La espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) es una potente técnica analítica utilizada para identificar y caracterizar compuestos químicos basándose en sus vibraciones moleculares.El proceso consiste en preparar la muestra, recoger el espectro infrarrojo y analizar los datos resultantes para determinar la composición molecular y la estructura.Los pasos clave incluyen la preparación de la muestra, la calibración del instrumento, la adquisición de datos y la interpretación espectral.FTIR se utiliza ampliamente en diversos campos, como la industria farmacéutica, la ciencia de materiales y el análisis medioambiental, debido a su sensibilidad, precisión y capacidad para proporcionar información molecular detallada.
Explicación de los puntos clave:
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Preparación de la muestra:
- Muestras sólidas:Las muestras sólidas pueden analizarse mediante técnicas como el método de la pastilla KBr, en el que la muestra se mezcla con bromuro de potasio y se prensa hasta formar una pastilla transparente.Alternativamente, el método de reflectancia total atenuada (ATR) permite el análisis directo de muestras sólidas sin una preparación exhaustiva.
- Muestras líquidas:Las muestras líquidas suelen colocarse entre dos placas de sal (por ejemplo, NaCl o KBr) para formar una fina película.Esto permite que la luz infrarroja atraviese la muestra e interactúe con las moléculas.
- Muestras de gas:Las muestras de gas se analizan utilizando celdas de gas especializadas que permiten que el haz infrarrojo atraviese la muestra.La concentración del gas puede determinarse en función de la absorción de la radiación infrarroja.
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Calibración del instrumento:
- Antes del análisis, el instrumento FTIR debe calibrarse para garantizar resultados precisos y reproducibles.Esto implica utilizar un espectro de fondo, normalmente del compartimento de muestra vacío o de un material de referencia, para tener en cuenta cualquier interferencia ambiental o instrumental.
- El proceso de calibración garantiza que el instrumento está correctamente alineado y que la fuente de infrarrojos y el detector funcionan correctamente.
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Adquisición de datos:
- La muestra se coloca en el instrumento FTIR, y el haz infrarrojo pasa a través de la muestra o se refleja en ella.El haz interactúa con los enlaces moleculares de la muestra, haciéndolos vibrar a frecuencias específicas.
- El instrumento FTIR mide la intensidad de la luz infrarroja transmitida o reflejada en diferentes longitudes de onda, produciendo un interferograma.A continuación, este interferograma se convierte en un espectro mediante un proceso matemático denominado transformación de Fourier.
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Interpretación espectral:
- El espectro resultante es un diagrama de absorbancia o transmitancia en función del número de onda (cm-¹).Cada pico del espectro corresponde a una vibración molecular específica, como el estiramiento o la flexión de enlaces químicos.
- Comparando el espectro de la muestra con espectros de referencia o bases de datos, se puede identificar la composición química y la estructura de la muestra.Los grupos funcionales como -OH, -C=O y -NH₂ tienen bandas de absorción características que pueden utilizarse para identificar compuestos específicos.
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Aplicaciones del análisis FTIR:
- Productos farmacéuticos:FTIR se utiliza para identificar ingredientes farmacéuticos activos (API) y excipientes, así como para detectar impurezas o productos de degradación.
- Ciencia de los materiales:FTIR se emplea para analizar polímeros, revestimientos y compuestos, proporcionando información sobre la estructura molecular, la cristalinidad y la composición química.
- Análisis medioambiental:FTIR se utiliza para detectar y cuantificar contaminantes, como compuestos orgánicos volátiles (COV) y gases de efecto invernadero, en muestras de aire, agua y suelo.
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Ventajas de FTIR:
- Alta sensibilidad:FTIR puede detectar concentraciones muy bajas de compuestos, por lo que es adecuado para el análisis de trazas.
- No destructivo:La mayoría de las técnicas FTIR no son destructivas, lo que permite recuperar la muestra y utilizarla para análisis posteriores.
- Versatilidad:FTIR puede analizar una amplia gama de tipos de muestras, incluidos sólidos, líquidos y gases.
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Limitaciones de FTIR:
- Preparación de muestras:Algunos métodos de preparación de muestras, como la técnica de pellets de KBr, pueden llevar mucho tiempo y requieren una manipulación cuidadosa.
- Interferencias:El agua y el dióxido de carbono presentes en el ambiente pueden interferir con el espectro infrarrojo, lo que exige un control cuidadoso de las condiciones de análisis.
- Complejidad:La interpretación espectral puede ser compleja, especialmente en el caso de muestras con bandas de absorción superpuestas o componentes desconocidos.
En resumen, el análisis FTIR implica una preparación cuidadosa de la muestra, la calibración del instrumento, la adquisición de datos y la interpretación espectral.La técnica es muy versátil y se utiliza ampliamente en diversos campos para identificar y caracterizar compuestos químicos.Sin embargo, requiere una cuidadosa atención a los detalles y conocimientos especializados en la interpretación espectral para obtener resultados precisos y fiables.
Cuadro sinóptico:
| Paso | Descripción |
|---|---|
| Preparación de muestras | Sólidos:Método KBr pellet o ATR.Líquidos:Película fina entre placas de sal.Gases:Células especializadas. |
| Calibración del instrumento | Utilice el espectro de fondo para garantizar la precisión y la reproducibilidad. |
| Adquisición de datos | El haz infrarrojo interactúa con la muestra, produciendo un interferograma convertido en espectro. |
| Interpretación espectral | Comparar los picos con los espectros de referencia para identificar la estructura y la composición molecular. |
| Aplicaciones | Farmacéutica, ciencia de materiales, análisis medioambiental. |
| Ventajas | Alta sensibilidad, no destructivo, versátil. |
| Limitaciones | Preparación lenta, interferencias ambientales, interpretación compleja. |
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