13.1 : Spettroscopia infrarossa (IR): panoramica

Quando la radiazione elettromagnetica attraversa un materiale, gli atomi o le molecole passano da uno stato energetico inferiore a uno superiore, assorbendo la radiazione corrispondente alla differenza di energia tra i due stati. L'assorbimento della radiazione infrarossa (IR), provoca transizioni tra livelli di energia vibrazionale in una molecola. Pertanto, la spettroscopia IR è uno strumento analitico utile per determinare la struttura molecolare delle molecole.

I diversi composti mostrano delle proprietà uniche dovute ai loro gruppi funzionali, il che consente di utilizzare la spettroscopia IR per determinare quali sono i gruppi funzionali presenti. La spettroscopia IR vibrazionale viene eseguita nell'intervallo di lunghezza d'onda dai 2,5 ai 25 µm. Una molecola è considerata IR-attiva se mostra una variazione del momento di dipolo durante la vibrazione quando assorbe la radiazione IR. Affinché una molecola assorba efficacemente la radiazione IR, le sue vibrazioni devono far fluttuare i suoi momenti di dipolo, consentendole di interagire con il campo elettromagnetico della luce IR.

Visto che i diversi gruppi funzionali assorbono la radiazione IR a frequenze variabili, lo spettro IR è simile “all'impronta digitale" di ogni molecola. La spettroscopia IR è usata principalmente nell'analisi qualitativa per identificare i gruppi funzionali nei composti organici e inorganici, confrontando le loro frequenze vibrazionali con i composti noti. Inoltre, può determinare la concentrazione di una sostanza applicando la legge di Beer-Lambert, in cui l'assorbanza è proporzionale alla concentrazione.