La espectroscopia de infrarrojos (IR) se utiliza para analizar moléculas. Existen muchos tipos de espectroscopía que se utilizan para determinar diferentes propiedades y características de una molécula. La instrumentación de espectroscopia IR se utiliza para dilucidar qué grupos están presentes en una muestra.
La banda de radiación IR comprende longitudes de onda de 800-1,000,000 nanómetros. Esta luz es invisible para el ojo humano, aunque los efectos de la radiación IR se sienten como calor. El rango de radiación utilizado en la instrumentación de espectroscopia IR es de 2,500-16,000 nanómetros. Este rango se denomina región de frecuencia de grupo.
Los enlaces químicos en una molécula se pueden estirar, doblar o torcer cuando se exponen a la radiación IR. Esto ocurre en una longitud de onda que es única para cada enlace y cada tipo de vibración. Por lo tanto, la presencia de un enlace específico se caracteriza en un espectro IR por la absorción de radiación en un conjunto discreto de longitudes de onda.
La instrumentación de espectroscopia IR convencional requiere una fuente de radiación, un contenedor para la muestra y sensores IR para detectar qué longitudes de onda han pasado a través de la muestra. El espectrómetro de infrarrojos tradicional se denomina espectrómetro de rejilla dispersiva. Esto funciona dividiendo la radiación de la fuente de infrarrojos en dos corrientes, una corriente que pasa a través de la muestra y la otra se utiliza como control. El espectrómetro compara la absorción relativa del control y la muestra para calcular la absorción relativa para cada longitud de onda.
La fuente de infrarrojos suele ser un sólido que se ha calentado a más de 2,700 grados Fahrenheit (aproximadamente 1,500 grados Celsius). Las fuentes incluyen alambres o filamentos eléctricos enrollados, carburo de silicio y óxido de metales de tierras raras. La muestra puede ser sólida, líquida o gaseosa. También puede estar en solución líquida, pero en este estado, se debe tener cuidado de distinguir entre las absorciones por el solvente y las absorciones por la muestra disuelta.
A finales del siglo XX y principios del siglo XXI se vieron muchos avances en la instrumentación de espectroscopia IR. El análisis de los espectros de infrarrojos, realizado originalmente de forma manual, se automatizó. Los espectrómetros IR de transformada de Fourier (FTIR) ofrecían resultados mucho más precisos, exactos y sensibles que la tecnología IR de rejilla dispersiva.
En la práctica, la presencia de grupos químicos en una molécula se determina mediante un proceso de eliminación. Por ejemplo, la absorción en un conjunto particular de longitudes de onda implica la presencia de un doble enlace carbono-oxígeno, lo que significa que el compuesto podría contener una variedad de grupos orgánicos. Una mayor absorción a otra longitud de onda sugiere que también hay un enlace sencillo carbono-oxígeno, lo que significa que la muestra contiene un grupo carboxílico (-CO2-). La presencia de al menos un grupo ácido carboxílico (-CO2-H) se confirmaría si se observara la absorción a una longitud de onda correspondiente a un grupo hidroxilo (-OH).