La espectroscopia infrarroja ( espectroscopia IR o espectroscopia vibracional ) es la medida de la interacción de la radiación infrarroja con la materia por absorción , emisión o reflexión . Se utiliza para estudiar e identificar sustancias químicas o grupos funcionales en forma sólida, líquida o gaseosa. Puede utilizarse para caracterizar nuevos materiales o identificar y verificar muestras conocidas y desconocidas. El método o técnica de espectroscopia infrarroja se realiza con un instrumento llamado espectrómetro de infrarrojos (o espectrofotómetro) que produce un espectro infrarrojo . Un espectro IR se puede visualizar en un gráfico de absorbancia (o transmitancia ) de luz infrarroja en el eje vertical versus frecuencia , número de onda o longitud de onda en el eje horizontal. Las unidades típicas de número de onda utilizadas en los espectros IR son centímetros recíprocos , con el símbolo cm −1 . Las unidades de longitud de onda IR se dan comúnmente en micrómetros (antes llamados "micrones"), de símbolo μm, que están relacionados con el número de onda de forma recíproca . Un instrumento de laboratorio común que utiliza esta técnica es un espectrómetro de infrarrojos por transformada de Fourier (FTIR) . La IR bidimensional también es posible, como se explica a continuación .
La porción infrarroja del espectro electromagnético suele dividirse en tres regiones; el infrarrojo cercano , medio y lejano , llamado así por su relación con el espectro visible. El IR cercano de mayor energía, aproximadamente 14.000 a 4.000 cm −1 (longitud de onda de 0,7 a 2,5 μm) puede excitar modos armónicos o combinados de vibraciones moleculares . El infrarrojo medio, de aproximadamente 4000 a 400 cm −1 (2,5 a 25 μm), se utiliza generalmente para estudiar las vibraciones fundamentales y la estructura rotacional-vibracional asociada . El infrarrojo lejano, de aproximadamente 400 a 10 cm −1 (25 a 1000 μm), tiene baja energía y puede usarse para espectroscopia rotacional y vibraciones de baja frecuencia. La región de 2 a 130 cm −1 , que limita con la región de microondas , se considera la región de terahercios y puede detectar vibraciones intermoleculares. [1] Los nombres y clasificaciones de estas subregiones son convenciones y sólo se basan vagamente en las propiedades moleculares o electromagnéticas relativas.
La espectroscopia infrarroja es una técnica sencilla y fiable ampliamente utilizada tanto en química orgánica como inorgánica, en investigación e industria. En la investigación de catálisis es una herramienta muy útil para caracterizar el catalizador, [2] [3] [4] así como para detectar intermedios [5] y productos durante la reacción catalítica. Se utiliza en aplicaciones de control de calidad, medición dinámica y monitoreo, como la medición desatendida a largo plazo de concentraciones de CO 2 en invernaderos y cámaras de crecimiento mediante analizadores de gas infrarrojos. [ cita necesaria ]
También se utiliza en análisis forenses en casos penales y civiles, por ejemplo para identificar la degradación de polímeros . Puede utilizarse para determinar el contenido de alcohol en sangre de un conductor sospechoso de estar ebrio.
La espectroscopia IR se ha utilizado con éxito en el análisis y la identificación de pigmentos en pinturas [6] y otros objetos de arte [7], como manuscritos iluminados . [8]
La espectroscopia infrarroja también es útil para medir el grado de polimerización en la fabricación de polímeros . Los cambios en el carácter o cantidad de un vínculo particular se evalúan midiendo con una frecuencia específica a lo largo del tiempo. Los instrumentos de investigación modernos pueden tomar mediciones infrarrojas en el rango de interés con una frecuencia de hasta 32 veces por segundo. Esto se puede hacer mientras se realizan mediciones simultáneas utilizando otras técnicas. Esto hace que las observaciones de reacciones y procesos químicos sean más rápidas y precisas. [ cita necesaria ]