Infračervené záření a jeho využití v chemické laboratoři

Infračervené záření (zkratka IČ nebo IR, z anglického „infra-red“) je elektromagnetické vlnění s vlnovými délkami v rozsahu 780nm až 1mm.

Obr. 1: Vzájemná poloha UV, VIS a IR elektromagnetického záření ve spektru

Tepelný zdroj

V laboratořích se zdroje infračerveného záření využívají jako zdroje tepla – laboratorní infralampy. Zdrojem infračerveného záření je v nich speciálně upravená žárovka (viz obr.2). Infračervené záření je neviditelné, ale zdroj použitý v lampě produkuje částečně i viditelné záření blízké IR, které má červenou barvu, takže na rozdíl od UV lampy poznáme, zda je IR lampa zapnutá či ne.

Obr. 2: Zapnutá laboratorní IR lampa a speciální infračervená žárovka

Pomocí infračerveného záření lze zahřívat látky na teploty přibližně do 80°C. Nejčastěji se tímto způsobem zahřívají amorfní organické látky a jejich směsi – v lékárenských laboratořích se jedná o masťové základy (Vaselinum album – bílá vazelína, Vaselinum flavum – žlutá vazelína, Adeps suilus – vepřové sádlo aj.), které se roztápí při přípravě mastí. Další variantou využití infralampy jako tepelného zdroje je sušení, např. papírových chromatogramů.

Spektroskopie v infračervené oblasti

Infračervené záření se využívá v IR spektroskopii: IR spektroskopie může napomoci při studiu struktury organických sloučenin - ze záznamu poznáme přítomnost určitého typu funkční skupiny, způsob vazby mezi atomy atd. 

Organické sloučeniny pohlcují záření určité frekvence, tj. nesoucí určitou energii, tehdy, pokud se velikost energie shoduje s energií vibrací molekuly. Pojem vibrace označuje neustálé natahování a zkracování vazeb, zvětšování a zmenšování valenčních úhlů a kývání atomů (např. typická vazba C-H o průměrné délce 110pm ve skutečnosti kmitá s určitou frekvencí, střídavě se natahuje a zkracuje jako pružina spojující dva atomy). Protože určitá frekvence záření absorbovaného molekulou odpovídá určitému molekulovému pohybu, můžeme poznat typy molekulových vibrací látky tím, že změříme její infračervené spektrum. Interpretací infračerveného spektra můžeme také zjistit, jaké druhy vazeb (funkční skupiny) jsou přítomny v molekule měřené látky.

Obr. 3: Ukázka infračerveného spektra kyseliny hexanové s vyznačením absorpčních pásů a identifikací funkčních skupin

Molekuly organických sloučenin jsou často velmi velké, vibrací je mnoho a tomu odpovídá mnoho absorpčních pásů, proto i interpretace infračerveného spektra je náročná a vyžaduje velké zkušenosti. Na druhou stranu díky této složitosti může infračervené spektrum sloužit jako „otisk prstu“ látky – dvě sloučeniny, které mají totožná infračervená spektra, jsou téměř jistě identické.