두 원자 사이의 공유 결합은 스프링과 연결된 질량 m_1과 m_2를 가진 두 개의 물체로 생각할 수 있습니다. 당연히 이 결합은 특정 진동 주파수로 늘어나고 압축됩니다. 이 주파수는 k가 스프링의 힘 상수인 방정식 1에의해 주어지며, c는 빛의 속도이며, μ 감소된 질량(수학식2)이다. 주파수는 전형적으로 반전 센티미터(cm^-1)로표현되는 파수로 측정됩니다.

수학식 1에서주파수는 스프링의 강도에 비례하며 개체의 질량에 반비례합니다. 따라서 C-H, N-H 및 O-H 결합은 수소가 가벼운 원자이기 때문에 C-C 및 C-O 결합보다 더 높은 스트레칭 주파수를 가지고 있습니다. 이중 및 삼중 채권은 더 강한 스프링으로 간주 될 수 있으므로 C-O 이중 채권은 C-O 단일 채권보다 더 높은 스트레칭 빈도를 가지고 있습니다. 적외선은 상대 결합 강도와 일치하는 700 nm에서 1mm에 이르는 파장을 가진 전자기 방사선입니다. 분자가 공유 결합의 자연 진동 주파수와 동일한 주파수로 적외선을 흡수하면 방사선으로부터의 에너지는 결합 진동의 진폭이 증가합니다. 두 원자의 전자성(전자를 유치하는 경향)이 매우 다른 경우, 전하 분리가 발생하여 이폴 순간을 초래한다. 예를 들어, C-O 이중 결합(carbonyl group)에서 전자는 탄소보다 전기음이 더 높기 때문에 탄소 원자보다 산소 원자 주위로 더 많은 시간을 보낸다. 따라서, 산소에 부분적인 음전하와 탄소에 부분적인 양전하의 결과로 그물 이폴 순간이 있다. 한편, 대칭 알키네는 양쪽의 두 개의 개별 이폴 순간이 서로 를 취소하기 때문에 그물 이폴 순간이 없습니다. 적외선 흡수의 강도는 결합이 늘어나거나 압축될 때 이폴 모멘절의 변화에 비례합니다. 따라서, 카보닐 그룹 스트레치는 IR에서 강렬한 밴드를 표시하고, 대칭 내부 알키네는 C-C 트리플 본드(그림 1)의스트레칭을위한 작은, 보이지 않는 경우, 밴드를 표시합니다. 표 1은 몇 가지 특성 흡수 주파수를 보여줍니다. 도 2는 한츠쉬 에스테르의 IR 스펙트럼을 나타낸다. N-H 단일 결합의 경우 3,343cm^-1의 피크와 카보닐 그룹의 경우 1,695cm^-1의 피크를 확인합니다. 이 실험에서 ATR 샘플링 기술이 사용되며 적외선이 ATR 결정과 여러 번 접촉하는 시료를 반사합니다. 일반적으로 굴절률이 높은 재료는 게르마늄 및 아연 셀레니드와 같은 사용됩니다. 이 방법을 사용하면 추가 준비 없이 고체 또는 액체 분석을 직접 검사할 수 있습니다.

그림 1. C-O 더블 및 C-C 트리플 본드스트레칭과이폴 순간의 결과로 변경을 보여주는 다이어그램.

표 1. 유기 분자에 존재하는 공유 결합의 특징적인 IR 주파수.

그림 2. 한츠쉬 에스테르의 IR 스펙트럼.

표 2: 도 3에 나열된 화합물의 모양 및 관찰된 IR 주파수.

이 실험에서, 우리는 그것의 특징적인 IR 스펙트럼에 근거를 둔 알려지지 않은 견본을 확인하는 방법을 보여주었습니다. 상이한 기능성 그룹은 존재하는 기능 성 그룹의 식별을 허용하는 다른 스트레칭 주파수를 제공합니다.

본 실험에서 와 같이 IR 분광법은 유기 화학자가 분자를 식별하고 특성화하는 유용한 도구입니다. IR 분광법은 유기 화학 외에도 다른 분야에서 유용한 응용 분야를 가지고 있습니다. 제약 산업에서,이 기술은 약물의 정량적 및 질적 분석에 사용됩니다. 식품 과학에서 IR 분광기는 지방과 오일을 연구하는 데 사용됩니다. 마지막으로, IR 분광법은 지구 기후 변화를 이해하기 위한 노력의 일환으로 온실 가스, 즉CO_2,CO, CH₄및_N2O의구성을 측정하는 데 사용됩니다.