Hva måler infrarødspektroskopi?

Hva måler infrarødspektroskopi?
Anonim

Jeg liker å tenke på det måle skyggen av et molekyl.

Visse bindinger i et molekyl vibrerer ved bestemte hastigheter / konformasjoner når de bestråles av infrarød stråling. Den brukes hovedsakelig kombinert med atommagnetisk resonans eller massespektrometri for å identifisere ukjente forbindelser i analytisk organisk eller uorganisk kjemi.

Infrarød (IR) spektroskopi måler endringen i dipolmomentet av molekyler på grunn av å bestråle dem med lys ved frekvenser som utløser overganger mellom vibrasjonelle energinivåer.

De topper som dukker opp på et IR-spektrum ligger i området # 400 - "4000 cm" ^ (- 1) # eller så, og blir gitt ved overgangen fra ett vibrasjonsenergimennivå til et annet.

Når vi lander på en resonansfrekvens som vi skanner frekvensområdet, tilsvarer frekvensen for en vibrasjonsmodus av molekylet. Noen eksempler er vist nedenfor av metan:

Vanligvis måler vi absorpsjoner. For enkelhet, a ikke-roterende lineær anharmonisk oscillator har energinivåene gitt til andre ordre ved:

#tildeE_ (upsilon) = tildeomega_e (upsilon + 1/2) - tildeomega_echi_e (upsilon + 1/2) ^ 2 #

hvor:

  • # Tildeomega_e # er den grunnleggende vibrasjonsfrekvensen til molekylet i dens likevektsposisjon (ingen forskyvning).
  • # Tildeomega_echi_e # er molekylets anharmonicitetskonstant i sin likevektsposisjon (ingen forskyvning).

De absorpsjonsoverganger er gitt av:

#color (blå) (tilenu_ (upsilon-> upsilon + 1)) = tildeomega_e (upsilon + 1 + 1/2) - tildeomega_echi_e (upsilon + 1 + 1/2) ^ 2 - tildeomega_e (upsilon + 1 / 2) - tildeomega_echi_e (upsilon + 1/2) ^ 2 #

# = tildeomega_e (upsilon + 3/2 - upsilon - 1/2) + tildeomega_echi_e (upsilon + 1/2) ^ 2 - tildeomega_echi_e (upsilon + 3/2) ^ 2 #

# = tildeomega_e + tildeomega_echi_e (upsilon + 1/2) ^ 2 - (upsilon + 3/2) ^ 2 #

# = tildeomega_e + tildeomega_echi_e upsilon ^ 2 + upsilon + 1/4 - upsilon ^ 2 - 3upsilon - 9/4 #

# = farge (blå) (tildeomega_e -2tildeomega_echi_e (upsilon + 1) #