Kızılötesi Spektroskopi Nedir

Kızılötesi spektroskopi, yaygın olarak kullanılan deneysel malzeme karakterizasyon ve analiz tekniğidir.  Endüstriyel üretim yaklaşık 10 milyon organik kimyasal kullanılarak, yılda 100.000 organik bileşik üretiliyor. Kimyasalların bazıları doğal malzemelerden ayrıştırılırken, bazıları ise kimyagerler tarafından, laboratuvarlarda üretiliyor.

Kimyasal bileşikleri analiz etmek için birçok deneysel yöntem geliştirilmiştir. X-ışını kristalografisi, Nükleer Manyetik Rezonans (NMR), kütle spektrometrisi, UV/görünür ve IR spektroskopisi, analiz için mevcut olan tekniklerden bazılarıdır. Kızılötesi spektroskopi, geniş bir yapısal bilgi sağlaması nedeniyle en popüler deneysel araçlardan biri olarak ortaya çıkmıştır. IR spektroskopisi uygulaması diğer yöntemlerle karşılaştırıldığında daha ucuzdur. Bilim adamları, her yeni bileşiği karakterize edip, buna göre standart protokollere göre gruplandırır.

Kızılötesi spektroskopisinin avantajları oldukça fazladır. IR spektroskopi kurulumlarının birçok farklı yönü sürekli olarak geliştirilir ve ilerletilir. Daha iyi optik kaynaklar ve daha hassas dedektörler, spektroskopik ayrıntıları geliştirecektir. Malzemelerin çalışıldığı koşullar ve ortam da derinlemesine araştırılır.

Kızılötesi Spektroskopi Nasıl Uygulanır?

Kızılötesi spektroskopisi, elektromanyetik radyasyonun IR kısmının madde ile etkileşimini ifade eder. IR spektroskopisini uygulamak için aşağıdaki şekilde deneysel kurulum gerçekleştirilir.

  • İlk olarak, IR radyasyonu yayan bir ışık kaynağı seçilir. Bu, monokromatörlü beyaz bir ışık kaynağı veya ayarlanabilir bir lazer olabilir.
  • Radyasyon kaynağı, keskin dalga boyu bantları üretebilen IR ışığı yaymalıdır. Örneğin 0,1 mikrometrelik adımlarla 2 mikrometreden 5 mikrometreye kadar gidebilen ayarlanabilir bir lazer olabilir.
  • IR ışığı incelenmekte olan malzemeye yönlendirilir. Gelen IR radyasyonu, numunedeki molekülleri değiştirir. Molekülleri oluşturan atomlar ve kimyasal bağlar ışığın frekansını emebilir veya değiştirebilir. Bir dedektör daha sonra malzemeden geçen IR radyasyonunu toplar ve bir spektral profil üretilir.
  • Numunenin yapısal bilgisi, spektral verileri analiz ederek ve önceden bilinen spektral profillerle karşılaştırarak çıkarılabilir.

Kızılötesi Spektroskopi Ne İçin Kullanılır?

Kızılötesi spektroskopi analiz tekniği, moleküler yapının belirlenmesi, fonksiyonel grupların ayırt edilmesi, tehlikeli maddenin tespiti, maddenin temel dinamiklerinin tespiti gibi birçok işlem için kullanılır.

  1. Fonksiyonel Grupları Ayırt Etmek

Moleküller, atomlardan ve atomik bağlardan oluşur. Bir molekülün içinde yer alan atom grubu, benzer kimyasal özellikler gösterdiğinde, bunlar belirli fonksiyonel gruplara ait olarak tanımlanır. Bu atomlar, farklı kimyasal bileşiklerde olduklarında özelliklerini korurlar. Birçok farklı atomik bağdan oluşan moleküllerde bile, belirli bir fonksiyonel grubun davranışı izole edilebilir.

Kızılötesi ışığın elektromanyetik alanı, molekül içinde salınımlara neden olarak, moleküler bağlar arasında farklı frekanslarda titreşim oluşmasını sağlar. Belirli bir fonksiyonel grubun bileşenleri, karakteristik titreşim özelliklerine sahiptir.

Benzersiz özellikler, atomlara, bağların türüne, sayısına ve molekülün geri kalanına göre yönelimine bağlıdır. IR spektrumlarını elde ederek, titreşimsel bağ frekansını ilişkilendirmek mümkündür. Tip bileşik, dökme malzemeden ayırt edilebilir.

  1. Moleküler Yapının Belirlenmesi

Kızılötesi spektroskopi organik malzemeleri tanımlar. Bilinmeyen numunelerin spektroskopik profilleri, bilinen bileşiklerinkiyle karşılaştırılır.

Organik moleküllerin IR spektrumları, bir veritabanı üzerinde saklanarak, uzun bir süre boyunca belgelenmiştir.

Moleküler parmak izi olarak bilinen birçok molekülün yapısı, karşılaştırma için alınabilecek bir havuza kodlanmıştır. Parmak izi verileri tipik olarak bir molekülde belirli bileşiklerin varlığını veya yokluğunu gösterir.

  1. Tehlikeli Maddelerin Tespiti

Kızılötesi spektroskopisinin kullanım alanları oldukça fazladır. Bunlardan biri de hidrokarbonları ve tehlikeli kimyasalları uzaktan tespit etmektir.

Örneğin gaz kaçağının tespit edildiği bir bölgede kızılötesi spektroskopisi yapılarak, toplanan spektroskopik profil, zararlı moleküler ajanların mevcut detaylarıyla eşleştirilir. Bu, tehlikeli olan alanın hızlı ve hedefli bir şekilde temizlenmesini sağlar.

  1. Kimyasal Reaksiyonların İlerlemesi

Malzeme üretimi sırasında, çeşitli kimyasal reaksiyonlar meydana gelir.  Bu reaksiyonlar sırasında birçok ara bileşil oluşur.

Üretim sürecine bağlı olarak imalat için ara malzemeler de kullanılmaktadır. Kızılötesi spektroskopisinin kullanım alanları arasında üretim sürecinin kalite kontrolü için yararlı bir tanı aracı olması da yer alır.

Tepkime sürecinin düzenli olarak sorgulanması, bileşikleri ve reaktanları tanımlanmasını sağlar.

  1. Maddenin Temel Dinamikleri

Kütle spektrometrisi ile tamamlanan IR spektroskopisi, maddenin oluşumunu incelemek için kullanılır. IR radyasyonu genellikle, moleküllerin oluştukları koşulları araştırmak için foto ayırmada kullanılır. Bu tür deneyler bazen uzaydaki koşulları taklit etmek için kriyojenik ortamlarda yapılır.

  1. Fotonik

Kızılötesi spektroskopisinin faydaları nedeniyle, fotonik endüstrisinde de çok fazla tercih edilmiştir.

Optik iletişim altyapısı, elektromanyetik spektrumun yakın IR bölgesinde çalıştırılır. Optik bir ağın çalışması için fiberler, dalga kılavuzları, optik modülatörler ve diğer birçok bileşen gibi optik elemanlara ihtiyaç vardır.

Yeni ve daha verimli optik bileşenler düzenli olarak geliştirilmektedir. IR spektroskopisi, optik bileşenlerin karakterizasyonunda paha biçilmez bir araçtır.

BİR CEVAP BIRAK

Please enter your comment!
Please enter your name here