IR spektrometer

Fra Wikipedia, den frie encyklopædi

Sproget i denne artikel er af lav kvalitet på grund af stavefejl, grammatikfejl eller uklare formuleringer. Artiklen bør revideres eller rettes kraftigt op.

IR-spektrometer, også kaldet et spektrofotometer, findes i to forskellige former et dispersivt spektrometer og Fourier transform spektrometer. Her vil et dispersivt spektrometer blive beskrevet.

Et spektrofotometer kan optage et spektre over faste og flydende stoffer, men ikke gasser. Ved faste stoffer blander man en lille smule med kaliumbromid og presser det sammen under højt tryk til en pille, der sættes ind i spektrofotometret. Under det høje tryk smelter kaliumbromiden og lukker herved stoffet inde. Den eneste ulempe ved kaliumbromid-pillen er, at kaliumbromid let optager vand, som så kan gå ind og utydeliggører spektret.

En anden mulighed for faste stoffer er at opløse det og behandle det som en væske. Ved væsker udtager man en lille smule med et kapillarrør og placerer det på en saltplade af enten natriumchlorid eller –bromid. En lignende saltplade skubbes indover, så der mellem de to plader er en tynd film af væsken. Disse saltplader er let opløselige i vand, så man skal sørge for, at de ikke kommer i kontakt med det, da det ellers vil give forstyrrelser i spektret. De to saltplader med væsken imellem sættes herefter ind i spektrofotometret og spektret bliver optaget.

Arbejder man med et meget flygtigt eller giftigt stof, kan man sprøjte det ind mellem to saltplader med en sprøjte. Mellem de to plader er der en lille rende som væsken kan flyde i. Prøven indsættes nu i spektrofotometret, hvor det bestråles med infrarøde bølger. Bølgerne udsendes af en varm wire i en stråle, der deles af et spejl i to parallelle stråler med samme intensitet. Den ene stråle passerer igennem prøven, imens den anden blot passerer igennem en pille eller plade af salt, eller opløsningsmidlet. Den sidste stråle bruges som reference, i det man kan trække disse absorptioner fra spektret over prøven, og dermed korrigere for den brugte salt eller opløsningsmiddel samt de infrarøde aktive forbindelser i luften. Her efter sendes strålerne ind igennem monochromatoren, der spreder strålerne ud i kontinuerte frekvensspektre af infrarødt lys. Fra monochromatoren sendes de spredte stråler skiftevis af sted til en diffraction grating. Dette sker ved hjælp af et hurtigt roterende objekt, en beam chopper.

The diffraction grating roterer langsomt og varierer herved bølgelængden og frekvensen af lyset, der sendes videre til ’the termocouple’. I gamle spektrofotometre er ’the diffraction grating’ en prisme.

Termokobleren registrer forholdet mellem intensiteterne i strålen fra prøven og fra referencen, hvorved den kan afgøre hvilke frekvenser af det infrarøde lys, der er blevet absorberet af prøven eller blot er gået igennem den. Slutteligt forstærkes signalet fra termokobleren inden spektret tegnes af recorderen. Molekylernes atomer kan vibrere på flere forskellige måder, hvilket er årsagen til de mange forskellige absorptionsfrekvenser. De forskellige funktionelle grupper giver ophav til bånd ved karakteristiske frekvenser.

[redigér] Vibrationsformer

De to enkleste former for vibration er stræk og bøj. Ved stræk sker vibrationen langs bindingen mellem to atomer, imens der ved bøjning indgår tre atomer, hvor det ene er centreret, imens de to andre atomer bøjer imod hinanden(Se Figur 1). Af disse to vibrationsformer forekommer stræk ved højere frekvenser end bøj og hermed også i et højere energiniveau.

Billede:IRstrækboj.PNG Figur 1 Stræk og bøj vibrationer

De mere komplicerede former for vibrationer omfatter scissoring, rocking, wagging og twisting. Ved scissoring bevæger de to yderstillede atomer sig modsat af hinanden i planet, hvor de ved rocking følges ad i en rokkende bevægelse i planet. Ved wagging og twisting bevæger atomerne sig ud af planet. For wagging sker dette i samme retning, hvor det ved twisting sker i hver sin retning, således at molekylet bliver vredet omkring de pågældende bindinger.

I grupper af atomer på tre eller derover, hvor minimum to af atomerne er identiske, kan der ske en yderligere opdeling af vibrationsformen stræk, idet der kan være tale om symmetrisk og asymmetrisk stræk. Her ligger de asymmetriske stræk ved en højere frekvens end de symmetriske stræk.

Alle de former for vibrationer, der er blevet omtalt ind til nu, er det man kalder for fundamental absorption, og kommer fra en energi forøgelse fra grundtilstanden til det laveste energi niveau herefter.