interakce infračerveného záření s hmotou From Wikipedia, the free encyclopedia
Infračervená (IČ) spektroskopie nebo vibrační spektroskopie (InfraRed (IR) spectroscopy) je metoda fyzikální analýzy, která je založena na měření interakce infračerveného záření (vlnová délka 800 nm až 1 mm) s látkou, která je složena z molekul. Při této interakci dojde k absorpci vhodného fotonu molekulou látky a ten změní její vibrační nebo rotační pohyb. Tyto změny jsou pro každou látku charakteristické. Díky infračervené spektroskopii je možné tyto změny změřit a použít k další analýze.
Infračervená spektroskopie patří mezi absorpční metody, neboť zkoumá spektrum vzniklé absorpcí záření daným vzorkem. Umožňuje kvalitativní i kvantitativní analýzu.[1] Používá se k identifikaci neznámých látek, ke kvantitativnímu stanovení známých látek nebo k objasnění jejich struktury. Umožňuje pracovat s látkami v pevné, kapalné nebo plynné formě.
Infračervená spektroskopie je jednou z metod molekulární spektroskopie, která je založena na excitaci energetických stavů v molekulách. Podobnými metodami jsou Ramanova spektroskopie a UV/VIS spektroskopie. Všechny tyto spektroskopické metody analytické chemie patří mezi metody elektromagnetické spektroskopie.
Infračervené záření je elektromagnetické záření s vlnovou délkou větší než má viditelné světlo, ale menší než má mikrovlnné záření. Název znamená pod červenou (latinsky infra – česky pod, latinsky red – česky červený). Infračervená spektroskopie pracuje se zářením v infračervené oblasti elektromagnetického spektra, které má vlnovou délku 0,78 až 1000 μm, vlnové číslo (vlnočet, kmitočet, frekvence) 10 až 4000 cm−1 a energii fotonů 0,0012 až 1,63 eV. Tuto oblast můžeme dále rozdělit na tři části (dekády):[1]
Platí, že pokud je látka ozářena elektromagnetickým zářením, jsou absorbovány pouze určité vlnové délky, vlnová čísla a určité energie. Infračervené záření má tyto hodnoty v rozsahu energií rotačních úrovní malých molekul a vibračních úrovní molekulárních vazeb. Proto vede absorpce infračerveného záření k rotačnímu a vibračnímu vybuzení vazeb. Parametry absorpce jsou charakteristické pro příslušné vazby, a proto lze tímto způsobem identifikovat látky a jejich strukturu.
Množství absorbovaného záření lze zaznamenat dvěma způsoby:
Pro přepočet transmitance na absorbanci platí vzorec: A = − log(T)
Mikroskopicky lze látky charakterizovat jako soubory různě vázaných stavebních částic (molekuly, atomy a ionty). Stavební částice nejsou vůči sobě nehybné, ale v určitém pohybu, který může být:
Vysvětlením vibračních a rotačních pohybů mezi sousedními atomy a molekulami je jejich vzájemná interakce – přitažlivost nebo odpudivost. To způsobuje, že jejich vazebná vzdálenost je na optimální úrovni. Mechanicky si to lze představit, jako by tyto částice byly navzájem spojeny pružinami. Síla potřebná k vychýlení pružiny je popsána Hookovým zákonem pružiny. Pokud je taková molekula vystavena infračervenému záření, dochází k jejímu vybuzení, tedy ke změně vibračních nebo rotačních pohybů a tím ke změně vazebných vzdáleností.
V infračervené spektroskopii organických sloučenin se rozpoznávají dvě hlavní oblasti vibrací v molekulách:
Infračervené záření se energeticky nachází v rozsahu rotačních úrovní malých molekul a vibračních úrovní molekulárních vazeb. Proto jeho absorpce vede ke změně rotace malých molekul nebo vibračnímu buzení vazeb. Dochází tedy k excitaci molekul na vyšší energetickou vibrační nebo rotační hladinu. Energie záření, která je k tomu zapotřebí, je pro příslušné molekuly a vazby charakteristická a musí splňovat určitá kritéria:
Infračervená spektroskopie se provádí pomocí přístroje zvaného infračervený spektrometr, který produkuje infračervené spektrum, nechá jej působit na zkoumanou látku a potom vzniklé spektrum vyhodnotí. Běžným laboratorním přístrojem, který tuto techniku využívá, je infračervený spektrometr s Fourierovou transformací (FTIR).
Výsledkem měření je infračervené spektrum, které lze vizualizovat v grafu absorpce (nebo propustnosti) infračerveného světla. Na svislé ose je absorpce a na vodorovné ose vlnočet nebo vlnové délky.
Výhodou infračervené spektroskopie je nízká spotřeba vzorku a nedestruktivnost metody, například při použití bezkontaktního spektrometru či infračerveného mikroskopu.
Metody spektrální analýzy patří k velmi významným fyzikálním metodám chemické analýzy. Jejich největšími přednostmi jsou rychlost, přesnost a citlivost. K rozboru látky stačí její minimální množství a metoda navíc umožňuje její kvalitativní i kvantitativní analýzu.
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.