ИК-спектроскопия и ИК-Фурье-спектроскопия: как работает ИК-Фурье-спектрометр и ИК-Фурье-анализ

Jan 08, 2024

Заполните форму ниже, и мы вышлем вам по электронной почте PDF-версию книги «ИК-спектроскопия и FTIR-спектроскопия: как работает FTIR-спектрометр и FTIR-анализ»

Заполните форму ниже, чтобы разблокировать доступ ко ВСЕМ аудиостатьям.

Инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье (FTIR) сегодня является чрезвычайно популярным методом благодаря уникальному сочетанию чувствительности, гибкости, специфичности и надежности. Способный работать с твердыми, жидкими и газообразными аналитами, он стал одним из наиболее широко применяемых аналитических инструментальных методов в науке. Хотя существует ряд известных ограничений FTIR, таких как относительная непереносимость воды и чувствительность к физическим свойствам аналитической матрицы, он, тем не менее, чрезвычайно популярен и широко используется в таких разнообразных отраслях, как производство продуктов питания и напитков,1 в химической, инженерной, экологической2, фармацевтической3 и биомассе4, а также в клинических условиях.5 Подходящие формы приборов теперь включают как настольные, портативные, так и онлайновые устройства реального времени.

Что такое ИК-спектроскопия?

Что такое FTIR-спектроскопия и в чем разница между FTIR и IR-спектроскопией?

Как работает FTIR?

FTIR-анализ и сбор данных FTIR

Как интерпретировать ИК-спектр и диаграмму ИК-спектра ИК-спектра

Преимущества, недостатки и применение спектроскопии среднего и ближнего ИК/FTIR спектра.

Приложения FTIR – настоящее и будущее

Человеческий глаз может видеть лишь небольшую часть гораздо более широкого спектра электромагнитного излучения (рис. 1). На стороне высоких энергий видимого спектра находится ультрафиолетовая (УФ) область, а на стороне более низких энергий — инфракрасная (ИК). ИК-области, наиболее полезные для анализа органических соединений, обычно имеют длину волны от 2500 до 16 000 нм. Дальний, средний и ближний ИК-диапазон (NIR) включены в понятие «молекулярная спектроскопия».

ИК-спектроскопия — это исследование взаимодействия ИК-света с веществом, при котором ИК-свет характеризуется диапазоном волновых чисел от 12 800 до 10 см-1. Исторически сложилось так, что ИК обычно описывается как «волновое число», где любое волновое число обратно пропорционально его длине волны. Таким образом, более короткая длина волны будет иметь большее волновое число, имея в виду тот факт, что на заданное расстояние сможет поместиться больше волн. Дальний ИК-диапазон обычно определяется как излучение от 500 до 20 см-1, средний ИК-излучение от 4000 до 500 см-1, а ближний ИК-диапазон обычно от ~ 10 000 до 4 000 см-1.

Инфракрасный свет поглощается молекулами на определенных частотах в зависимости от молекулярных связей между атомами и типов атомов, присутствующих на концах связей. Энергии фотонов в ИК-диапазоне вызывают колебательное возбуждение ковалентно связанных атомов. Часто считается, что эти ковалентные связи действуют как жесткие пружины, которые могут растягиваться, сгибаться, вращаться и ножничать (рис. 2). Излучение среднего ИК-диапазона с более высокой энергией возбуждает фундаментальные колебания, когда энергия поглощается молекулами, переводя их из основного состояния в первое колебательное состояние. Напротив, БИК-спектроскопия состоит из комбинаций полос «обертонов», возникающих из этих фундаментальных колебаний. Читателю также предлагается ознакомиться с полезными дополнительными вводными материалами, которые можно получить в Королевском химическом обществе.

Рисунок 2: Анимация, показывающая трехмерные движения, которые могут происходить для молекулярных атомных связей при возбуждении ИК-светом. Эти движения вызывают наблюдаемые нами полосы ИК-спектрального поглощения. Кредит: Взято с YouTube https://www.youtube.com/watch?v=0S_bt3JI150.

Разница между IR и FTIR заключается в том, что последний строится на основе интерферограммы в качестве необработанного сигнала. Это представляет интенсивность света как функцию положения зеркала внутри интерферометра, а не как функцию длины волны (как это происходит в дисперсионных приборах). Это «ФТ». Сигнал сначала должен быть преобразован Фурье (FT), чтобы получить интенсивность как функцию волнового числа.