13.5 : Infrarotspektrum

Wenn Infrarotstrahlung (IR) durch ein Molekül dringt, dehnen oder biegen sich die Bindungen, indem sie die Strahlung absorbieren. Diese Absorption erzeugt das Absorptionsspektrum des Moleküls, das die Kurve seiner prozentualen Durchlässigkeit gegenüber der Wellenzahl darstellt.

Die Durchlässigkeit ist definiert als das Verhältnis der Strahlungsleistung, die durch eine Probe dringt, zu der von der Strahlungsquelle. Multipliziert man die Durchlässigkeit mit 100, erhält man die prozentuale Durchlässigkeit (%T), die zwischen 100 % (keine Absorption) und 0 % (vollständige Absorption) variiert. Wenn IR-Strahlung durch ein Molekül dringt, bedeutet eine Durchlässigkeit von 100 %, dass das Molekül keine Energie absorbiert hat. Umgekehrt deuten niedrigere prozentuale Transmissionswerte darauf hin, dass das Molekül etwas Energie absorbiert hat, wodurch wir das IR-Spektrum erhalten können. Jeder nach unten zeigende Peak im Spektrum wird als Absorptionsband bezeichnet. Normalerweise wird die Position des Absorptionsbandes im IR-Spektrum mithilfe von Wellenzahl- oder Frequenzwerten angegeben. Im IR-Spektrum reichen die Wellenzahlwerte von 400 bis 4000 cm^-1.

Im IR-Spektrum entsprechen Signale auf der linken Seite Strahlung mit höherer Energie und höherer Frequenz, während Signale auf der rechten Seite Strahlung mit niedriger Energie und niedriger Frequenz bezeichnen. Basierend auf Form und Intensität werden diese Signale als stark, mittel, schwach, breit oder scharf kategorisiert.

Das IR-Spektrum kann in zwei Hauptbereiche unterteilt werden. Der Bereich der funktionellen Gruppen oder Diagnosebereich ist der linke Zweidrittelbereich des Spektrums. In diesem Bereich können die Absorptionsbänder beobachtet werden, die den meisten funktionellen Gruppen entsprechen. Die rechte Seite des Spektrums wird als Fingerprint-Bereich bezeichnet. Ähnlich wie der Fingerabdruck eines Individuums ist dieser Bereich für jede Verbindung einzigartig. Der Diagnosebereich eines Infrarotspektrums wird von Bindungsdehnungsschwingungen dominiert, während der Fingerprint-Bereich durch komplexere Schwingungen wie Bindungsschwingungen, -biegungen und -verdrehungen gekennzeichnet ist. Obwohl zwei Verbindungen dieselbe funktionelle Gruppe enthalten können, zeigen sie aufgrund der Unterschiede in ihrer chemischen Umgebung ein einzigartiges Muster im Fingerprint-Bereich.