Η υπέρυθρη φασματοσκοπία (IR) χρησιμοποιείται για την ανάλυση μορίων. Υπάρχουν πολλοί τύποι φασματοσκοπίας που χρησιμοποιούνται για τον προσδιορισμό διαφορετικών ιδιοτήτων και χαρακτηριστικών ενός μορίου. Τα όργανα φασματοσκοπίας υπερύθρων χρησιμοποιούνται για να διευκρινιστεί ποιες ομάδες υπάρχουν σε ένα δείγμα.
Η ζώνη ακτινοβολίας IR περιλαμβάνει μήκη κύματος 800-1,000,000 νανόμετρα. Αυτό το φως είναι αόρατο στο ανθρώπινο μάτι, αν και τα αποτελέσματα της ακτινοβολίας IR γίνονται αισθητά ως θερμότητα. Το εύρος ακτινοβολίας που χρησιμοποιείται στα όργανα φασματοσκοπίας υπερύθρων είναι 2,500-16,000 νανόμετρα. Αυτή η περιοχή ονομάζεται περιοχή συχνότητας ομάδας.
Οι χημικοί δεσμοί σε ένα μόριο μπορούν να γίνουν ώστε να τεντώνονται, να κάμπτονται ή να συστρέφονται όταν εκτίθενται σε ακτινοβολία υπερύθρων. Αυτό συμβαίνει σε ένα μήκος κύματος που είναι μοναδικό για κάθε δεσμό και κάθε τύπο δόνησης. Επομένως, η παρουσία ενός συγκεκριμένου δεσμού χαρακτηρίζεται σε ένα φάσμα IR από την απορρόφηση ακτινοβολίας σε ένα διακριτό σύνολο μηκών κύματος.
Τα συμβατικά όργανα φασματοσκοπίας υπερύθρων απαιτούν μια πηγή ακτινοβολίας, ένα δοχείο για το δείγμα και αισθητήρες IR για να ανιχνεύσουν ποια μήκη κύματος έχουν περάσει από το δείγμα. Το παραδοσιακό φασματόμετρο υπερύθρων ονομάζεται φασματόμετρο διασποράς πλέγματος. Αυτό λειτουργεί διαιρώντας την ακτινοβολία από την πηγή IR σε δύο ρεύματα, με το ένα ρεύμα να περνά μέσα από το δείγμα και το άλλο να χρησιμοποιείται ως έλεγχος. Το φασματόμετρο συγκρίνει τη σχετική απορρόφηση από τον έλεγχο και το δείγμα για να υπολογίσει τη σχετική απορρόφηση για κάθε μήκος κύματος.
Η πηγή IR είναι συνήθως ένα στερεό που έχει θερμανθεί σε περισσότερους από 2,700 βαθμούς Φαρενάιτ (περίπου 1,500 βαθμούς Κελσίου). Οι πηγές περιλαμβάνουν τυλιγμένα ηλεκτρικά καλώδια ή νήματα, καρβίδιο του πυριτίου και οξείδιο μετάλλων σπάνιων γαιών. Το δείγμα μπορεί να είναι στερεό, υγρό ή αέριο. Μπορεί επίσης να είναι σε υγρό διάλυμα, αλλά σε αυτή την κατάσταση, πρέπει να ληφθεί μέριμνα για τη διάκριση μεταξύ των απορροφήσεων από τον διαλύτη και των απορροφήσεων από το διαλυμένο δείγμα.
Στα τέλη του 20ου αιώνα και στις αρχές του 21ου αιώνα σημειώθηκαν πολλές προόδους στα όργανα φασματοσκοπίας υπερύθρων. Η ανάλυση των φασμάτων υπερύθρων, που διεξήχθη αρχικά με το χέρι, έγινε μηχανογραφημένη. Τα φασματόμετρα IR μετασχηματισμού Fourier (FTIR) προσέφεραν πολύ πιο ακριβή, ακριβή και ευαίσθητα αποτελέσματα από την τεχνολογία IR με πλέγμα διασποράς.
Στην πράξη, οι παρουσίες χημικών ομάδων σε ένα μόριο προσδιορίζονται μέσω μιας διαδικασίας απομάκρυνσης. Για παράδειγμα, η απορρόφηση σε ένα συγκεκριμένο σύνολο μηκών κύματος συνεπάγεται την παρουσία ενός διπλού δεσμού άνθρακα-οξυγόνου, που σημαίνει ότι η ένωση θα μπορούσε να περιέχει μια σειρά από οργανικές ομάδες. Περαιτέρω απορρόφηση σε άλλο μήκος κύματος υποδηλώνει ότι υπάρχει επίσης ένας απλός δεσμός άνθρακα-οξυγόνου, που σημαίνει ότι το δείγμα περιέχει μια καρβοξυλική ομάδα (-CO2-). Η παρουσία τουλάχιστον μιας ομάδας καρβοξυλικού οξέος (-CO2-H) θα επιβεβαιωθεί εάν παρατηρηθεί απορρόφηση σε μήκος κύματος που αντιστοιχεί σε ομάδα υδροξυλίου (-ΟΗ).