Молекулы вибрируют. Их связи растягиваются, изгибаются и скручиваются на определенных частотах. Когда инфракрасный свет попадает на молекулу, он поглощается, если его частота совпадает с частотой вибрации. В результате получается инфракрасный спектр — график поглощенных частот. Каждая функциональная группа поглощает свет на характерных частотах, что делает инфракрасную спектроскопию мощным инструментом для идентификации химических групп.

Метод основан на пропускании инфракрасного света через образец и измерении количества поглощенного света на каждой длине волны. Полученный спектр показывает пики на определенных волновых числах, обычно в диапазоне от 4000 до 400 см⁻¹. Широкий пик около 3300 см⁻¹ указывает на связь OH или NH. Резкий пик около 1700 см⁻¹ указывает на связь C=O. Пик около 2200 см⁻¹ указывает на связь C≡N или C≡C. Область «отпечатков пальцев» ниже 1500 см⁻¹ сложна, но уникальна для каждой молекулы.

Инфракрасная спектроскопия используется в органической химии для идентификации функциональных групп, в криминалистике для анализа улик, в контроле качества фармацевтической продукции для подтверждения идентичности лекарственных препаратов, а также в мониторинге окружающей среды для обнаружения загрязняющих веществ. Это быстрый, неразрушающий метод, требующий минимальной подготовки образцов. В полевых условиях используются портативные инфракрасные спектрометры.

Этот метод имеет свои ограничения. Он не позволяет определить полную структуру молекулы. Лучше всего его использовать в сочетании с другими методами, такими как ядерный магнитный резонанс и масс-спектрометрия. Но для идентификации функциональных групп он не имеет себе равных.