¿Qué es la instrumentación de espectroscopía IR?

La espectroscopía infrarroja (IR) se usa para analizar moléculas. Hay muchos tipos de espectroscopía que se utilizan para determinar diferentes propiedades y características de una molécula. La instrumentación de espectroscopía IR se utiliza para dilucidar qué grupos están presentes en una muestra.

La banda de radiación IR comprende longitudes de onda de 800-1,000,000 nanómetros. Esta luz es invisible para el ojo humano, aunque los efectos de la radiación IR se sienten como calor. El rango de radiación utilizado en la instrumentación de espectroscopía IR es de 2,500-16,000 nanómetros. Este rango se llama región de frecuencia de grupo.

Se puede hacer que los enlaces químicos en una molécula se estiren, doblen o tuerzan cuando se exponen a la radiación IR. Esto ocurre en una longitud de onda que es única para cada enlace y cada tipo de vibración. Por lo tanto, la presencia de un enlace específico se caracteriza en un espectro IR por la absorción de radiación en un conjunto discreto de longitudes de onda.

La instrumentación de espectroscopía IR convencional requiere una fuente de radiación, un contenedor para la muestra y sensores IR para detectar qué longitudes de onda han pasado a través de la muestra. El espectrómetro IR tradicional se llama espectrómetro de rejilla dispersivo. Esto funciona dividiendo la radiación de la fuente IR en dos corrientes, con una corriente que pasa a través de la muestra y la otra que se usa como control. El espectrómetro compara la absorción relativa del control y la muestra para calcular la absorción relativa para cada longitud de onda.

La fuente IR generalmente es un sólido que se ha calentado a más de 2,700 grados Fahrenheit (aproximadamente 1,500 grados Celsius). Las fuentes incluyen cables o filamentos eléctricos enrollados, carburo de silicio y óxido de metales de tierras raras. La muestra puede ser sólida, líquida o gaseosa. También puede estar en solución líquida, pero en este estado, se debe tener cuidado de distinguir entre las absorciones por el solvente y las absorciones por la muestra disuelta.

A finales del siglo XX y principios del siglo XXI se observaron muchos avances en la instrumentación de espectroscopía IR. El análisis de los espectros IR, originalmente realizado manualmente, se hizo computarizado. Los espectrómetros IR de transformada de Fourier (FTIR) ofrecieron resultados mucho más precisos, precisos y sensibles que la tecnología IR de rejilla dispersiva.

En la práctica, las presencias de grupos químicos en una molécula se determinan mediante un proceso de eliminación. Por ejemplo, la absorción en un conjunto particular de longitudes de onda implica la presencia de un doble enlace carbono-oxígeno, lo que significa que el compuesto podría contener un rango de grupos orgánicos. La absorción adicional a otra longitud de onda sugiere que también hay un enlace simple carbono-oxígeno, lo que significa que la muestra contiene un grupo carboxílico (-CO ₂ -). La presencia de al menos un grupo de ácido carboxílico (-CO2 _- H) se confirmaría si se observa la absorción a una longitud de onda correspondiente a un grupo hidroxilo (-OH).