پیش از شروع به آموزش تفسیر طیف IR بایستی با تابش IR یا همان مادن قرمز (فروسرخ) آشنا شویم. محدوده طول موج مربوط به این تابش ها از 2.5 تا 15.4 میکرو متر بوده و این متناظر با 650 تا
4000 (بخوانید بر سانتی متر) می باشد.
در این محدوده طول موج، تابش باعث ایجاد تغییراتی در مولکول ها می شود. همانطور که می دانید، هر محدوده از تابش های الکترومغناطیس، تاثیر خاصی بر مولکول ها دارد. در محدوده IR این تاثیر به صورت تغییر در حالت پیوند های شیمیایی بین اتم ها رخ می دهد.
نکته مهم اینجاست که تابش های محدوده IR صرفا بر پیوند هایی اثر گذار است که قطبی باشند. مثلا مولکول هیدروژن () در این محدوده هیچ پرتویی را جذب نمی کند. همچنین مولکول نیتروژن (
) نیز در این محدوده هیچ جذبی ندارد.
اما پیوند های قطبی مثل ،
و… که در آن ها یک ممان دو قطبی هر چند ضعیف وجود داشته دارد؛ حتما جذب دیده می شود. پس اولین و مهمترین نکته این است که هر پیوند دوقطبی در محدوده IR جذب دارد و مشخصا هیچ پیوند ناقطبی (متقارن) در این محدوده جذب نخواهد داشت.
وقتی که تابش توسط پیوند جذب می شود، تغییری در حالت پیوند رخ می دهد که این تغییر می تواند به چهار شکل مختلف خودش را نشان دهد:
1_ ممکن است طول پیوند تغییر کند. در این وضعیت، پیوند شیمیایی مانند یک فنر به ارتعاش در می آید و به طور پیوسته به ارتعاش در می آید؛ این کشش می تواند متقارن و یا نامتقارن باشد.
2_ ممکن است زاویه پیوند تغییر کند. این تغییر به صورت بزرگ و کوچک شدن مداوم زاویه پیوندی خودش را نشان می دهد.
3_ ممکن است پیوند به یک سمت خم شود (در داخل صفحه ای که حضور دارد).
4_ ممکن است پیوند در دو جهت خم شود (در جهت خارج صفحه ای که حضور دارد).
هر یک از این رخداد ها در محدوده خاصی از طول موج ها رخ می دهد و محدوده مشخصی دارد. تا به اینجای کار با کلیت پدیده هایی که در ایجاد یک طیف IR دخیل است آشنا شده اید و حالا زمان آن است تا با انواع نمونه ها و روش های نمونه سازی آشنا شوید.
کلیت فرآیند نمونه سازی شامل ایجاد یک قرص از جنس پتاسیم برمید، سدیم کلرید و… است که نمونه شما در ساختن قرص به کار رفته و یا پس از ساخته شدن آن به قرض اضافه شده است. این قرص با استفاده از یک دستگاه مکانیکی ساده و تحت فشار به صورت یک قرص با ضخامت بسیار کم ساخته می شود.
ساخت قرص برای طیف سنجی IR
در مورد مایعات معمولا از روش قرص پتاسیم کلرید و یا پتاسیم برمید استفاده می شود. ابتدا توسط یک دستگاه مکانیکی ساده قرص بسیار نازکی از جنس نمک ساخته می شود و بعد یک قطره از نمونه مایع بر رو آن قرار می گیرد و طیف سنجی از آن انجام می شود.
در مورد جامدات می توان به سه روش عمل کرد:
1_ می توان از خود ماده جامد در ایجاد قرص استفاده کرد. به این صورت که در هنگام ساختن قرص، مقدار بسیار کمی از نمونه نیز به پتاسیم برمید اضافه می شود و سپس قرص ساخته می شود.
2_ می توان ابتدا نمونه را در روغن معدنی نوجول حل کرد و سپس آن را روی قرص پیش ساخته پتاسیم برمید قرار داد.
3_ می توان از کربن تترا کلرید به عنوان حلال استفاده کرد.
پس از ساختن قرص آن را در دستگاه در محل مخصوص آن قرار می دهند و سپس طیف سنجی در کمتر از 30 ثانیه انجام می شود و طیفی به شکل زیر به شما تحویل داده می شود. اما سوال اینجاست که در این طیف به دنبال چه چیزی هستیم؟
نمونه یک طیف IR
هر یک از نواحی که به صورت یک پیک نشان داده شده است دارای یک معنی خاص می باشد. هر یک از این خطوط نشان دهنده یک جذب نور فروسرخ می باشد و قابل تفسیر است. البته در میان این پیک های معنا دار، تعداد زیادی پیک های تداخلی و یا پس زمینه نیز وجود دارد که قابل تفسیر نبوده و به کار نمی آید.
اما خوبی این گونه طیف ها این است که همه پیک ها برای ما مهم نیستند و فقط با یک سری پیک های شاخص کار داریم.
تا به اینجا با مبانی مهم و اولیه شناسایی طیف های IR آشنا شدید و این آمادگی را دارید که وارد بحث تحلیل و تفسیر طیف ها شوید. در مقالات بعدی به بررسی طیف های IR پرداخته و با ارائه مثال های مختلف به بحث ادامه خواهیم داد.
