فرایند جذب مادون قرمز:
تقریبا تمامی ترکیباتی که پیوند کوالانسی دارند، اعم از آلی یا معدنی ، فرکانسهای متفاوتی از اشعه الکترومغناطیسی را در ناحیه مادون قرمز طیف ، جذب می‌کنند.
مانند انواع دیگر جذب انرژی ، موقعی که مولکولها ، اشعه مادون قرمز را جذب می‌کنند، به حالت انرژی بالاتر برانگیخته می‌گردند. جذب تابش مادون قرمز مانند هر فرآیند جذب دیگر ، یک فرآیند کوانتایی است، بدین صورت که فقط فرکانسهایی مشخص از تابش مادون قرمز توسط مولکول جذب می‌گردد. جذب تابش مادون قرمز با تغییر انرژی بین (KJ/mol (8-40 همراه است.
تابشی که دارای چنین انرژی باشد، فرکانسهای ارتعاشی کششی و خمشی پیوندهای کوالانسی اکثر مولکولها را شامل می‌گردند. در فرآیند جذب ، فرکانسهایی از اشعه مادون قرمز که با فرکانسهای ارتعاشی طبیعی مولکول مورد نظر تطبیق کند، جذب خواهد شد و انرژی جذب شده برای افزایش دامنه حرکت ارتعاشی اتصال موجود در مولکول بکار گرفته می‌شود. باید توجه داشت که تمامی پیوندهای موجود در مولکول ، قادر به جذب انرژی مادون قرمز نیستند، حتی اگر فرکانس اشعه ، کاملا با فرکانس حرکت تطبیق کند.
فقط آن پیوندهایی که دارای گشتاور دو قطبی هستند، قادر به جذب انرژی مادون قرمز خواهند بود. پیوندهای متقارن ، مثلا پیوند موجود در H2 و Cl2 ، اشعه مادون قرمز را جذب نمی‌کنند. یک پیوند باید خصلت یک دوقطبی الکتریکی را از خود بروز دهد که این دوقطبی با همان فرکانس اشعه ورودی متغیر است تا انتقال انرژی صورت پذیرد. بنابراین پیوندهای متقارن در مادون قرمز جذب نمی‌دهد.
اکثر پیوندهایی که چنین پدیده‌ای را دارند، پیوندهای موجود در آلکنهای متقارن و در آلکینهای متقارن هستند.
موارد استفاده از طیف مادون قرمز
چون هر پیوند دارای فرکانس ارتعاشی طبیعی خاص است و نیز یک پیوند بخصوص در دو مولکول مختلف در دو محیط متفاوت قرار داشته بنابراین هیچگاه دو مولکول با ساختمان متفاوت جذب مادون قرمز یا به عبارت بهتر طیف مادون قرمز مشابهی نمی دهند. اگرچه ممکن است که بعضی از فرکانسهای جذب شده در دو مولکول مشابه باشند، اما هیچگاه دو مولکول مختلف طیف مادون قرمز کاملاً یکسانی را نخواهند داشت. بنابراین طیف مادون قرمز را می تواند مانند اثر انگشت در انسان برای شناسایی مولکولها به کار گرفت. با مقایسه طیف مادون قرمز دو ماده که تصور می روند مشابه باشند می توان پی برد که آیا واقعاً آنها یکی هستند یا نه. اگر تمام جذبها در طیف دو مولکول بر یکدیگر منطبق شوند آن وقت به احتمال قریب به یقین دو ماده یکسان هستند.
کاربرد دوم طیف مادون قرمز که مهمتر از اولی می باشد این است که طیف مزبور اطلاعاتی راجع به ساختمان یک مولکول می دهد. جذبهای مربوط به هر پیوند c=o, c=N c-o,c-c,c-x در بخش کوچکی از ناحیه 3000±150cm-1 قرار داشته باشد تقریباً همیشه نشان دهنده وجود اتصال C-H در مولکول است و اگر جذبی در 1700±100cm-1 واقع شود معمولاً مربوط به اتصال c=o در مولکولها است.
معرفی چند کمیت
: عدد موجی یبک جذبی
واحد k = ثابت نیروی پیوند
C = سرعت نور
از معادله فوق و اندازه گیری های مادون قرمز ،امکان تعیین k برای انواع مختلف پیوندهای شیمیایی فراهم می شود .
عوامل موثر:
تاثیر نوع پیوند: ، پیوندهای سه گانه قویتر از پیوندهای دو گانه یا ساده بوده و دارای فرکانس ارتعاشی بالاتر هستند
C≡C > C═C > C─C
تاثیر جرم اتمها: هر قدر جرم اتمهای متصل به کربن فزونی یابد، کمیت افزایش یافته و فرکانس ارتعاشی کاهش می یابد.
C─H > C─C > C─O > C─Cl > C─Br > C─I
تاثیر نوع حرکت :
حرکت خمشی راحت تر از حرکت کششی صورت می‌پذیرد و ثابت نیروی K برای آن کوچکتر است.
جانمونه ای: . شیشه و پلاستیکها بشدت ، نور سرتاسر ناحیه مادون قرمز طیف را جذب می‌کنند. سلولها باید از مواد یونی ساخته شده باشند، (مثل کلرور سدیم یا برمورپتاسیم).
مایع: یک قطره از یک ترکیب آلی مایع بین یک زوج از صفحات صیقل یافته - فشردن صفحات به ملایمت- نتیجه لایه نازکی از مایع بین آن دو صفحه
جامد: مخلوط کردن نمونه جامد کاملا پودر شده با برمورپتاسیم پودری - تحت فشار قرار دادن مخلوط- برمورپتاسیم ذوب و ترکیب به‌صورت ماتریس- عیب: برمورپتاسیم ، جاذب آب
اجزای دستگاه: منبع تابش-مسیر تابش و مونوکروماتور-آشکارساز یا ترانسدیوسر-ثبت کننده
کاربردآنالیز FTIR:
شناسائی کیفی و کمی ترکیبات آلی حاوی نانوذرات، تعیین نوع گروه عاملی و پیوندهای موجود در مولکولهای آن- تعیین مقادیر بسیار کم یون هیدروژن فسفات در هیدروکسی آپاتیت- آنالیز برخی داروهای حاوی نانو ذرات-اندازه گیری مقدار روغن در آب با استفاده از دستگاه طیف سنجی مادون قرمز-تعیین کمی آب پروتئینها، چربیهادر محصولات کشاورزی مواد خوراکی ، نفت وصنایع شیمیایی-تعیین ساختارگونه ها آلی وزیست شیمیایی-تجزیه مینرالی مواد-تشخیص سرطان با استفاده از طیف سنجی مادون قرمز-بررسی تغییرات شیمیایی درپلیمرها
