Поглощение инфракрасного излучения связано с увеличением колебательной и вращательной энергии ковалентной связи., если поглощение приводит к изменению дипольного момента молекулы. Это значит, что почти все молекулы с ковалентными связями в той или иной мере способны к поглощению в инфракрасной (ИК) области. Симметричные молекулы не могут поглотить ИК-излучение, это такие молекулы, как Н2, N2, 02, галогены и некоторые другие.
ИК-спектры многоатомных ковалентных соединений обычно очень сложные: они состоят из множества узких полос поглощения и сильно отличаются от обычных УФ- и видимых спектров. Различия вытекают из природы взаимодействия поглощающих молекул и их окружения, поэтому линии поглощения расширяются и стремятся слиться в широкие полосы поглощения.
Некоторые вещества с длинноцепочными молекулами лучше исследовать в твердом состоянии. В жидкой фазе возможно свободное вращение вокруг множества С—С связей, что приводит к неограниченному числу конфигураций молекулы, а следовательно к расширению полос поглощения.
Обычно по оси ординат при построении ИК-спектров откладывают пропускание в процентах, а не оптическую плотность. При таком способе построения полосы поглощения выглядят как впадины на кривой, а не как максимумы на УФ-спектрах. По оси абсцисс откладывают волновое число в обратных сантиметрах, реже длину волны в микрометрах.
Поглощение ИК-излучения обусловлено ковалентными связями, поэтому ИК-спектры могут служить источником информации о структуре молекулярных соединений.
В специальной справочной литературе приведены длины волн и частоты полос поглощения. Положение полос в спектрах вещества помогает установить наличие той или иной функциональной группы в соединении. Присутствие в молекуле других атомов может вызвать определенное смещение полосы. Таким образом, каждое соединение будет иметь свой характерный ИК-спектр. Неизвестное соединение идентифицируют, сравнивая его спектр со спектрами известных соединений, снятых в тех же условиях; ИК-спектры многих соединений сняты и собраны в специальных атласах, которыми пользуются при идентификации соединений и анализе смесей веществ.
ИК-спектроскопию можно применять и для количественного анализа.
Ближневолновая ИК-спектроскопия использует ИК-спектры в интервале длин волн от 750 до 2500 нм (или в волновых числах от 33 300 до 4000 см-1), расположенных между видимой и средней ИК-областями. В ближней ИК-области поглощают -ОН, >>Ш, =С-С1, >СН2, ~СН3, >Р-Н группы и др.
Средневолновая ИК-спектроскопия использует ИК-спектры в интервале длин волн от 2500 до 50 000 нм (или в волновых чисти от 4000 до 200 см-1).
Длинноволновая ИК-спектроскопия основана на изучении ИК-спектров длинноволнового диапазона в области от 50 000 до 100 000 нм (в волновых числах от 200 до 10 см-1). В ИК-спектрах длинноволновой области находят отражение внутри и межмолекулярные взаимодействия, обладающие низкой энергией. В основном здесь проявляются водородные связи, связи в кристаллической решетке, слабые координационные связи. Длинноволновые ПК-спектры применяют для изучения комплексных соединений, водородных связей.