Introduzione alla Spettroscopia IR

La spettroscopia IR (infrarosso) è lo studio delle onde elettromagnetiche infrarosse. Il termine spettroscopia si riferisce all'analisi del fenomeno di dispersione delle onde luminose, che avviene quando la luce passa attraverso certi mezzi come prismi, vetro e acqua. Un'onda luminosa, passando attraverso un tale mezzo, si divide in onde elettromagnetiche più piccole con frequenze distinte. La spettroscopia IR si occupa solo delle frequenze nel dominio infrarosso, circa tra 300 MHz e 3 GHz.

Basi

La spettroscopia IR si occupa principalmente della misurazione dell'energia infrarossa assorbita dalle molecole di diversi materiali, sotto forma di onde. Queste molecole convertono le onde infrarosse in energia utilizzabile per muoversi, stirarsi e vibrare nella struttura del materiale. Per questo, la misurazione dell'energia assorbita nelle molecole rivela caratteristiche importanti del materiale: caratteristiche fisiche, struttura molecolare, livello di purezza e altre. Il processo viene eseguito usando un dispositivo elettronico chiamato spettrometro IR.

Processo

Per verificare diverse caratteristiche di un soggetto usando la spettroscopia IR generale, le onde luminose IR vengono prima trasmesse attraverso di esso, solitamente con uno spettrometro IR. Poi si analizzano le onde luminose trasmesse usando diverse tecniche di analisi d'onda (come la trasformata di Fourier), rivelando la quantità di energia assorbita dalle molecole del soggetto come frequenze. In questo modo si osservano solo quelle frequenze IR assorbite dalle molecole. Queste osservazioni portano a determinare struttura molecolare, origine e altre caratteristiche.

Tecniche

Le due tecniche più comuni sono classica e FTIR (trasformata di Fourier IR). Nel metodo classico, una singola onda IR trasmittente viene divisa in due: una passa attraverso il soggetto, l'altra attraverso un materiale di riferimento. Le due onde vengono raccolte e analizzate per cambiamenti in frequenza, potenza, lunghezza d'onda. Al contrario, FTIR calcola il numero di componenti di frequenza maggiori nell'onda proveniente dal campione, con l'aiuto della trasformata di Fourier. FTIR è considerato molto più economico della tecnica classica.

Applicazioni

Da anni la spettroscopia IR è usata da scienziati e produttori per processi di riconoscimento di elementi e composti. Ha ampie applicazioni in chimica molecolare, organica e inorganica. Specificamente, è usata nell'identificazione di composti e riconoscimento caratteristiche delle sostanze. Trova grande applicazione in scienze forensi, criminalistica, elettronica (valutazione semiconduttori) e farmaceutica.

Limitazioni

Ci sono molti limiti e svantaggi. Il più acclamato è la natura pericolosa delle radiazioni IR, molto dannose per umani, animali e altri organismi viventi. Le frequenze IR sono considerate frequenze molto alte (come microonde), che non solo contribuiscono alla distruzione dell'ambiente inorganico/organico, ma possono causare malattie (perdita permanente della vista, malattie della pelle), specialmente per umani e animali.