13.1 : مطيافية الأشعة تحت الحمراء (IR): نظرة عامة

عندما يمر الإشعاع الكهرومغناطيسي عبر مادة، تنتقل الذرات أو الجزيئات من حالة طاقة أقل إلى حالة طاقة أعلى عن طريق امتصاص الإشعاع الذي يتوافق مع فرق الطاقة بين الحالتين. يتسبب امتصاص الإشعاع تحت الأحمر (IR) في حدوث انتقالات بين مستويات الطاقة الاهتزازية في الجزيء. لذلك، يعد مطيافية الأشعة تحت الحمراء أداة تحليلية مفيدة لتحديد التركيب الجزيئية للجزيئات.

تظهر المركبات المختلفة خصائص فريدة بسبب مجموعاتها الوظيفية، مما يسمح باستخدام مطيافية الأشعة تحت الحمراء لتحديد المجموعات الوظيفية الموجودة. يتم إجراء التحليل الطيفي الاهتزازي بالأشعة تحت الحمراء في نطاق طول موجي من 2.5 إلى 25 ميكرومتر. يعتبر الجزيء نشطًا بالأشعة تحت الحمراء إذا أظهر تغييرًا في عزم ثنائي القطب أثناء الاهتزاز عند امتصاص الأشعة تحت الحمراء. لكي يمتص الجزيء الإشعاع تحت الحمراء بشكل فعال، يجب أن تتقلب اهتزازاته في عزم ثنائي القطب الخاص به، مما يسمح له بالتفاعل مع المجال الكهرومغناطيسي لضوء الأشعة تحت الحمراء.

نظرًا لأن المجموعات الوظيفية المختلفة تمتص الأشعة تحت الحمراء عند ترددات مختلفة، فإن طيف الأشعة تحت الحمراء يشبه "البصمة" لكل جزيء. يتم استخدام مطيافية الأشعة تحت الحمراء في المقام الأول في التحليل النوعي لتحديد المجموعات الوظيفية في المركبات العضوية وغير العضوية من خلال مقارنة تردداتها الاهتزازية بالمركبات المعروفة. بالإضافة إلى ذلك، يمكنها تحديد تركيز مادة ما من خلال تطبيق قانون بير لامبرت، حيث يكون الامتصاص متناسبًا مع التركيز.