इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी

परिचय

इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी एक तकनीक है जो कार्बनिक रसायन विज्ञान में एक अणु में उपस्थित कार्यात्मक समूहों को निर्धारित करने के लिए उपयोग की जाती है। यह तरंगदैर्ध्य या आवृत्ति के रूप में नमूना सामग्री द्वारा इन्फ्रारेड विकिरण के अवशोषण को मापकर ऐसा करती है। परिणामी स्पेक्ट्रम एक अद्वितीय फिंगरप्रिंट है जो रासायनिक पदार्थों की पहचान करने में मदद कर सकता है।

इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी का सिद्धांत

इन्फ्रारेड विकिरण का तरंगदैर्ध्य लंबा और आवृत्ति दृश्य प्रकाश से कम होती है। जब कोई अणु इन्फ्रारेड विकिरण को अवशोषित करता है, तो यह अणु के कंपन मोड्स के उत्तेजित होने की ओर ले जाता है। ये कंपन मोड्स अणु के अंदर रासायनिक बंधनों के खींचने और मोड़ने से संबंधित होते हैं। विभिन्न कार्यात्मक समूह IR विकिरण के विशिष्ट आवृत्तियों को अवशोषित करते हैं, जिन्हें IR स्पेक्ट्रम में प्रदर्शित किया जा सकता है।

विद्युतचुंबकीय स्पेक्ट्रम

इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी विद्युतचुंबकीय स्पेक्ट्रम के इन्फ्रारेड क्षेत्र में आती है। इन्फ्रारेड क्षेत्र दृश्य प्रकाश और माइक्रोवेव के बीच स्थित होता है और इसे तीन क्षेत्रों में विभाजित किया जाता है:

• निकट इन्फ्रारेड (NIR): 0.78 से 2.5 μm
• मध्य इन्फ्रारेड (MIR): 2.5 से 50μm
• दूर इन्फ्रारेड (FIR): 50 से 1000μm

अणु संबंधी कंपन

एक अणु के साथ इन्फ्रारेड विकिरण की प्रतिक्रिया विभिन्न प्रकार के अणु कंपन उत्पन्न कर सकती है। इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी में अवलोकित दो मुख्य प्रकार के कंपन खींचना और मोड़ना हैं।

खींचना

• सममित खींच: दोनों परमाणु केंद्रीय परमाणु की ओर या उससे दूर एक ही समय में चलते हैं, अणु की समरूपता बनाए रखते हैं।
• असमान खींच: एक परमाणु केंद्रीय परमाणु की ओर चलता है जबकि दूसरा उससे दूर चलता है।

मोड़ना

• कैंची चलना: दो परमाणु एक-दूसरे की ओर और एक-दूसरे से दूर चलते हैं।
• कंपन: दो परमाणु एक ही दिशा में चलते हैं।
• वागिंग: दो परमाणु विपरीत दिशाओं में बाहर की ओर चलते हैं।
• घूर्णन:बंध अक्ष के आसपास घूर्णन गति।

IR स्पेक्ट्रा की समझ

IR स्पेक्ट्रम, अवशोषण बनाम इन्फ्रारेड प्रकाश की आवृत्ति या तरंगदैर्ध्य का एक ग्राफ होता है। एक्स-अक्ष आमतौर पर वेव नंबर का प्रतिनिधित्व करता है, जिसे cm -1 में मापा जाता है, जबकि वाई-अक्ष प्रतिशत संचारण का प्रतिनिधित्व करता है।

IR स्पेक्ट्रम का उदाहरण

इथेनॉल (C 2 H 5 OH) के IR स्पेक्ट्रम पर विचार करें:

इथेनॉल स्पेक्ट्रम में, 3300-3500 cm -1 के आसपास की चौड़ी चोटी को O–H खींचन के कारण होती है, जो अल्कोहल का संकेत देती है। 2800-3000 cm -1 की सीमा में चोटियां अल्काइल समूह में C–H खींचन के कारण होती हैं।

सामान्य IR अवशोषण

विभिन्न कार्यात्मक समूहों के विशिष्ट अवशोषण बैंड निम्नलिखित होते हैं:

कार्यात्मक समूह	वेव नंबर रेंज (cm -1)	कंप के प्रकार
हाइड्रोकार्बन	2850-2960	C–H खींचन
आल्कीन	1620-1680	C=C खींचन
आल्काइन	2100-2260	C≡C खींचन
अल्कोहल	3200-3550	O–H खींचन
कार्बोक्जिलिक एसिड	2500-3000	व्यापक O–H खींचन
अमीन	3300-3500	N–H खींचन
ऐल्डिहाइड	1720-1740	C=O खींचन
कीटोन	1705-1725	C=O खींचन
एस्टर	1735-1750	C=O खींचन

नमूना तैयारी

IR स्पेक्ट्रोस्कोपी के लिए नमूनों की तैयारी कई रूपों में की जा सकती है:

• शुद्ध तरल: नमूना दो नमक प्लेटों के बीच एक पतली फिल्म के रूप में चलाया जाता है।
• KBr पैलेट: ठोस नमूनों को पोटैशियम ब्रोमाइड के साथ पीसकर पिलेट किया जाता है।
• मुलिंग तकनीक: नमूने को खनिज तेल जैसे मल्लिंग एजेंट के साथ मिलाया जाता है और एक IR कार्ड पर फैलाया जाता है।

IR स्पेक्ट्रोस्कोपी के अनुप्रयोग

इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी विभिन्न क्षेत्रों में व्यापक रूप से उपयोग की जाती है:

• कार्यात्मक समूहों की पहचान: एक अणु में विशिष्ट अवशोषण बैंडों के माध्यम से कार्यात्मक समूहों की त्वरित पहचान।
• संरचना का विवेचन: विभिन्न कार्यात्मक समूहों और बंध विन्यासों की पहचान करके आणविक संरचना में अंतर्दृष्टि प्रदान करता है।
• गुणवत्ता नियंत्रण: फार्मास्युटिकल और रासायनिक उद्योगों में कच्चे माल और तैयार उत्पादों के गुणवत्ता नियंत्रण के लिए उपयोग किया जाता है।
• पर्यावरण विश्लेषण: इसकी कार्बनिक यौगिकों को पहचानने की क्षमता के कारण इसे वायु और जल प्रदूषकों की निगरानी में उपयोग किया जाता है।

उदाहरण विश्लेषण - एस्पिरिन

एक सामान्य उदाहरण के रूप में एस्पिरिन का विश्लेषण पर विचार करें। एस्पिरिन को एसीटाइलसैलिसिलिक एसिड के रूप में भी जाना जाता है, जिसका आणविक सूत्र C 9 H 8 O 4 है।

एस्पिरिन का IR स्पेक्ट्रम निम्नलिखित दिखाता है:

• 1750 cm -1 पर मजबूत चोटी एस्टर कार्यात्मक समूह के C=O खींचन का प्रतिनिधित्व करती है।
• 1680 cm -1 पर चोटी कार्बोक्जिलिक एसिड समूह के C=O खींचन का प्रतिनिधित्व करती है।
• OH खींचन अवशोषण 2500-3000 cm -1 के आसपास विस्तृत बैंड में प्रकट होता है।

निष्कर्ष

इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी एक मूल्यवान उपकरण है जो कार्यात्मक समूहों की पहचान करने और आणविक संरचनाओं की व्याख्या करने में मदद करता है। विभिन्न क्षेत्रों में इसके व्यापक अनुप्रयोग इस क्षेत्र में इसकी महत्वता को उजागर करते हैं।

स्वनिर्धारित प्रश्न

1. IR स्पेक्ट्रोस्कोपी के पीछे का सिद्धांत समझाएं।
2. दिए गए IR स्पेक्ट्रम में उपस्थित कार्यात्मक समूहों की पहचान करें:

   1705 cm -1 और 3300 cm -1 पर मजबूत चोटियां।

3. IR स्पेक्ट्रोस्कोपी में सामान्य नमूना तैयारी तकनीकों के बारे में बताएं।
4. फार्मास्युटिकल उद्योग में IR स्पेक्ट्रोस्कोपी के अनुप्रयोगों पर चर्चा करें।

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