Moleküle vibrieren. Ihre Bindungen dehnen, biegen und verdrehen sich mit spezifischen Frequenzen. Trifft Infrarotlicht auf ein Molekül, wird es absorbiert, wenn seine Frequenz mit der Schwingung übereinstimmt. Das Ergebnis ist ein Infrarotspektrum, eine Darstellung der absorbierten Frequenzen. Jede funktionelle Gruppe absorbiert bei charakteristischen Frequenzen, wodurch die Infrarotspektroskopie ein leistungsstarkes Werkzeug zur Identifizierung chemischer Gruppen darstellt.

Das Verfahren beruht darauf, Infrarotlicht durch eine Probe zu leiten und die Absorption bei jeder Wellenlänge zu messen. Das resultierende Spektrum zeigt Peaks bei spezifischen Wellenzahlen, üblicherweise zwischen 4000 und 400 cm⁻¹. Ein breiter Peak um 3300 cm⁻¹ deutet auf eine OH- oder NH-Bindung hin. Ein scharfer Peak um 1700 cm⁻¹ deutet auf eine C=O-Bindung hin. Ein Peak um 2200 cm⁻¹ deutet auf eine C≡N- oder C≡C-Bindung hin. Der Fingerabdruckbereich unterhalb von 1500 cm⁻¹ ist komplex, aber für jedes Molekül einzigartig.

Die Infrarotspektroskopie findet Anwendung in der organischen Chemie zur Identifizierung funktioneller Gruppen, in der Forensik zur Beweisanalyse, in der pharmazeutischen Qualitätskontrolle zur Überprüfung der Arzneimittelidentität und im Umweltmonitoring zum Nachweis von Schadstoffen. Sie ist schnell, zerstörungsfrei und erfordert nur eine minimale Probenvorbereitung. Tragbare Infrarotspektrometer werden im Außeneinsatz verwendet.

Die Technik hat jedoch ihre Grenzen. Sie kann die vollständige Struktur eines Moleküls nicht bestimmen. Am besten wird sie in Kombination mit anderen Methoden wie der Kernspinresonanzspektroskopie und der Massenspektrometrie eingesetzt. Zur Identifizierung funktioneller Gruppen ist sie aber unübertroffen.