Spektroskopi är en gren av vetenskapen som studerar hur organiska och oorganiska föreningar absorberar ljus (synlig strålning) för att skapa ett absorptionsspektrum. Infraröd (IR) analys är en spektroskopisk metod som är specifikt utformad för att studera kemiska reaktioner i IR-området. Fouriertransform-infraröd spektroskopi (FTIR) är en typ av IR-analys som använder infraröd strålning för att registrera molekylernas rörelser via datorbaserade program. Metoden bygger på den matematiska formel som kallas Fouriertransformation samt på ett konverteringssystem som kallas Michelson-interferometer.
De första IR-instrumenten kunde endast analysera spektra inom det begränsade området 600 till 4 000 våglängdsenheter, men många organiska föreningar ger upphov till våglängder utanför detta intervall. Dessutom kunde traditionell IR-analys bara detektera fasta ämnen, eftersom vatten normalt absorberas vid konventionella IR-mätningar. Framväxten av datorbaserade procedurer och FTIR-tekniken gjorde det möjligt att övervinna dessa begränsningar genom en exceptionellt snabb process. FTIR kan analysera många lösningar samtidigt, vilket gör tekniken användbar för flera olika typer av analyser. Den kan även detektera minimala spår av ett ämne, mäta lösningar med mycket låg koncentration samt hantera prover som innehåller vattenmolekyler.
FTIR är den senaste tekniken som använder IR för kvantitativ analys. Den används av organiska kemister för att bestämma komponenterna i organiska föreningar. De flesta organiska föreningar avslöjar sina karakteristiska egenskaper när de utsätts för infraröd strålning. Den exponerade föreningen avger energi (våglängd) som åskådliggörs i en graf som kallas spektrum.
Data som samlas in från FTIR-spektrometrar lagras i digitaliserad form i en dator, vilket gör dem lättillgängliga när som helst. En annan fördel med tekniken är möjligheten att addera eller subtrahera spektra från en lösning, vilket gör det mycket enkelt att få fram varje enskild komponents spektrum. Dessutom är FTIR-spektrometrar snabba, enkla att använda och ger mer exakta resultat jämfört med andra typer av spektrometrar.
Fouriertransformationen är en matematisk ekvation som omvandlar den spektrala signalen från tidsdomän till frekvensdomän. Dess verkningsmekanism baseras på modulationen i Michelson-interferometern.
Tidsdomän är en spektroskopisk metod som använder variationer med hög effekt, och det finns ingen optisk givare som klarar av att tolerera så höga frekvenser.
Michelson-interferometern modulerar de höga frekvenserna i tidsdomänen för att producera låga och mätbara frekvenser.
FTIR kan analysera många ämnen samtidigt, vilket gör tekniken tillämpbar för flera olika tester. Den kan detektera minimala spår av ett ämne, medan traditionell analys endast kan detektera ämnen med hög koncentration. FTIR kan dessutom mäta lösningar som innehåller vattenmolekyler – något som inte är möjligt med traditionell IR-analys, eftersom vatten där normalt absorberas.
Ett spektrum är grafen som visar hur föreningar rör sig när de genomgår en reaktion som involverar infraröd strålning. Föreningens rörelse är i själva verket en vibration som resulterar i utsläpp av energi, mätt i våglängder eller vågtal. Absorptionsspektrumet är alltså en grafisk plott av våglängden mot en stråle av strålning.
För att identifiera en komponent i vissa föreningar utsätts de för hög energi, exempelvis infraröd strålning (IR). Reaktionen resulterar i utsläpp av energi som visar molekylernas beteende, vilket automatiskt ritas upp i en graf av ett av de program som är inbyggda i de spektroskopiska instrumenten. Med hjälp av den genererade grafen analyserar organiska kemister kurvan och identifierar distinkta toppar som kan härledas till föreningens komponenter.
Till exempel: om en graf visar två distinkta toppar och analysen visar att den ena toppen motsvarar väte (H) och den andra syre (O2), kan man dra slutsatsen att det rör sig om H2O – alltså en vattenmolekyl. Molekyler som reagerar med IR uppvisar alltid samma karakteristiska toppar av energi, vilket gör att de lätt kan identifieras från grafen.
Hälsa och Sjukdom © https://www.sjukdom.online