Struktura

IR záření a jeho využití v chemické laboratoři

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.

obrazek

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.

obrazek

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.

Zdroje

  • KARLÍČEK, Rolf a kol. Analytická chemie pro farmaceuty. 1 vydání. Praha: Nakladatelství Karolinum, 2001. ISBN 80-246-0348-9
  • McMURRY, John. Organická chemie. 1. vydání. Brno, Praha: VUT v Brně, Nakladatelství VUTIUM, VŠCHT v Praze, 2007. ISBN 978-80-214-3291-8

Obrázky

 

Historie

Content fotokomora

Obr. 4: Temná komora

Temná komora aneb kousek z historie fotografování

V dobách, kdy se fotografovalo na film, nikoliv na digitální paměťovou kartu, si fotografičtí nadšenci vyvolávali fotografie doma. Jednou z nezbytností byla temná komora – místnost bez přístupu vnějšího světla, v níž se v určité části procesu tvorby fotografie svítilo pouze infračerveným, tj. nízkoenergetickým zářením.

Proces tvorby fotografie si můžete prohlédnout na videu.

Víte, že ...

Ukládání...

...můžeme vidět potmě?

Při policejním pátrání po pohřešovaných osobách se často využívají tzv. infrahledy. Jsou to zařízení umožňující vidět ve tmě objekty, které jsou zdrojem  infračerveného záření – tedy všechny objekty produkující teplo. Infračervené záření je očima neviditelné. Infrahledy obsahují jednak detektory citlivé na infračervené záření a jednak elektrické zařízení, které tento infračervený signál převádí na signál ve viditelné oblasti spektra. Zviditelnění probíhá pomocí luminoforů (látek schopných luminiscence), obraz je často pozorován v odstínech zelené. 

Obrázek

Content va i  ir   vis

Obr. 5: Pozorování zapnutého vařiče v denním světle (vlevo) a v infračerveném spektru (vpravo). Horké spirály vařiče se jeví jasněji než chladné pozadí (jedná se o grafickou simulaci obrazu v infrahledu).

Laboratorní příprava

Připravte 50g masti s kyselinou salicylovou

Kyselina salicylová patří mezi karboxylové kyseliny, terapeuticky se využívá ve směsi s vazelínou jako mast pro zevní použití v různých koncentracích, v závislosti na účinku, kterého chceme dosáhnout. Keratoplastický účinek, tj. obnovení svrchní vrstvy kůže, mají masti s nízkým procentuálním obsahem kyseliny salicylové, keratolytický účinek, tj. rozrušení a odstranění zrohovatělé kůže, mají masti s koncentrací  3% a vyšší. Návod na přípravu najdete v příloze.

Laboratorní příprava

Okénko do farmaceutické laboratoře - i pro žáky ZŠ

V příloze najdete pracovní list do chemického kroužku pro žáky střední školy nebo i základní školy. Vyzkoušíte si přípravu Acidi borici unguentum 10% (obsahuje kyselinu boritou a bílou vazelínu) a Ondřejovy masti (obsahuje dva masťové základy, kyselinu salicylovou a levandulovou silici).

Obr. 6: Svazek rozkvetlé levandule

Logolink