کتاب طیف سنجی مادون قرمز: اصول و کاربردها

اهداف یادگیری

درک ماهیت تابش الکترومغناطیسی.

تعیین فرکانس، طول موج، عدد موج و تغییر انرژی حاصل از یک انتقال IR.

پی بردن به عوامل کنترل کننده شدت نوارها در یک طیف IR.

پیش سنجی تعداد مدهای ارتعاشی اصلی و بنیادی یک مولکول.

پی بردن به اثر ثابت نیرو و جرم کاهش یافته در فرکانس نوار ارتعاش.

پی بردن به مدهای ارتعاشی ممکن.

تشخیص عواملی که باعث پیچیده تر شدن یک طیف IR می‌شود.

طیف سنجی IR یقیناً یکی از تکنیک‌های مهم تجزیه‌ای قابل دسترس برای دانشمندان امروزی است. یکی از بزرگ‌ترین مزایای طیف سنجی IR این است که به طور موثری هر نمونه را تقریباً در هر حالتی می‌توان مطالعه کرد. مایعات، محلول‌ها، خمیرها، پودرها، فیلم‌ها، فیبرها، گازها و سطوح همگی می‌توان به وسیله تکنیک نمونه برداری صحیحی مطالعه کرد. بهبود تجهیزات دستگاهی، باعث شده است که یک سری دستگاه‌های حساس پیشرفته برای مطالعه نمونه‌های قابل بر هم کنش بوجود آید. طیف سنج‌های IR از سال 1940 به صورت تجاری قابل دسترس است. زمانی دستگاه‌ها با منشورهایی که به عنوان تفکیک کننده عمل می‌کردند، کار می‌کرد، اما بعد از آن در اواسط 1950 توری‌ها  به عنوان ابزارهای تفکیک معرفی شدند. با این وجود بیشترین پیشرفت‌ها در اثر معرفی طیف سنج‌های تبدیل فوریه بوجود آمد.

در این دستگاه، با استفاده از بکارگیری یک تداخل سنج و انجام محاسبات ریاضی دقیق، تبدیل فوریه به کار گرفته می‌شود. طیف سنجی تبدیل فوریه IR (FTIR)، به طور موثری کیفیت طیف‌های IR را بهبود بخشیده است و همچنین زمان لازم برای بدست آوردن داده‌ها را نیز کاهش داده است. علاوه بر این پیشرفت‌های چشمگیر روزانه در عرصه کامپیوتر، گام‌های بلندی در پیشرفت طیف سنجی IR برداشته است.

طیف سنجی IR تکنیکی است که بر پایه ارتعاش اتم‌ها در یک مولکول بنا نهاده شده است. یک طیف IR معمولاً به وسیله عبور دادن تابش IR از یک نمونه و تعیین کاهش تابش جذب شده از یک انرژی معین بدست می‌آید. انرژی که در آن در یک طیف جذبی ظاهر می‌شود متناظر با فرکانس ارتعاشی قسمتی از مولکول‌های نمونه هستند در این بخش از مقدمه ایده‌های اساسی و تعاریف مربوط به طیف سنجی IR توصیف خواهد شد. انواع ارتعاشات مولکول‌ها در این بخش توضیح داده خواهد شد، چرا که این موارد برای تفسیر طیفی IR مهم است. در این بخش بعضی اطلاعات که دانستن آن‌ها ضروری است، ارائه خواهد شد.

بخش بعدی چگونگی تولید یک طیف IR توسط دستگاه طیف سنجی IR را توضیح خواهد داد.

بعد از مطالعه بخش 2، انتخاب یک روش نمونه برداری مناسب، و علاوه بر آن ثبت طیف یک نمونه امکان پذیر خواهد بود.

عمل نمونه برداری بستگی زیادی به نوع نمونهٔ مورد مطالعه دارد، به طور مثال بستگی به این دارد که آیا نمونه مایع یا گاز است. همچنین بخش 2 طرح کلی در مورد تکنیک‌های نمونه برداری قابل دسترس را ارائه می‌دهد. بخش3، ما را در درک اطلاعات بدست آمده از یک طیف IR برای تفسیر یک طیف، کمک خواهد کرد. از آنجایی که امروزه طیف سنجی IR در بیشتر متون شیمی مورد استفاده قرار می‌گیرد، بیشتر کاربردهای رایج IR در بخش‌های 4-8 بررسی خواهد شد. این بخش‌ها در مورد اینکه چگونه با یک مسئله تجزیه‌ای در یک زمینه خاص روبرو شویم، راهنمایی خواهد داد. این کاربردها به بخش‌های جداگانهٔ مولکول‌های آلی، معدنی، پلی‌مرها، کاربردهای زیستی و صنعتی تقسیم شده است. البته این کتاب، بررسی جامعی را در هر زمینه ارائه نمی‌دهد. با این وجود یک مرور کلی در مورد روش‌های اتخاذ شده، در طول مرجع‌های مناسب قابل دسترس در متون شیمی برای هر یک از این بخش‌ها، داده شده است.