Infraroodspectroscopie is een vorm van molecuulspectroscopie, een techniek waarmee de structuur van een molecuul kan worden bepaald, en niet alleen de samenstelling uit elementen.

Infraroodspectroscopie is gebaseerd op de trillingsfrequenties van de chemische bindingen in het molecuul. Elk type chemische binding wordt gekarakteriseerd door zijn sterkte en door de massa van de twee atomen aan weerszijden. Samen bepalen deze twee massa's en de stijfheid van de binding een resonantiefrequentie voor buiging en een andere resonantiefrequentie voor strekking van die binding. Voor de bindingen in organische verbindingen geldt dat deze frequenties overeenkomen met die van infrarood licht.

Een bepaald type binding, bijvoorbeeld C=O, zal altijd ongeveer dezelfde resonantiefrequentie hebben, maar de exacte frequentie wordt sterk bepaald door de omgeving. Zo zal de C=O uit een aldehyde bij een andere frequentie resoneren dan de C=O uit een carbonzuur.

Om het infraroodspectrum van een monster te bepalen wordt een straal infrarood licht door het monster geschenen, en er wordt gemeten hoeveel van het licht van elke frequentie door het monster wordt geabsorbeerd. Dit wordt gedaan voor golven met een golflengte van 2.5 micrometer tot 17 micrometer (in de infraroodspectroscopie wordt dit vaak uitgedrukt als het aantal golven per centimeter: 600 cm^-1 tot 4000 cm^-1 ).

Uit een volledig infraroodspectrum kan een verbinding meestal uniek worden herkend.

De spectra van eenvoudige moleculen in de gasfase vertonen een grote mate van detail dat te maken heeft met de rotatie van het molecuul. Een goed voorbeeld is het infraroodspectrum van zoutzuur. Bij grotere moleculen in gecondenseerde vorm (vloeistof of vaste stof) zijn de signalen aanzielijk breder en gaat de fijnstructuur verloren.

Table of contents

1 Monstervoorbereiding 2 Toepassingen 3 Fourier Transform infraroodspectroscopie

Monstervoorbereiding

Watervrije vloeibare monsters voor infraroodspectroscopie kunnen worden ingesloten tussen twee platen van zeer zuiver keukenzout. Deze platen hebben geen covalente chemische bindingen en zijn daardoor transparant voor infrarood licht.

Vaste monsters worden in een mortier te verpoederd, en het poeder wordt met kaliumbromide poeder gemengd en onder hoge druk in een tabletvorm geperst. De tablet wordt zo sterk geperst dat de infraroodstraling niet door insluitingen wordt tegengehouden; dit kan met een hand-pers worden bereikt.

Toepassingen

Infraroodspectroscopie wordt veel gebruikt in onderzoek zowel als industrie omdat het een eenvoudige en betrouwbare methode is om een stof te herkennen, of de zuiverheid en/of samenstelling van een monster vast te stellen. De spectrometers zijn kleine apparaten die eenvoudig getransporteerd kunnen worden zodat metingen ter plaatse kunnen worden uitgevoerd. Verregaande automatisering en databases zorgen ervoor dat het apparaat zelf al een groot aantal spectra kan herkennen.

Door de absorptie van een bepaalde frequentie over de tijd te volgen, kan de hoeveelheid of de precieze aard van een chemische binding worden gevolgd. Dit kan bijvoorbeeld worden gebruikt om een polymerisatiereactie te volgen. Een modern apparaat kan een heel spectrum tot wel 30 keer per seconde opnemen, indien gewenst ook tegelijk met andere analyses.

Fourier Transform infraroodspectroscopie

Fourier Transform Infraroodspectroscopie (FTIR) is een alternatieve manier om infraroodspectra op te nemen. In plaats van het meten van de absorptie als functie van de frequentie met behulp van een monochromator wordt het infraroodlicht door een interferometer geleid. Het gemeten signaal is direct de Fourier-transformatie van het infraroodspectrum. Hieruit wordt met behulp van een computer het infraroodspectrum berekend en weergegeven.