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IR स्पेक्ट्रोस्कोपी और इसका सिद्धांत

IR स्पेक्ट्रोस्कोपी और इसका सिद्धांत

 IR स्पेक्ट्रोस्कोपी क्या है और इसका सिद्धांत क्या है?

एक अणु या एक रासायनिक यौगिक में यह पता लगाने के लिए कि कौन से कार्यात्मक समूह या समूह मौजूद हैं, हम IR स्पेक्ट्रोस्कोपी तकनीक का उपयोग करते हैं।

आईआर स्पेक्ट्रोस्कोपी तकनीक का प्रदर्शन करने के लिए हम विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम की एक विशिष्ट श्रेणी का उपयोग करते हैं जिसे हम IR (इन्फ्रारेड) विकिरण कहते हैं आईआर विकिरण तरंग दैर्ध्य की विभिन्न श्रेणियों से बना है और IR विकिरण के इस अनुप्रयोग को IR स्पेक्ट्रोस्कोपी के रूप में जाना जाता है क्योंकि यह पहचानने के लिए कि सभी कार्यात्मक समूह मौजूद हो सकते हैं हम IR विकिरण का उपयोग करते हैं इसलिए जब हम किसी नमूने पर आईआर विकिरण लागू करते हैं, तो हम इस तकनीक को आईआर स्पेक्ट्रोस्कोपी कहते हैं 

अब आइए नजर डालते हैं आईआर स्पेक्ट्रोस्कोपी के सिद्धांत पर 

 जिस किसी भी नमूना का हम विश्लेषण करना चाहते हैं (नमूना किसी भी रूप में हो सकता है - ठोस, तरल या गैस) हम उसका नमूना तैयार करते हैं और इसे आईआर स्पेक्ट्रोफोटोमीटर में डालते हैं IR स्पेक्ट्रोफोटोमीटर वह उपकरण है जिसका उपयोग IR स्पेक्ट्रोस्कोपी में किया जाता है इसलिए हम आईआर स्पेक्ट्रोफोटोमीटर में नमूना रखने के बाद आईआर स्पेक्ट्रोफोटोमीटर में मौजूद एक स्रोत होता है जो आईआर विकिरण का उत्पादन करता है और ये उत्पादित आईआर विकिरण विभिन्न तरंग दैर्ध्य की रोशनी हैं जो फोटॉन ऊर्जा पैकेट के रूप में यात्रा करते हैं इसलिए जब ये IR विकिरण नमूने पर गिरते हैं, इस अणु में इंटरटॉमिक बॉन्ड, (यह दो परमाणुओं के बीच का बंधन है, जिसे इंटरटॉमिक बॉन्ड के रूप में जाना जाता है) अंतर परमाणु बांड आईआर विकिरण की ऊर्जा को अवशोषित करते हैं और जब ये बंधन ऊर्जा को अवशोषित करते हैं तो यह कंपने लगते हैं यह कंपन विभिन्न प्रकार के होते हैं जैसे कि स्ट्रेचिंग और बैंडिंग कंपन स्ट्रेचिंग और बैंडिंग कंपन को आगे वर्गीकृत किया जाता है, जिसके बारे में हम बाद में चर्चा करेंगे

जैसा कि मैंने पहले उल्लेख किया है कि आईआर विभिन्न तरंग दैर्ध्य की एक श्रृंखला से बना है यह आवश्यक नहीं है कि नमूना अणु हर तरंग दैर्ध्य के प्रकाश को अवशोषित करे ये विशिष्ट तरंग दैर्ध्य की एक रोशनी को अवशोषित करते हैं उदाहरण के लिए मान लीजिए कि यहां मौजूद विभिन्न लाइटों की तरंग दैर्ध्य के रूप में 100, 200, 300 और 400 लेते हैं 

तो मान लीजिए जब ये लाइट सैंपल पर पड़ती है और यह एक नमूना के अणु के C और H के बीच यह तरंग दैर्ध्य 400 के प्रकाश को अवशोषित करता है और इसके अलावा 100, 200 और 300 तरंग दैर्ध्य के अन्य शेष रोशनी को अवशोषित नहीं करता है इसका मतलब है कि ये रोशनी नमूने के माध्यम से प्रेषित होती हैं चूंकि कोई अवशोषण नहीं हुआ इसलिए 100% संप्रेषण हुआ इस संचरित प्रकाश का पता लगाने वाले यंत्र के द्वारा पता लगाया जाता है जो स्पेक्ट्रोफोटोमीटर के अंदर मौजूद होता है

डिटेक्टर संचरित प्रकाश का पता लगाता है और एक स्पेक्ट्रम उत्पन्न होता है यह एक ग्राफ उत्पन्न करता है जिसे हम स्पेक्ट्रम कहते हैं स्पेक्ट्रम के Y अक्ष पर ट्रांसमिटेड होता है जो संचरित प्रकाश का प्रतिनिधित्व करता है और एक्स अक्ष पर तरंग दैर्ध्य या वेवनंबर होता है

जो तरंगदैर्ध्य 100, 200, 300 की रोशनी के अणु द्वारा अवशोषित नहीं होते हैं तो 100 प्रतिशत प्रसारित होते हैं मतलब यहाँ स्पेक्ट्रम पर सीधी रेखा बनती है 

ऊर्जा को अवशोषित करने के बाद, नमूना के अणु मे आंतरिक कंपन शुरू हो जाते हैं कंपन विभिन्न प्रकार के होते हैं जैसे कि स्ट्रेचिंग और बैंडिंग

स्ट्रेचिंग का अर्थ है कि अंतर-बंध बांड वसंत की तरह व्यवहार करते हैं और बैंडिंग के मामले में व ये आगे और पीछे की ओर झुकते हैं

स्ट्रेचिंग और बैंडिंग को फिर से विभिन्न प्रकारों में वर्गीकृत किया जाता है जैसे सिमिट्रिक स्ट्रेचिंग और एसिमेट्रिक स्ट्रेचिंग।

सिमिट्रिक स्ट्रेचिंग के मामले में दो अलग-अलग परमाणु जो केंद्र परमाणु से जुड़े होते हैं वे समांतर रूप से खिंचाव करते हैं। 

एसिमेट्रिक स्ट्रेचिंग के मामले में, परमाणु जो केंद्र परमाणु से जुड़े होते हैं विषम रूप से खिंचाव करते हैं। इसके अलावा बेंडिंग को भी वर्गीकृत किया गया है जैसे की कैंची, वैगिंग, रॉकिंग

यहाँ एक और महत्वपूर्ण बात यह है कि, यह आवश्यक नहीं है कि अणु केवल एक विशिष्ट प्रकार की तरंग दैर्ध्य को अवशोषित करे

जैसा कि हमने उपर चर्चा किया है कि C - H बॉन्ड 400 वेवलेंथ का प्रकाश अवशोषित करता है और स्ट्रेचिंग दिखाता है लेकिन मान लीजिए कि प्रकाश 500 तरंग दैर्ध्य का है तब यह बंधन बैंडिंग स्ट्रेचिंग दिखा सकता है।

इसका मतलब है कि ये बंधन विभिन्न प्रकार के तरंग दैर्ध्य पर विभिन्न प्रकार के कंपन दिखा सकते हैं। यह तय नहीं है कि एक प्रकार का बंधन केवल एक प्रकार की तरंग दैर्ध्य को अवशोषित करेगा और केवल एक प्रकार का कंपन होगा।

चलो मान लेते हैं कि एक बंधन 400 तरंग दैर्ध्य पर स्ट्रेचिंग और 500 तरंग दैर्ध्य पर बैंडिंग स्पेक्ट्रम को देखते हैं यहाँ एक्स-एक्सिस पर, 400 और 500 तरंग दैर्ध्य पर, हम अवशोषण की चोटियों को देखेंगे क्योंकि ये रोशनी नमूने में अणुओं द्वारा अवशोषित होती हैं और इसलिए संप्रेषण कम होगा और डिटेक्टर ट्रांसमिटेड लाइट की कम मात्रा का पता लगाएगा 

जैसा की हमने पहले चर्चा किया है कि एक अकेला अणु कई प्रकार के कंपन दिखा सकता है तो इस कंपन की संख्या की गणना करने के लिए हमारे पास एक सूत्र है

रैखिक अणु जैसे CO2 के लिए (CO2 एक रैखिक अणु है)

सूत्र 3N - 5 है (जहाँ N परमाणुओं की संख्या है)

गैर-रैखिक अणु के लिए

सूत्र 3N-6 है 

आगे हम स्पेक्ट्रम के बारे में चर्चा करेंगे स्पेक्ट्रम में दो मुख्य महत्वपूर्ण क्षेत्र हैं अवशोषण क्षेत्र और फ़िंगरप्रिंट क्षेत्र।अवशोषण क्षेत्र में व्यक्तिगत चोटियाँ होती हैं जिसे हम आसानी से पहचान सकते हैं जबकि फिंगरप्रिंट क्षेत्र में कई बहु चोटियाँ हैं जिन्हें पहचानना मुश्किल है लेकिन हर घटक में एक विशिष्ट फिंगरप्रिंट क्षेत्र होता है और स्पेक्ट्रम लाइब्रेरी के साथ इस फिंगरप्रिंट क्षेत्र का मिलान करके हम यह पहचान सकते हैं कि यह कौन सा घटक हो सकता है?

इसके अलावा अलग-अलग चोटियाँ जो अवशोषण क्षेत्र में मौजूद हैं, जो स्पष्ट रूप से एक दूसरे से अलग हैं इससे पहचान सकते हैं कि कौन कौन सा संभव कार्यात्मक समूह परिसर में उपस्थित हो सकता है।

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