Почему KBr используется для ИК-спектроскопии? Создание прозрачных таблеток для точного анализа твердых образцов

Короче говоря, бромид калия (KBr) используется для ИК-спектроскопии, потому что он прозрачен для инфракрасного света и может быть спрессован в твердую, стекловидную таблетку. Это позволяет поместить твердый образец, который обычно непрозрачен, в тракт луча спектрометра таким образом, чтобы свет мог проходить через него для анализа.

Основная функция KBr заключается в том, чтобы выступать в роли твердотельного «растворителя». Он создает оптически прозрачную, неинтерферирующую матрицу, в которой суспендируется образец, что делает возможным измерение инфракрасного спектра твердого материала, который трудно растворить или расплавить.

Уникальные свойства KBr

Прозрачность в инфракрасной области

Самое важное свойство KBr — это его отсутствие поглощения в среднеинфракрасном диапазоне (обычно от 4000 до 400 см⁻¹).

Поскольку сам KBr не поглощает этот свет, он обеспечивает чистый фон. Любые пики поглощения, наблюдаемые в конечном спектре, могут быть уверенно отнесены к образцу, а не к матрице KBr.

Пластичность под давлением

KBr — это щелочной галогенид, класс солей, обладающих пластической деформацией. При воздействии нескольких тонн давления порошок кристаллического KBr течет и сплавляется в единый прозрачный стекловидный диск.

Этот процесс физически захватывает мелкоизмельченные частицы образца внутри вновь образованного слоя KBr, удерживая их на месте для анализа.

Химически инертная матрица

Для большинства органических и многих неорганических соединений KBr химически инертен. Он не вступает в реакцию с образцом во время подготовки или измерения.

Это гарантирует, что полученный спектр является репрезентативным для исходного образца, а не для какого-либо нового соединения, образовавшегося в результате реакции с матрицей.

Метод таблеток KBr: объяснение

Шаг 1: Смешивание и измельчение

Очень небольшое количество твердого образца (обычно 1–2 мг) добавляется к гораздо большему количеству высокочистого сухого порошка KBr (около 100–200 мг).

Затем эту смесь тщательно измельчают в агатовой ступке с пестиком. Цель состоит в том, чтобы уменьшить размер частиц образца до менее чем длины волны ИК-света, чтобы минимизировать рассеяние света.

Шаг 2: Прессование таблетки

Мелкоизмельченный порошок помещают в специальную пресс-форму. Форму часто помещают под вакуум для удаления захваченного воздуха и, что более важно, атмосферной влаги.

Затем используется гидравлический пресс для приложения огромного давления (8–10 тонн) к пресс-форме, сжимая порошок и заставляя KBr сплавляться в прозрачную таблетку.

Шаг 3: Коррекция фона

Перед измерением образца или после него часто записывают «холостой» спектр с использованием таблетки, изготовленной из чистого KBr. Это позволяет программному обеспечению прибора вычесть любое незначительное поглощение от остаточной влаги или инструментальных артефактов, что приводит к получению более чистого спектра образца.

Понимание компромиссов и подводных камней

Проблема влаги

KBr является гигроскопичным, то есть он легко поглощает воду из атмосферы. Это самая распространенная проблема при использовании метода KBr.

Вода имеет очень сильные и широкие полосы поглощения в ИК-диапазоне (широкий пик около 3400 см⁻¹ и еще один около 1640 см⁻¹). Если ваш KBr «влажный», эти большие пики воды могут полностью замаскировать важные пики вашего фактического образца. Использование осушенного KBr и минимизация контакта с воздухом имеют решающее значение.

Эффекты рассеяния света

Если образец измельчен недостаточно мелко, его частицы будут рассеивать инфракрасный свет, а не просто поглощать его. Это приводит к искаженному спектру с наклонным базовым уровнем и плохо очерченными пиками (проблема, известная как эффект Кристиансена).

Потенциальные изменения образца

Высокое давление, используемое для формирования таблетки, иногда может вызвать фазовый переход в кристаллической структуре образца (полиморфизм). Это означает, что измеренный вами спектр может не соответствовать той же кристаллической форме, с которой вы начинали.

Неоднородное распределение

Если образец недостаточно тщательно смешан с KBr, его концентрация не будет однородной по всей таблетке. Это может привести к неточным и неповторяемым результатам, что является серьезной проблемой для количественного анализа.

Выбор правильного решения для вашего анализа

Краткая подготовка к процессу изготовления таблеток гарантирует, что вы получите высококачественный спектр, точно отражающий ваш образец.

• Если ваша основная цель — простая идентификация соединения: Уделите первостепенное внимание использованию абсолютно сухого KBr и тщательному измельчению образца, чтобы получить чистые, хорошо очерченные пики, свободные от воды и артефактов рассеяния.
• Если ваша основная цель — количественное измерение: Тщательное взвешивание образца и KBr и обеспечение идеально гомогенной смеси являются обязательными условиями для получения воспроизводимых результатов.
• Если вы анализируете материал, чувствительный к давлению: Рассмотрите альтернативный метод анализа твердых веществ, такой как суспензия в Nujol (Nujol mull), который включает измельчение образца в минеральном масле и не требует высокого давления.

В конечном счете, овладение техникой таблеток KBr обеспечивает мощное и надежное окно в молекулярную структуру широкого спектра твердых материалов.

Сводная таблица:

Свойство	Преимущество для ИК-спектроскопии
ИК-прозрачность	Обеспечивает чистый фон без интерферирующих пиков поглощения.
Пластичность под давлением	Сплавляется в прозрачную таблетку, удерживающую образец.
Химическая инертность	Не вступает в реакцию с большинством образцов, сохраняя их целостность.

Достигайте точного и надежного ИК-анализа с KINTEK.

Освоение техники таблеток KBr имеет решающее значение для точной идентификации твердых образцов. KINTEK специализируется на предоставлении высокочистых порошков KBr, прочных пресс-форм для таблеток и надежных гидравлических прессов, необходимых для обеспечения согласованности и отсутствия загрязнений при подготовке ваших образцов.

Наше лабораторное оборудование и расходные материалы разработаны, чтобы помочь вам преодолеть распространенные проблемы, такие как поглощение влаги и рассеяние света, обеспечивая каждый раз четкие, интерпретируемые спектры.

Свяжитесь с KINTEK сегодня, чтобы обсудить конкретные потребности вашей лаборатории, и позвольте нашим экспертам помочь вам оптимизировать рабочий процесс ИК-спектроскопии.