Quang phổ hồng ngoại (quang phổ IR hay quang phổ rung động) liên quan đến sự tương tác của bức xạ hồng ngoại với vật chất. Nó bao gồm một loạt các kỹ thuật, chủ yếu dựa trên quang phổ hấp thụ. Như với tất cả các kỹ thuật quang phổ, nó có thể được sử dụng để xác định và nghiên cứu hóa chất. Các mẫu có thể là rắn, lỏng, hoặc khí. Phương pháp hay kỹ thuật quang phổ hồng ngoại được thực hiện với dụng cụ được gọi là hồng ngoại (hoặc quang phổ kế) để tạo ra phổ hồng ngoại. Phổ hồng ngoại là một đồ thị hấp thụ ánh sáng hồng ngoại (hoặc độ truyền) trên trục thẳng đứng so với tần số hoặc bước sóng trên trục ngang. Các đơn vị tiêu biểu của tần số được sử dụng trong phổ hồng ngoại là các centimet lẫn nhau (đôi khi được gọi là số sóng), với ký hiệu cm-1. Các đơn vị bước sóng IR thường được đưa ra trong micromet (trước đây gọi là “microns”), ký hiệu μm, có liên quan đến số sóng theo một cách tương ứng. Một dụng cụ thí nghiệm thông dụng sử dụng kỹ thuật này là quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR). Hai chiều IR cũng có thể được thảo luận dưới đây.
Phần hồng ngoại của phổ điện từ thường được chia thành ba vùng; gần, giữa và xa hồng ngoại, được đặt tên theo quan hệ của chúng với phổ nhìn thấy. Năng lượng cao gần IR, khoảng 14000-4000 cm-1 (bước sóng 0.8-2.5 micromet) có thể kích thích sự rung động âm thanh hoặc âm thanh. Ánh sáng giữa hồng ngoại, khoảng 4000-400 cm-1 (2,5-25 μm) có thể được sử dụng để nghiên cứu các rung động cơ bản và cấu trúc quay-rung. Các hồng ngoại xa, khoảng 400-10 cm-1 (25-1000 μm), nằm gần khu vực vi sóng, có năng lượng thấp và có thể được sử dụng cho quang phổ quay. Tên và phân loại của các tiểu vùng này là các quy ước, và chỉ dựa trên các thuộc tính phân tử hoặc điện từ tương đối lỏng lẻo.
Lý thuyết
Mẫu của một IR spec. đọc hiểu; cái này là từ bromomethane (CH3Br), cho thấy các đỉnh núi khoảng 3000, 1300 và 1000 cm-1 (trên trục ngang).
Phổ hồng ngoại khai thác thực tế là các phân tử hấp thụ các tần số đặc trưng của cấu trúc của chúng. Sự hấp thụ này xảy ra ở tần số cộng hưởng, nghĩa là tần số bức xạ hấp thụ khớp với tần số rung động. Năng lượng bị ảnh hưởng bởi hình dạng của các bề mặt năng lượng tiềm năng phân tử, khối lượng các nguyên tử, và liên kết vibronic liên quan.
Hoạt hình 3D của việc kéo dài đối xứng của các liên kết C-H của bromomethane
Cụ thể, trong trường hợp Born-Oppenheimer và xấp xỉ hài hòa, tức là khi Hamiltonian phân tử tương ứng với trạng thái nền điện tử có thể được xấp xỉ bởi dao động điều hòa ở khu vực lân cận của hình học phân tử cân bằng, các tần số cộng hưởng được kết hợp với các chế độ thông thường tương ứng với bề mặt năng lượng mặt đất điện tử phân tử có tiềm năng. Các tần số cộng hưởng cũng liên quan đến cường độ của liên kết và khối lượng của các nguyên tử ở hai đầu của nó. Do đó, tần số rung động được kết hợp với một kiểu chuyển động thông thường và một loại liên kết cụ thể