13.5 : Инфракрасный спектр

Когда инфракрасное (ИК) излучение проходит через молекулу, связи растягиваются или изгибаются, поглощая излучение. Это поглощение создает спектр поглощения молекулы, который представляет собой график ее процентного пропускания в зависимости от волнового числа.

Пропускание определяется как отношение мощности излучения, проходящего через образец, к мощности излучения от источника излучения. Умножение пропускания на 100 дает процентное пропускание (%T), которое варьируется от 100% (нет поглощения) до 0% (полное поглощение). Когда ИК-излучение проходит сквозь молекулу, 100% пропускание указывает на то, что молекула не поглотила никакой энергии. И наоборот, более низкие значения процентного пропускания предполагают, что молекула поглотила некоторую энергию, что позволяет нам получить ИК-спектр. Каждый направленный вниз пик в спектре называется полосой поглощения. Обычно положение полосы поглощения в ИК-спектре описывается с использованием значений волнового числа или частоты. В ИК-спектре значения волновых чисел находятся в диапазоне от 400 до 4000 см^-1.

В ИК-спектре сигналы на левой стороне соответствуют более высокоэнергетическому и высокочастотному излучению, тогда как сигналы на правой стороне обозначают низкоэнергетическое, низкочастотное излучение. В зависимости от формы и интенсивности эти сигналы классифицируются как сильные, средние, слабые, широкие или острые.

ИК-спектр можно разделить на две основные области. Область функциональной группы или диагностическая область — это две трети спектра с левой стороны. Полосы поглощения, соответствующие большинству функциональных групп, можно наблюдать в этой области. Правая сторона спектра называется областью отпечатков пальцев. Подобно отпечаткам пальцев людей, эта область уникальна для каждого соединения. В диагностической области инфракрасного спектра доминируют колебания растяжения связей, в то время как область отпечатков пальцев характеризуется более сложными колебаниями, такими как качание, изгиб и скручивание связей. Хотя два соединения могут содержать одну и ту же функциональную группу, они будут демонстрировать уникальный рисунок в области отпечатков пальцев из-за различий в их химической среде.