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적외선 분광학 이론, 방법 및 용도
그 적외선 분광법 분자가 어떻게 적외선을 흡수하고 마지막으로 열로 변환 시키는가에 대한 연구입니다..
이 과정은 흡수, 방출 및 반사 측정의 3 가지 방법으로 분석 할 수 있습니다. 이 정밀도는 적외선 분광학을 오늘날의 과학자들이 이용할 수있는 가장 중요한 분석 기술 중 하나가되게합니다.
적외선 분광법의 가장 큰 장점 중 하나는 거의 모든 샘플이 거의 모든 주에서 연구 될 수 있다는 것입니다.
액체, 분말, 필름, 용액, 페이스트, 섬유, 기체 및 표면은 샘플링 기술을 적절하게 선택하여 검사 할 수 있습니다. 개선 된 계기의 결과로, 이전에는 다루기 어려운 샘플을 검사하기 위해 다양한 새로운 민감한 기술이 개발되었습니다.
적외선 분광학은 다른 많은 용도 및 용도 중에서도 고분자 제조에서 중합도를 측정하는 데 유용합니다. 특정 링크의 양 또는 특성의 변화는 시간 경과에 따른 특정 빈도를 측정하여 평가됩니다.
현대의 연구 장비는 관심 범위에 따라 초당 32 회 적외선 측정을 수행 할 수 있습니다..
다른 기술을 사용하여 동시 측정을 수행하면서 화학 반응 및 프로세스를보다 빠르고 정확하게 관찰 할 수 있습니다..
적외선 분광학 이론
유기 구조의 결정과 검증에있어 매우 중요한 도구는 4000 ~ 400 cm-1 (파수)의 주파수를 갖는 전자기 복사 (REM).
EM 방사선의 범주는 적외선 (IR) 방사선이라고하며, IR 분광학으로 알려진 유기 화학에 응용됩니다..
이 영역의 방사선은 유기 화합물의 원자 간 결합에 의해 흡수된다는 사실을 이용하여 유기 구조의 결정에 사용될 수있다.
서로 다른 환경에서의 화학 결합은 다양한 강도와 다양한 주파수를 흡수합니다. 따라서, IR 분광법은 흡수 정보를 수집하고 그것을 스펙트럼 형태로 분석하는 것을 포함한다.
적외선 복사 (피크 또는 신호)의 흡수가있는 주파수는 문제의 화합물 내의 링크와 직접적으로 연관 될 수 있습니다.
각각의 원자 간 링크가 여러 가지 다른 동작 (신축 또는 굽힘)으로 진동 할 수 있기 때문에 개별 링크가 둘 이상의 IR 주파수를 흡수 할 수 있습니다.
스트레치 흡수는 굽힘보다 강한 피크를 생성하는 경향이 있지만, 약한 벤딩 흡수는 유사한 유형의 결합 (예 : 방향족 치환)을 구별하는 데 유용 할 수 있습니다..
또한 대칭 진동이 IR 복사를 흡수하지 않는다는 점에 유의해야합니다. 예를 들어, 에틸렌 또는 에틸렌의 탄소 - 탄소 결합 중 어느 것도 IR 복사를 흡수하지 않습니다.
구조 결정의 도구 적 방법
핵 자기 공명 (NMR)
고주파 조사를 통한 원자핵의 여기. 원자의 분자 구조 및 연결성에 대한 광범위한 정보 제공.
적외선 분광법 (IR)
적외선을 조사하여 분자 진동을 일으키는 것으로 구성됩니다. 주로 특정 기능성 그룹의 유무에 대한 정보를 제공합니다.
질량 분광법
전자로 시료를 충돌시키고 그 결과 분자 조각을 검출합니다. 분자 질량과 원자의 연결성에 대한 정보 제공.
자외선 분광법 (UV)
분자에 자외선을 조사하여 높은 에너지 수준에서 전자를 촉진합니다. 공액 π 시스템과 이중 및 삼중 결합의 존재에 대한 정보 제공.
분광학
이것은 스펙트럼 정보의 연구입니다. 적외선을 조사한 후 특정 결합은 진동으로 더 빨리 반응합니다. 이 응답을 감지하고 스펙트럼이라고하는 시각적 표현으로 변환 할 수 있습니다..
스펙트럼 해석 과정
- 패턴 인식.
- 물리적 매개 변수와 패턴 연관.
- 가능한 의미를 식별, 즉 설명을 제시하십시오..
일단 스펙트럼이 얻어지면, 주요한 도전은 추상 또는 숨겨진 형태로 포함 된 정보를 추출하는 것이다.
이를 위해서는 특정 패턴의 인식, 이러한 패턴과 물리적 매개 변수의 연관성, 의미 있고 논리적 인 설명의 관점에서 이러한 패턴의 해석이 필요합니다..
전자기 스펙트럼
대부분의 유기 분광학은 전자기 에너지 또는 방사선을 물리적 자극으로 사용합니다. 전자기 에너지 (예 : 가시 광선)에는 검출 가능한 질량 성분이 없습니다. 즉 "순수한 에너지"라고 부를 수 있습니다..
헬륨 핵으로 구성된 알파 광선과 같은 다른 종류의 방사선은 검출 가능한 질량 성분을 가지므로 전자기 에너지로 분류 될 수 없습니다.
전자파 복사와 관련된 중요한 매개 변수는 다음과 같습니다.
• 에너지 (E) : 에너지는 주파수에 직접 비례하며 파장에 반비례합니다..
- 주파수 (μ)
- 파장 (λ)
- 등식 : E = hμ
진동 모드
- 공유 결합은 스트레칭, 로킹 및 가위 등 다양한 방식으로 진동 할 수 있습니다..
- 적외선 스펙트럼에서 가장 유용한 대역은 스트레칭 주파수에 해당합니다..
전송 대 흡수율
화학 물질 샘플이 IR LIGHT (적외선 방사광)의 작용에 노출되면 일부 주파수를 흡수하고 나머지는 투과시킬 수 있습니다. 광원의 일부는 광원으로 다시 반사 될 수 있습니다..
검출기는 송신 된 주파수를 검출하고, 그렇게함으로써 또한 흡수 된 주파수의 값을 나타낸다.
흡수 모드에서의 IR 스펙트럼
IR 스펙트럼은 기본적으로 전송 (또는 흡수) 강도 대 전송 (또는 흡수)의 강도 그래프입니다. 주파수는 x 축에 역 cm (wavenumbers) 단위로 나타나며 강도는 y 축과 백분율 단위로 표시됩니다. 그래프는 흡수 모드에서 스펙트럼을 보여줍니다 :
전송 모드에서의 IR 스펙트럼
그래프는 전송 모드의 스펙트럼을 보여줍니다. 이것은 가장 일반적으로 사용되는 표현이며 대부분의 화학 및 분광학 서적에서 발견됩니다..
용도 및 용도
적외선 분광법은 신뢰성 있고 간단한 기술이므로 유기 합성, 고분자 과학, 석유 화학 공학, 제약 산업 및 식품 분석에 널리 사용됩니다..
또한, FTIR 분광기는 크로마토 그래피로 위생 처리가 가능하기 때문에 화학 반응의 메커니즘과 불안정한 물질의 검출을 그러한 기기로 조사 할 수 있습니다.
일부 용도 및 응용 프로그램은 다음과 같습니다.
품질 관리
적외선 가스 분석기를 사용하여 온실과 성장 실에서 CO2 농도를 장기간 무인 측정하는 등의 품질 관리, 동적 측정 및 모니터링 어플리케이션에 사용됩니다.
법의학 분석
그것은 예를 들어 폴리머 분해의 확인과 같은 범죄 및 민사 사건의 법의학 분석에 사용됩니다. 취한 것으로 의심되는 운전자의 혈중 알코올 함량을 측정하는 데 사용할 수 있습니다..
절단 할 필요가없는 고체 시료의 분석
절단 할 필요없이 고체 샘플을 분석하는 유용한 방법은 ATR 또는 감쇠 된 전체 반사 분광법을 사용하는 것입니다. 이 방법을 사용하면 샘플이 단결정면에 밀착됩니다. 적외선은 유리를 통과하여 두 물질 사이의 계면에서만 시료와 상호 작용합니다.
안료 분석 및 식별
IR 분광학은 그림과 조명 된 원고와 같은 다른 미술품의 안료 분석 및 식별에 성공적으로 사용되었습니다.
식품 산업에서의 사용
적외선 분광학의 또 다른 중요한 응용 분야는 식품 산업에서 다양한 식품에서 다양한 화합물의 농도를 측정하는 것입니다.
정밀 연구
컴퓨터 필터링 기술의 향상과 결과 조작으로 솔루션의 샘플을 정확하게 측정 할 수 있습니다. 일부 악기는 수천 개의 저장된 기준 스펙트럼 저장소에서 어떤 물질이 측정되는지 자동으로 알려줍니다.
현장 시험
악기는 이제 작아서 현장 시험용으로도 운송 할 수 있습니다..
가스 누출
적외선 분광법은 DP-IR 및 EyeCGA와 같은 가스 누출 탐지 장치에도 사용됩니다. 이 장치는 천연 및 원유 가스 수송시 탄화수소 가스의 누출을 감지합니다..
공간에서 사용
NASA는 우주에서 다환 방향족 탄화수소를 추적하기 위해 적외선 분광기를 기반으로 한 최신 데이터베이스를 사용합니다..
과학자들에 따르면, 우주의 탄소 중 20 % 이상이 다환 방향족 탄화수소와 연관 될 수 있으며, 생명체 형성을위한 가능한 출발 물질.
다환 방향족 탄화수소는 빅뱅 직후에 형성되었을 것으로 보인다. 그들은 우주 전역에 널리 퍼져 있으며 새로운 항성과 외계 행성과 관련이 있습니다..
참고 문헌
- 낸시 버크 너 (2015) 마인드 터치. FTIR 분광기의 작동 원리 원본 주소 : mindtouch.com.
- Cortes (2006). IR 스펙트럼의 이론 및 해석. 피어슨 프렌 티스 홀. 검색 원본 : utdallas.edu.
- Barbara Stuart (2004). 적외선 분광법. 와일리 원본 주소 'kinetics.nsc.ru'.
- Wikipedia (2016). 적외선 분광법. 위키 백과, 무료 백과 사전. 원본 주소 'en.wikipedia.org'.