Spektroskopie bezeichnet einen Zweig der Wissenschaft, der die Absorption von Licht (sichtbare Strahlung) durch organische und anorganische Verbindungen fördert, um ein Absorptionsspektrum zu erzeugen. Die Infrarotstrahlung (IR)-Analyse ist eine Spektroskopiemethode, die spezifisch für IR-Chemische Reaktionen ist. Fourier-Transform-Infrarotstrahlung (FTIR) ist eine Art von Spektroskopie IR-Analyse, die Infrarotstrahlung verwendet, um Molekülbewegungen über computerbasierte Programme aufzuzeichnen. Sie verwendet eine Formel namens Fourier-Transform und ein Umwandlungsschema namens Michelson-Interferometer.
Geschichte
- Die ersten IR-Instrumente können Spektren von Verbindungen im begrenzten Bereich von 600 bis 4000 Wellenlänge analysieren; jedoch erzeugen viele organische Verbindungen Wellenlängen, die höher als dieser Bereich sind. Darüber hinaus kann die traditionelle Analysemethode nur feste Substanzen erkennen, da Wasser bei der traditionellen IR-Analyse normalerweise absorbiert wird. Das Aufkommen computerbasierter Verfahren und FTIR machte dies durch einen außergewöhnlich schnellen Prozess möglich. Es kann viele Lösungen gleichzeitig analysieren, sodass es für mehrere Assays anwendbar ist. Es kann winzige Spuren einer Substanz erkennen, sodass es Substanzen mit sehr geringer Konzentration messen kann, und es kann Lösungen messen, die Wassermoleküle enthalten.
FTIR-Analyse
- FTIR ist die neueste Technologie, die IR in der quantitativen Analyse verwendet. Sie wird von organischen Chemikern verwendet, um die Komponenten organischer Verbindungen zu bestimmen. Die meisten organischen Verbindungen zeigen ihre unterscheidende Komponente, wenn sie Infrarotstrahlung ausgesetzt werden. Die aufgedeckte unterscheidende Komponente strahlt Energie (Wellenlänge) aus, die durch einen Graphen namens Spektrum dargestellt wird.
Vorteile von FTIR
- Die von FTIR-Spektrometern gesammelten Daten werden in digitalisierter Form in einem Computer gespeichert, was den Zugriff jederzeit erleichtert. Ein weiterer Vorteil dieser Technik ist die Fähigkeit, Spektren aus der Lösung hinzuzufügen oder zu subtrahieren, was es sehr einfach macht, das individuelle Spektrum jeder Komponente zu erhalten. Darüber hinaus sind FTIR-Spektrometer schnell, einfach zu bedienen und liefern im Vergleich zu anderen Arten von Spektrometern genaue Ergebnisse.
Merkmale
- Die Fourier-Transformation ist eine mathematische Gleichung, die das von einem Computer durchgeführte Spektralsignal von einer Zeitdomäne in eine Frequenzdomäne umwandelt. Ihr Wirkungsmechanismus basiert auf der Michelson-Interferometer-Modulation.
Die Zeitdomäne ist eine spektroskopische Methode, die hohe Leistungsvariation verwendet, und es gibt keinen optischen Wandler, der solchen hohen Leistungsfrequenzen standhalten könnte.
Der Michelson-Interferometer moduliert die hohen Frequenzen der Zeitdomäne, um niedrige und messbare Frequenzen zu erzeugen.
Bedeutung
- FTIR kann viele Substanzen gleichzeitig analysieren, sodass es für mehrere Assays (Tests) anwendbar ist. Es kann winzige Spuren einer Substanz erkennen. Traditionelle/Normalanalyse kann nur Substanzen mit hoher Konzentration erkennen. FTIR kann Lösungen messen, die Wassermoleküle enthalten. Wasser wird bei der traditionellen IR-Analyse normalerweise absorbiert.
Spektrumaufzeichnung
- Das Spektrum ist der Graph, der die Bewegung von Verbindungen zeigt, wenn sie einer Reaktion unterzogen werden, die Infrarotstrahlung beinhaltet. Die Bewegung der Verbindung ist eigentlich eine Vibration, die zur Emission von Energie führt, die in Wellenlänge oder Wellenzahlen gemessen wird. Somit ist das Absorptionsspektrum ein Plot von Wellenlänge versus einem Strahl von Strahlung.
FTIR-Prinzip
- Um eine Komponente bestimmter Verbindungen zu identifizieren, werden sie hoher Energie wie Infrarotstrahlung (IR) ausgesetzt. Die Reaktion führt zur Emission von Energie, die die Reaktionen der Moleküle zeigt, die automatisch von einem der in spektroskopischen Instrumenten eingebetteten Programme in einen Graphen eingetragen werden. Mit dem erzeugten Graphen analysieren organische Chemiker das Plot und erkennen markante Spitzen, die den Komponenten der Verbindung zugeordnet werden können.
Zum Beispiel zeigt ein Graph zwei markante Spitzen, und nach der Analyse des Plots finden Sie heraus, dass ein Spitze Wasserstoff (H) und der andere Sauerstoff (O2) entspricht; somit können Sie sicher sagen, dass es H2O oder ein Wassermolekül ist. Moleküle, die mit IR reagieren, zeigen immer dieselbe markante Spitze von Energie, sodass sie leicht vom Graphen identifiziert werden können.
