¿Por qué se utilizan KBr y NaCl en la espectroscopia IR? Logre un análisis de muestras claro y preciso

En resumen, el KBr (bromuro de potasio) y el NaCl (cloruro de sodio) se utilizan en espectroscopia IR porque poseen dos propiedades críticas: son transparentes a la radiación infrarroja y son sales blandas y maleables. Esta combinación única les permite actuar como una ventana o una matriz sólida para una muestra, permitiendo que el haz de IR la atraviese y analice la sustancia de interés sin añadir ninguna señal interferente.

El desafío principal en la espectroscopia IR es preparar una muestra que sea lo suficientemente delgada y uniforme para que la luz infrarroja la atraviese. El KBr y el NaCl resuelven este problema al proporcionar un medio químicamente inerte y transparente al IR para sostener la muestra en la trayectoria del haz del espectrómetro.

El desafío fundamental: hacer que la luz atraviese la muestra

Por qué las muestras puras suelen ser inadecuadas

La mayoría de los compuestos orgánicos e inorgánicos, especialmente en sus formas sólidas o líquidas puras, son demasiado gruesos o densos. Absorberán o dispersarán todo el haz infrarrojo, impidiendo que la luz llegue al detector.

Esto hace que sea imposible obtener un espectro útil, que se basa en la medición de las frecuencias específicas de luz que absorben los enlaces moleculares de la muestra.

La necesidad de un medio 'invisible'

Para obtener una señal utilizable, la muestra debe diluirse y soportarse en un medio que sea efectivamente invisible a la luz infrarroja.

Este medio portador, ya sea una pastilla sólida o una ventana de celda líquida, no debe tener ninguna de sus propias vibraciones moleculares que absorban en la región del infrarrojo medio. Si lo hiciera, su propio espectro se superpondría y oscurecería el espectro de la muestra.

Propiedades clave del KBr y el NaCl

1. Transparencia infrarroja

Esta es la razón principal de su uso. Las sales de haluro alcalino como el KBr y el NaCl tienen enlaces iónicos simples. Sus frecuencias vibracionales son tan bajas que caen muy fuera del rango típico del IR medio (4000–400 cm⁻¹) utilizado para el análisis.

Debido a que no absorben luz en esta región, proporcionan un fondo perfectamente claro, asegurando que cada pico observado en el espectro provenga únicamente de la muestra que se está probando.

2. Maleabilidad bajo presión

Como se señala en las guías de preparación de muestras, el KBr se vuelve plástico cuando se somete a alta presión. Esta propiedad física es esencial para el método común de la pastilla de KBr.

Cuando la muestra finamente molida se mezcla con polvo de KBr y se prensa en una matriz, el KBr fluye y se fusiona. Forma un disco sólido y semitransparente que fija las partículas de muestra dispersas en una matriz uniforme.

3. Inercia química

Tanto el KBr como el NaCl son sales generalmente no reactivas. No reaccionan químicamente con la gran mayoría de las muestras, asegurando que la sustancia analizada permanezca inalterada durante el proceso de preparación y medición.

Comprender las ventajas y desventajas

La naturaleza higroscópica de los haluros alcalinos

El inconveniente más significativo es que el KBr y el NaCl son higroscópicos, lo que significa que absorben fácilmente la humedad de la atmósfera.

El agua (H₂O) tiene bandas de absorción IR muy fuertes y amplias, particularmente la vibración de estiramiento O-H. Si el KBr o el NaCl están contaminados con humedad, estos picos de agua aparecerán en el espectro y pueden enmascarar fácilmente picos importantes de la muestra.

El impacto de una mala preparación

Por eso la técnica adecuada es fundamental. El KBr debe mantenerse perfectamente seco, a menudo almacenado en un desecador u horno. Al hacer una pastilla, a menudo se aplica vacío a la matriz para eliminar cualquier aire y humedad atrapados.

Si una pastilla no se muele lo suficientemente fina o no se prensa con suficiente presión, puede aparecer turbia. Esta turbidez hace que la luz IR se disperse, lo que lleva a una línea base deficiente y una calidad de señal reducida en el espectro final.

Tomar la decisión correcta para su objetivo

La aplicación correcta de estas sales depende del estado físico de su muestra.

• Si su enfoque principal es analizar una muestra sólida: La técnica de la pastilla de KBr es el método estándar, donde se mezcla la muestra con polvo de KBr seco y se prensa en un disco delgado.
• Si su enfoque principal es analizar un líquido o aceite: Utilizará placas de sal hechas de NaCl o KBr, colocando una película delgada de su líquido entre dos de estas placas transparentes.

En última instancia, estas sales simples son los caballos de batalla invisibles que hacen posible la potente técnica de la espectroscopia IR para una amplia gama de materiales.

Tabla resumen:

Propiedad	Por qué es importante para la espectroscopia IR
Transparencia infrarroja	Proporciona un fondo claro; sin picos interferentes en el rango del IR medio (4000–400 cm⁻¹).
Maleabilidad	Permite la formación de pastillas sólidas y transparentes (KBr) o placas para muestras líquidas.
Inercia química	Evita la reacción con las muestras, asegurando un análisis preciso.
Naturaleza higroscópica	Requiere una manipulación cuidadosa para evitar la contaminación por humedad, que puede oscurecer los picos de la muestra.

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