IR spektroskopisi
Dalga boyu aralığı Bölge Dalga sayısı aralığı (cm (mm) ) Yakın 0.78-2.5 12800-4000 Orta 2.5-50 4000-200 Uzak 50-1000 200-10
Kızıl ötesi bölgesinde soğurma, moleküllerin titreşme ve dönme düzeylerini uyarır. Kızıl ötesi ışımanın enerjisi moleküldeki bağları bozmaya yetmez, elektronik uyarma da yapamaz; fakat atomların kütlelerine, bağların gücüne ve molekül geometrisine bağlı olarak bağların titreşme genliklerini arttırır.
Infrared (IR) spektroskopisi; moleküllerdeki çeşitli bağların titreşim frekanslarını ölçer ve moleküldeki fonksiyonel gruplar hakkında bilgi verir. Dalga sayısı (1/λ): Hem enerji hem de frekans ile doğru orantılıdır. IR spektrometresinde dalga sayısı ölçeği kullanılmaktadır. Titreşim frekansı sayısal olarak ölçeklendirmeye uygun olmadığı için dalga sayısı kullanımı tercih edilir.
Titreşme hareketleri: 1) Gerilme :İki atom arasındaki bağ ekseni boyunca atomlar arası uzaklığın değiştiği titreşimler 2) Eğilme (düzlem içi ve dışı): İki bağ arasındaki açıların en az birinin değiştiği titreşimler Simetrik ve asimetrik gerilme Düzlem içi yana sallanma Düzlem içi makaslama Düzlem dışı sallanma Düzlem dışı bükülme
Çift ışıma demetli IR spektrometresi
Dedektörler Piroelektrik Dedektörler: Yalıtkan Piroelektrik malzemelerin kristalinden yapılmıştır. En çok kullanışan trigilisin sülfattır. Dielektrik malzemeler boyunca bir elektriksel alan uygulandığında, malzemenin dielektrik sabitine bağlı olarak bir elektriksel polarlanma gözlenir. Elektriksel alan ortadan kaldırılınca bu polarlanma kaybolur. Trigilisin sülfat kullanıldığında bu elektriksel alan ortadan kalktığında bile polarlanma devam eder. Fotoiletken Dedektörler: Kurşun sülfür, indiyum antimonür gibi yarı iletken maddelerden yapılmıştır. Bu maddelerin IR ışımasını absorplaması sonucunda iletken olmayan değerlik elektronları iletkenlik bandına uyarırlar ve yarıiletkenin elektriksel direncinin azalmasına neden olur. Termal Dedektörler: Üzerine düşen ışımayı absorplaması sonucunda sıcaklık yükselmesinin ölçülmesi ilkesine dayanır
IR spektrumlarının alınması için yöntemler Gaz ise: İçi boş ölçme kabında, spektrum bitene kadar basınç sabit kalmalı.
Sıvı ise:
Katı ise: 1-KBr peleti hazırlanması 2-Pasta hazırlanması 3-NaCl diski üzerinde katı film oluşturulması Eğer örnek katı ise spektroskopik potasyum bromür (KBr) yardımı ile birkaç tonluk basınç altında ince şeffaf bir tablet oluşturularak spektrum alınır. KBr ün infrared bölgesinde absorpsiyonu olmadığı için kullanılması uygundur. Kullanılan KBr nem içermemelidir. Çünkü içerdiği nemin IR spektrumnda hatalı bantların gozlenmesine neden olur.
Çözelti ise: Çözeltilerin spektrumunun alınması sırasında dikkat edilmesi gereken en önemli şey, şeçilen çözücünün IR bölgesinin her yerinde ışığı geçirebilmesi gerekmektedir. Bu nedenle en fazla tercih edilen çözücüler karbontetraklorür, kloroform, karbondisülfür, siklohekzan, benzen, tetrakloroetilendir. Bu çözücülerden uygun olanı herhangi biri ile örneğin %0.1-10 lük bir çözeltisi hazırlanır. Hazırlanan bu çözelti infrared sellerine koyulur. Ayrıca kullanılan çözücünün hücreninn yapıldığı maddeyi çözmemesine de dikkat edilmelidir.
Fonksiyonlu grup bölgesi: 4000-1500 cm -1 Parmak izi bölgesi: 1500-400 cm -1 İnfrared bölgesinin parmak izi bölgesinde gözlenen bandların tümü incelenen moleküle özgüdür. Karakteristik gerilme titreşimlerini içerir.
IR spektrumları ne tür bilgi verir? Nitel analiz: - organik bileşiklerin yapısındaki fonksiyonel grupların belirlenmesi - İki organik bileşiğin aynı olup olmadığının anlaşılması Nicel analiz: Çok az kullanılır
Fourier Dönüşüm Kızılötesi (FTIR) Spektroskopisi Bu yöntem ile, moleküler bağ karakterizasyonu yapılarak; katı, sıvı, gaz veya çözelti halindeki organik bileşiklerin yapısındaki fonksiyonel gruplar, iki bileşiğin aynı olup olmadığı, yapıdaki bağların durumu, bağlanma yerleri ve yapının aromatik yada alifatik olup olmadığı belirlenebilir. Ayrıca biyokimyasal olarak; karbonhidrat, fosfolipit, aminoasit ve proteinlerin yapı analizlerinde belirleyicidir.
Bir Fourier transformasyonu (matematiksel metot) uygulanarak veriyi zaman alanından frekans alanına aktarır. Veri değişik frekanslarda oluşan absorbasyonlar grafiğe dökülür.
Molekülde fonksiyonel grupların belirlenmesi daha önceden bu gruplara ait infrared bantlarının hangi dalga boyu aralıklarında gözlenebileceği gösteren ve korelasyon tablosu adı verilen tablolar incelenerek tamamlanmalı ve şüphelenilen moleküllerin spektrumları için kataloglara başvurulmalıdır.
Fonksiyonel grup tablosu 4000cm -1 3600 3200 2800 2400 2000 1600 1200 800 grup O-H ger NH ger COO-H =C-H ger C sp3 -H C-H -(C=O)-H C N C C C=O -C=N -C=C phenyl C-O F Br Cl C-N C-X I
FTIR-ATR (Attenuated Total Relectance) Absorpsiyon bantlarının dalga boyunda azalma meydana getirilerek daha az emekle ve örnek kalınlığından bağımsız olarak soğurganlığı çok fazla olabilen farklı maddelerin spektrum analizlerine olanak sağlar.
IR (Kızıl Ötesi) Spektroskopisi nin Avantajları Hız: Tüm frekanslar aynı anda ölçüldüğünden, Kızılötesi Spektroskopisiyle yapılan ölçümlerin çoğu saniyeler içinde gerçekleşir. Hassasiyet: Üretilen dedektörlerin hassasiyetinin yıllar içinde gelişmesi, hem daha doğru hem de daha hassas sonuç eldesi sağlar. Cihaz, optik yolun kullanılmasıyla, çok düşük gürültü seviyesinde çalışır Mekanik Sistem: İnterferogram bölümündeki hareketli ayna, sistemdeki tek hareket halindeki parçadır. Bu da mekanik arıza ihtimalini oldukça azaltır. Sistemin kendi kendini kalibre edebilmesi: Ölçüm cihazları zaman içinde kullanıldıkça, doğru sonuç verebilme özelliklerini kaybederler. Kızılötesi Spektroskopisinde kullanılan cihazların içindeki, HeNe laser olarak adlandırılan parça, kendinden kalibrasyonludur. Böylece bu cihazların teknik ekipler tarafından kalibre edilmesine gerek yoktur.
KAYNAKLAR www.kimyaevi.com Takumi Noguchi, Detection of protein-cofactor interactions by means of Fourier transform infrared spectroscopy, RIKEN Review No. 41 (November, 2001): Focused on Bioarchitect Research. www.sanger.ac.uk/users/thesis/html/node62.html www.cryst.bbk.ac.uk/pps2/course/section8/ss-960531_23.html Mckee, T. Ve Mckee J.R., Biochemistry tha molecular basis of life, International edition, McGrawhill, s:131-132 Tural, H., Enstrümental analiz-ii Spektroskopik Yöntemler Biyokimyada Lisansüstü Yazokulu, Telefoncu A. Ve diğerleri (editörler) Biyokimyada temel ve modern teknikler.s 311-313 http://www.wag.caltech.edu/home/jang/genchem/infrared.htm http://www.phoenixtechnology.freeserve.co.uk/irbasics.htm http://www.shu.ac.uk/schools/sci/chem/tutorials/molspec/irspec1.htm