Espectroscopía infrarroja (IR) para análisis químicos

La espectroscopia infrarroja (IR) es una técnica común para el análisis de compuestos orgánicos. Permite, además de otras técnicas como la RMN, determinar la estructura de una molécula, buscar impurezas o realizar un ensayo. Algunas sustancias inorgánicas pueden ser analizadas en IR.

Principio de la espectrofotometría infrarroja

La espectroscopia infrarroja (IR) se basa en la absorción de la radiación infrarroja por la molécula. Las longitudes de onda de estudio están generalmente entre 2,5 µm y 25 µm, es decir, un rango de estudio entre 400 y 4000 cm-1. Las energías involucradas son principalmente energías de vibración y rotación.

En el análisis químico, la atención se centra principalmente en las vibraciones moleculares (más intensas que los picos de rotación). Son de dos tipos dependiendo de la energía del haz incidente: las vibraciones de deformación y las vibraciones de alargamiento (también llamadas vibraciones de valencia), estas últimas requieren una energía más elevada.

El análisis se realiza escaneando las longitudes de onda para obtener un espectro infrarrojo con bandas de absorción. El análisis de las funciones orgánicas presentes en la molécula se realiza mediante una tabla que indica la naturaleza de la función en función del número de ondas medidas. Un enlace puede tener diferentes modos de vibración y diferentes bandas de absorción, lo que hace que el análisis de espectro sea a veces muy difícil. Sin embargo, la identificación de ciertos grupos funcionales es fácil: grupos de alcohol y carboxílicos en primer lugar.

Los espectrómetros de corriente deben ser transformados de Fourrier lo que permite acelerar el análisis.

Instrumentación

El espectrofotómetro consta de una fuente infrarroja (filamento calentado a alta temperatura), un compartimento de muestras, un fotómetro, un monocromador, un láser y un detector. Existen instrumentos de uno o dos haces, siendo estos últimos más precisos.

El análisis de líquidos se realiza colocando una gota de producto entre 2 ventanas de KBr o NaCl. Las ventanas deben ser transparentes a los rayos infrarrojos, lo que excluye el vidrio; en el caso de los sólidos, el granulado se obtiene mezclando el compuesto que se va a analizar con el polvo de KBr. Todo esto se coloca en una prensa para crear el pellet que luego puede ser analizado.

El análisis de gases también es común con el uso de células de gas de unos diez centímetros.

Los últimos modelos tienen módulos ATR que utilizan tecnología de reflexión en los que el haz ya no pasa a través de toda la muestra. En este modo, el haz penetra ligeramente en la muestra y se refleja de nuevo en el espectrofotómetro. Esta tecnología tiene la ventaja de ahorrar mucho tiempo en la preparación de las muestras.

Ejemplo de espectro: espectro infrarrojo del etanol

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