طیف‌بینی فروسرخ

طیف فروسرخ، به گستره ای از طول موج پس از امواج مرئی تا امواج رادیویی یعنی ۷۵۰ نانومتر تا ۱ میلیمتر گفته میشود. در این ناحیه ارتعاشات ملوکولی جذب دارند. در طیف بینی فروسرخ از طیفهای این ناحیه اطلاعات کیفی و کمی استخراج میشود که در شناسایی گروه عاملی مواد تعیین کننده است. این طیف به سه ناحیه فروسرخ نزدیک، میانه و دور تقسیم میشود.

مفهوم

تعداد حالت‌های لرزش

هر مولوکولی به تعداد ۳n درجه آزادی دارد. از این تعداد ۳ درجه مربوط به چرخشی و بسته به اینکه خطی باشد ۳n-۵ درجه آزادی ارتعاشی و اگر غیرخطی باشد ۳n-۶ درجه آزادی ارتعاشی موجود میباشد. تنها ارتعاشاتی در فروسرخ فعال هستند که اندازه حرکت دو قطبی آن در هنگام ارتعاش عوض شود . نظریه گروه به بررسی تفضیلی این موضوع میپردازد.

Symmetrical stretching	Antisymmetrical stretching	Scissoring
Rocking	Wagging	Twisting

دستگاهوری

دستگاه طیف سنج فروسرخ در مدلها و اندازه های گوناگونی ساخته میشود از یک حسگر ساده کربن دی اکسید تا یک تجزیه گر پیچیده تعیین گروههای عاملی ترکیب شیمیایی؛ همه و همه انواع مختلف این دستگاه هستند. در دستگاه های متداول آزمایشگاهی دو نوع ساده و تبدیل فوریه موجود است. ابخشهای اصلی دستگاه شامل منبع و آشکارساز است.

منبع تابش

منبع تابش در این دستگاه باید قابلیت تولید طیف پیوسته در گستره مورد نظر را داشته باشد. یک سیم فولادی داغ شده تا دمای ۲۰۰۰-۱۵۰۰ کلوین میتواند این کار را انجام دهد. چراغ نرنست یک لوله توخالی پر شده از گازهای بی اثر است که در ان سیمی پلاتینی قرار دارد. این چراغ در دمای ۲۲۰۰ کلوین کار میکند. منبع دیگر گلوبار است که یک استوانه ی سیلیسیم کاربید است و توسط نیروی برق به دمای ۱۵۰۰ کلوین رسیده است.

آشکارساز فروسرخ

دو دستهٔ اصلی آشکارسازها، گرمایی و کوانتمی هستند. آشکارسازهای گرمایی به ۴ دسته دماپا، بلومتر، پیزوالکتریک و بادی تقسیم میشوند.

طیف سنج فروسرخ با تبدیل فوریه

این نوع از دستگاه که خود دو نوع نوری و غیر نوری را دارد بر استفاده از روشهای تبدیل فوریه برای پرهیز از پویش استوار است.

کاربرد

طیف بینی فروسرخ در پژوهش، صنعت و علوم قضایی به عنوان یک روش ساده و مطمئن کاربرد دارد.

تعیین گروه عاملی و تعیین ساختار

منطقهٔ ۴۰۰۰ -۱۵۰۰ بر سانتیمتر، منطقه‌ای است که گروه‌های عاملی ترکیبات شیمیایی جذب می‌دهند. منطقهٔ ۱۵۰۰-۴۰۰ بر سانتیمتر ارزش تحیلیل ندارد. این منطقه با نام منطقهٔ اثر انگشت شناخته می‌شود. این بدان معناست که برای هر ترکیب این منطقه تقریبا منحصر به فرد است.

مقایسه دو ترکیب

با توجه به منحصر بودن طیف دو ماده میتوان با مقایسه طیف فروسرخ آنها به یکی بودن یا نبودن انها پی برد. این روش محدودیتهای دارد. مثلا دو آنانتیومر قابل تشخیص نیستند. .

اندازه گیری کمی

اندازه گیری کمی با این دستگاه کمتر صورت میپذیرد. با این حال تعدادی از آلاینده ها و کربن فولاد به این روش اندازه گیری میشوند.

منابع

• مشارکت‌کنندگان ویکی‌پدیا، «Infrared spectroscopy»، ویکی‌پدیای انگلیسی، دانشنامهٔ آزاد (بازیابی در ‏۲۹ مه ۲۰۱۱).