13.5 : طيف الأشعة تحت الحمراء

عندما تمر الأشعة تحت الحمراء (IR) عبر جزيء، تتمدد الروابط أو تنحني عن طريق امتصاص الإشعاع. يخلق هذا الامتصاص طيف امتصاص الجزيء، وهو رسم بياني لنسبة نفاذيته مقابل رقم الموجة.

يتم تعريف النفاذية على أنها نسبة الطاقة الإشعاعية التي تمر عبر عينة إلى تلك القادمة من مصدر الإشعاع. ضرب النفاذية في 100 يعطي النسبة المئوية للنفاذية (%T)، والتي تتراوح بين 100% (بدون امتصاص) و0% (امتصاص كامل). عندما تمر الأشعة تحت الحمراء عبر جزيء، تشير نسبة النفاذية 100% إلى أن الجزيء لم يمتص أي طاقة. وعلى العكس من ذلك، تشير قيم النسبة المئوية المنخفضة للنفاذية إلى أن الجزيء امتص بعض الطاقة، مما يسمح لنا بالحصول على طيف الأشعة تحت الحمراء. يُطلق على كل قمة متجهة لأسفل في الطيف اسم حزمة امتصاص. عادةً، يتم الإبلاغ عن موضع حزمة الامتصاص في طيف الأشعة تحت الحمراء باستخدام قيم رقم الموجة أو التردد. في طيف الأشعة تحت الحمراء، تتراوح قيم الأرقام الموجية من 400 إلى 4000 سم^-1.

في طيف الأشعة تحت الحمراء، تتوافق الإشارات الموجودة على الجانب الأيسر مع الإشعاعات ذات الطاقة الأعلى والتردد الأعلى، في حين تشير الإشارات الموجودة على الجانب الأيمن إلى الإشعاعات منخفضة الطاقة والتردد المنخفض. بناءً على الشكل والشدة، يتم تصنيف هذه الإشارات على أنها قوية أو متوسطة أو ضعيفة أو عريضة أو حادة.

يمكن تقسيم طيف الأشعة تحت الحمراء إلى منطقتين رئيسيتين. منطقة المجموعة الوظيفية أو منطقة التشخيص وهي الجزء الأيسر من الطيف الذي يشكل ثلثي الطيف. يمكن ملاحظة نطاقات الامتصاص المقابلة لمعظم المجموعات الوظيفية في هذه المنطقة. يُشار إلى الجانب الأيمن من الطيف بمنطقة البصمة. وعلى غرار بصمة الإصبع للأفراد، فإن هذه المنطقة فريدة لكل مركب. تهيمن اهتزازات تمدد الرابطة على منطقة التشخيص لطيف الأشعة تحت الحمراء، بينما تتميز منطقة البصمة باهتزازات أكثر تعقيدًا مثل اهتزاز الرابطة وانحناءها والتواءها. على الرغم من أن مركبين قد يحتويان على نفس المجموعة الوظيفية، إلا أنهما سيظهران نمطًا فريدًا في منطقة البصمة بسبب الاختلافات في بيئتهما الكيميائية.