IR teori

Karakteristiske parametere for elektromagnetisk stråling

Energien, E,  i det elektromagnetiske spektrum er gitt ved sammenhengen mellom bølgelengde og frekvens;

E = hν = hc/λ h er Plancks konstant 6,6256x10-34 Js

Fart av stråling = c angis i meter per sekund m/s, c = λν  

Bølgelengde = λ angis i meter, m  

Frekvens = ν svingninger per sekund, angis i Hertz (Hz) = 1/s  

Bølgetall = 1/cm = 1/λ cm^-1, uttales resiprok centimeter

Nærinfraødt og infrarødt område

λ 780 nm 2,5 μm 50 μm

cm^-1 12800 4000 200

Hz 3,8*10^{^14} 1,2*10^{^14} 6*10^{^12}

Mest benyttet

λ 1,1 μm 2,5 μm 15 μm

cm^-1 10000 4000 670

Molekyler absorberer infrarød stråling med en gitt frekvens dersom det eksisterer en energiovergang, ΔE, i molekylet slik at  ΔE = hν. Overgangene som gir opphav til infrarød absorbsjon skyldes vibrasjoner i molekylet. Vibrasjonene skyldes den stadige konkuransen mellom frastøtningsskrefter mellom positive nabo-atomkjerner og negative elektroner i naboatomer, og tiltrekningskrefter mellom atomkjerner i et atom og elektronene i et annet. Molekylvibrasjonene må medføre en netto endring av molekylets dipolmoment. Dipolmoment er ubalanse i ladningsfordeling i molekylet.
I eksempelet med vann vil det elektronegative oksigenatomet trekke til seg elektroner slik at det oppstår en negativ ladning der. Ved de to hydrogenatomene vil ektrontettheten være lav slik at atomkjerneladningen gjør dette til den positivt ladede delen av vannmolekylet. Vannmolekylet er en permanent, kraftig dipol.

Vibrasjoner som gir opphav til infrarød absorbsjon kan deles i to typer:

• Strekkvibrasjoner langs en kovalent binding som ikke endrer bindingens vinkel.
• Deformasjonsvibrasjoner som medfører endring av bindingsvinklen.

Det skal mer energi til for å strekke en binding enn å bøye den. Absorbsjonbånd som skyldes strekkvibrasjoner opptrer derfor ved høyere bølgetall enn absorbsjonbånd som skyldes deformasjon av den samme bindingen.
Hookes lov sier at vibrasjonsfrekvensen for en binding øker når bindingsstyrken øker og når den reduserte massen av vibrasjonssystemet avtar:

ν = vibrasjonsfrekvens

k = konstant, relatert til bindingsstyrke

m₁, m₂ = massene til de to atomene som utgjør vibrasjonssystemet

m₁m₂/m₁+m₂ = redusert masse

Mer snop ? Sjå her :::>