorgaans noemen wetenschappers de verschillende soorten trillingen buigen, strekken, schommelen of scharen.

Volgens Michele Sherban-Kline van de Yale University heeft een IR-spectrometer een bron, een optisch systeem, een detector en een versterker. De bron geeft infrarode stralen af; het optische systeem beweegt deze stralen in de juiste richting; de detector observeert veranderingen in de infraroodstraling en de versterker verbetert het detectorsignaal.

Types

Soms gebruiken spectrometers afzonderlijke infraroodstralen en splitsen ze vervolgens in componentgolflengten; andere ontwerpen gebruiken twee afzonderlijke bundels en gebruiken het verschil tussen die bundels nadat een door het monster is gegaan 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 van Yale University.

Identificatie

IR-spectroscopie identificeert moleculen op basis van hun functionele groepen. De chemicus die IR-spectroscopie gebruikt, kan een tabel of diagram gebruiken om deze groepen te identificeren. Elke functionele groep heeft een ander 'golfgetal', weergegeven in inverse centimeters, en een typisch uiterlijk, bijvoorbeeld, de uitrekking van een OH-groep, zoals die van water of alcohol, neemt een zeer brede piek in beslag met een golfgetal in de buurt van 3500, volgens naar de Michigan State University. Als de gesynthetiseerde verbinding geen alcoholgroepen (ook bekend als hydroxylgroepen) bevat, kan deze piek wijzen op de onopzettelijke aanwezigheid van water in het monster, een veel voorkomende fout bij de student in het laboratorium.