Infrapunaspektroskoopia: erinevus redaktsioonide vahel

P
parandasin skripti abil kriipsud + Koondasin skripti abil viited
P (Robot: muudetud 25 intervikilinki, mis on nüüd andmekogus Wikidata)
P (parandasin skripti abil kriipsud + Koondasin skripti abil viited)
'''Infrapunaspektroskoopia''' ehk '''infrapunane spektroskoopia''' ehk lühemalt '''IP-spektroskoopia''' on [[spektroskoopia]] liik, mis tegeleb [[elektromagnetkiirgus]]ega [[infrapunane kiirgus|infrapunases lainealas]], valgusega, mille [[lainepikkus]] on suurem ja sagedus väiksem kui [[nähtav valgus|nähtaval valgusel]] ning hõlmab mitmeid spektroskoopilisi meetodeid, millest enamik põhinevad [[absorptsioon spektroskoopia|absorbrtsiooni spektroskoopial]]. Infrapunane spektroskoopia on kasutusel keemiliste ühendite uurimiseks ja identifitseerimiseks.
 
Infrapunase elektromagnetkiirguse laineala jaotub kolmeks: lähi-, kesk- ja kauginfrapunane, vastavalt nende suhtele nähtava valguse spektrialaga. Kõrgema energiaga lähi-IP, lainepikkusega 0,8–2,5 μm ([[lainearv]]uga 14 000–4 000 cm<sup>−1</sup>), on suuteline määrama [[oobertoon]] ja [[harmooniline võnkumine|harmoonilisi võnkumisi]]. Keskinfrapunane kiirgus, lainepikkusega 2,5–25 μm (lainearv 4000–400 cm<sup>-1−1</sup>), on kasutusel fundamentaalsete [[vibratsioon]]ide ja rotatsioon-vibratsioon struktuuri uurimisel. Kauginfrapunast kiirgust, mille lainepikkus (vahemik 25–100 μm, lainearv 400–10 cm<sup>-1−1</sup>) jääb [[mikrolaineala]]st madalamaks, võib kasutada [[mikrolainete spektroskoopia]]s. Vastavate elektromagnetkiirguse piirkondade nimed on kokkuleppelised ning ainult kaudselt seotud vastavate kiirguste molekulaarsete ja elektromagnetiliste omadustega.
 
== Teooria ==
=== Vibratsiooniliste võnkumiste arv ===
 
Et vibratsiooniline võnkumine oleks infrapuna-aktiivne, see tähendab, eristuma intensiivsusega taust-spektrist, peab vastav võnkumine olema seostatud [[dipoolmoment|dipooli]] muutusega. Püsiv dipoolmoment ei ole vajalik selleks, et võnkumine oleks IP-aktiivne.<ref name="Paula" />
Molekulidel on mitmeid võimalusi võnkuda, millest igaüht nimetatakse vibratsiooniliseks võnkumiseks. Lineaarne N arvust aatomist koosnev molekul võib võnkuda 3N-5 eri moel. Mittelineaarse molekuli puhul on vibratsiooniliste võnkumiste arv võrdne 3N-6. Näiteks lineaarne CO<sub>2</sub> molekul võib võnkuda 3*3-53–5= 4 eri moel.
 
Kaheaatomiliste molekulide korral eksisteerib ainult üks vibratsiooniline võnkumine. Juhul, kui binaarne molekul on sümmeetriline, näiteks H<sub>2</sub>, siis on vastav võnkumine IP-inaktiivne, samas aga [[Raman spektroskoopia|Raman]]-aktiivne. Mittesümmeetrilise CO ainuke võnkumine on aga infrapuna-aktiivne. Suurematel molekulidel on võnkumiste arv suurem ja ka nende spekter vastavalt keerulisem.
Gaasiliste proovide mõõtmiseks on vajalik gaasiküvett ning väga pikk [[kiirtekanal]], mis kompenseerib proovi hõredust. Lihtsat klaasist 5–10 cm pikkust küvetti, mille mõlemal küljel on infrapunased aknad, on võimalik kasutada proovide mõõtmisel, mille kontsentratsioon ulatub mõnesaja ppm-ini. Gaasikontsentratsioonide mõõtmiseks alla selle võib kasutada [[White'i küvett|White’i küvetti]], milles infrapunane kiirgus koondatakse peeglite abil läbi gaasi. White’i gaasiküvette on saadaval kiirtekanaliga poolest meetrist kuni sadade meetriteni.
 
Vedelaid proove on võimalik mõõta neid kahe soolaplaadi vahele surudes(sobivad infrapuna-inaktiivsed soolad mis vastavas lahustis ei lahustu). Optilise materjalina võib kasutada puhtaid leelismetall-halogeniidsooli, näiteks NaCl, KBr või CaF<sub>2</sub>, mis mõõtmisalas infrapunast kiirgust ei neela.<ref name="Har" />
 
Tahkeid proove võib mõõta mitmetel eri meetoditel. Näiteks võib tahkise purustada koos õlilaadse mullimisagendiga (tavaliselt [[Nujol]]). Saadud segust õhukese kihi kandmisel soolplaadile ning sellejärgsel mõõtmisel saadaksegi tahkise spekter. Lisaks võib tahkise koos spetsiaalse puhtusega soolaga (tavaliselt KBr) peenestada ning segu pressida läbipaistvaks tabletiks, läbi mille on võimalik spektrit mõõta. Kolmas tehnika, mida kasutatakse peamiselt [[polümeer]]ide mõõtmisel, on lahustada proov sobivas mittehügroskoopses [[lahusti]]s. Lahus kantakse soolaplaadile ning lahusti eemaldatakse aurutamisel. Sadestunud õhukesest tahkisest mõõdetakse seejärel spekter. Viimaks võib tahkisest lõigata mikroskoopilise lõigu (paksus 20–100 µm), läbi mille on võimalik spektrit mõõta. Viimane meetod sobib hästi degradeerunud polümeeride analüüsiks.
Infrapunases spektroskoopias on valentsvõnkumiste lainearv [[pöördvõrdeline sõltuvus|pöördvõrdeliselt sõltuv]] võnkuvate aatomite taandatud massidest ja [[võrdeline sõltuvus|võrdeliselt]] aatomitevahelise sideme tugevusest. Tänu sellele on samalaadsed võnkumised spektrites samas piirkonnas.
 
Kõige kõrgemasse võnkumiste lainealla jäävad vesiniku võnkumised. Vesinik-[[heteroaatom]] (näiteks N, O) võnkumised jäävad lainearvu vahemikku 4000–3200 cm<sup>-1−1</sup>. Ühendid, milles heteroaatomiga seotud vesinik võib moodustada [[vesinikside]]t, on vastav võnkumine välja venitatud üle mitmesaja pöördsentimeetri. Süsinikuga seotud vesinikvõnkumised on kitsamas lainearvude vahemikus (3200–2800 cm<sup>-1−1</sup>), kuid vastavad võnkumised on äärmiselt stabiilse lainearvuga.
 
Kolmiksideme võnkumised jäävad vahemikku 2300–2100 cm<sup>-1−1</sup> ning on madala intensiivsusega, mida kompenseerib vastava lainearvu vahemiku tühjus tüüpilises spektris.
 
Süsinikku sisaldavad kaksiksideme võnkumised on vahemikus 1800–1500 cm<sup>-1−1</sup>. Eriti suure tõlgendatava tähtsusega on C-O kaksiksideme võnkumine, mis on intensiivne, stabiilne ja eri ühenditüüpide eristamisel suure muutusega. C-C kaksikside on harva tõlgendatava tähtsusega.
 
Süsiniku ja heteroaatomite üksiksidemete võnkumised jäävad tavaliselt vahemikku 1500–900 cm<sup>-1−1</sup> ning vastavasse alasse jääb tavaliselt enim võnkumisi, mis ei ole tavaliselt üksteisest eristatavad, mistõttu vastavat ala kuni 600 cm<sup>-1−1</sup>-ni kutsutakse [[sõrmejäljeala]]ks (ehk nad on tõlgendamisel olulised vaid sama või sarnase struktuuriga aine spektriga võrdlusel).
 
Deformatsioonvõnkumiste lainearvu vahemik on kitsam, kui valentsvõnkumiste puhul(1500–400 cm<sup>-1−1</sup>), ning vastavate võnkumiste intensiivsus ja tõlgendatavuse olulisus on madalamad. Samas on nad siiski kasutusel eri struktuuriüksuste määramisel, näiteks jäävad [[aromaatne tsükkel|aromaatse tsükli]] deformatsioonvõnkumised vahemikku 1000–600 cm<sup>-1−1</sup> ning nende põhjal on lihtne määrata aromaatsust või asendajate positsiooni aromaatses tuumas.
 
== Infrapunane spektroskoopia kasutusalad ==
[[täielik sisepeegeldumine|Täieliku sisepeegeldumise]] IP spektroskoopias (ATR, HATR) on kasutusel tihedast optilisest materjalist [[monokristall]], mille pinnalt infrapunane kiirgus tagasi peegeldub. Proovi viimisel kristalli pinna lähedusse on aga võimalik proovi spekter mõõta. Vastav meetod on eriti populaarne, kuna ei vaja vedelike või tahkiste mõõtmisel eelnevat proovide töötlemist.
 
Samuti on võimalik infrapunase spektroskoopiaga määrata monokristalsel pinnal [[adsorptsioon|adsorbeerunud]] molekulide orientatsiooni ja koostist. Vastavad erimeetodid (SEIRAS, SNIFTIRS) põhinevad täielikul sisepeegeldumisel läbi õhukese kristallikihi, millele on adsorbeerunud soovitud ühend või segu. Võrreldes eri [[elektriline potentsiaal|potentsiaalidel]] mõõdetud spektreid omavahel, saadakse informatsiooni molekulide orientatsiooni muutuste kohta faasi piirpinnal.<ref name="Romann" />
 
== Viited ==
{{Viitedviited|allikad=
<ref name="Paula">{{cite book|last=Paula|first=Peter Atkins, Julio de|title=Elements of physical chemistry|year=2009|publisher=Oxford U.P|location=Oxford|isbn=978-0-19-922672-6|pages=459|edition=5th ed.}}</ref>
<ref name="Har">{{cite book|author = Laurence M. Harwood, Christopher J. Moody|title = Experimental organic chemistry: Principles and Practice|edition = Illustrated |page = 292|isbn=0632020172 |year=1989|publisher=Wiley-Blackwell}}</ref>
<ref name="Romann">{{cite book|author = Tavo Romann|title=Preparation and surface modification of bismuth thin film, porous, and microelectrode|year=2010|publisher=Tartu Ülikool|location=Tartu|isbn=978-9949-19-391-2.}}</ref>
 
}}
 
76 082

muudatust