Em suma A mistura homogénea de uma amostra com brometo de potássio (KBr) em pó é essencial para obter um espetro de infravermelhos preciso e fiável. A mistura adequada garante que a amostra é distribuída uniformemente na matriz de KBr, o que permite que o feixe de infravermelhos do espetrómetro interaja com ela de forma uniforme e consistente. Sem isto, o espetro resultante será distorcido e não interpretável.
Uma pastilha de KBr mal preparada cria artefactos ópticos que distorcem os dados espectrais. O objetivo não é apenas misturar a amostra, mas criar uma janela sólida e transparente onde a amostra esteja dispersa tão finamente que a luz infravermelha passe através dela sem se dispersar ou refletir.
O papel do KBr na espetroscopia FTIR
Para compreender a importância da mistura, temos de compreender primeiro porque é que o KBr é utilizado. Na espetroscopia de infravermelhos de transmissão por transformada de Fourier (FTIR), o feixe de infravermelhos tem de passar através da amostra. Para amostras sólidas, isto representa um desafio.
Porquê KBr? O Princípio da Transparência
O brometo de potássio é a escolha padrão porque é transparente à radiação infravermelha média . Isto significa que o KBr não absorve luz no intervalo de análise típico (4000-400 cm-¹).
Actua como um "solvente" ou matriz em estado sólido, permitindo-lhe diluir a sua amostra e mantê-la no caminho do feixe de IV sem adicionar quaisquer sinais espectrais interferentes.
O objetivo: uma pastilha opticamente clara
O processo envolve a trituração da amostra e do KBr em conjunto e, em seguida, a sua pressão sob alta pressão para formar um disco pequeno e transparente ou "pellet".
O pellet ideal é uma janela perfeitamente transparente e vítrea. As moléculas da amostra devem estar tão finamente dispersas no KBr que o pellet é opticamente homogéneo, comportando-se como uma única substância ao feixe de infravermelhos que passa.
Consequências de uma mistura não homogénea
Quando a amostra não é moída suficientemente fina ou está aglomerada no KBr, surgem vários problemas ópticos que corrompem o espetro. Não se trata de alterações químicas, mas de artefactos físicos.
O efeito Christiansen: Formas distorcidas dos picos
Uma mistura não homogénea resulta em diferenças acentuadas no índice de refração entre as partículas maiores da amostra e a matriz de KBr circundante.
Este desfasamento provoca uma dispersão significativa da luz no lado de alta frequência de uma banda de absorção forte. O resultado é uma assinatura clássica de uma pastilha pobre: um pico distorcido e assimétrico com um mergulho notável ou "cauda" antes da absorção principal.
Efeitos do tamanho das partículas: Uma linha de base inclinada
Se as partículas da amostra forem demasiado grandes (comparáveis ao comprimento de onda da luz infravermelha), causarão dispersão Mie .
Uma vez que os comprimentos de onda mais curtos (números de onda mais elevados) são dispersos de forma mais eficaz do que os comprimentos de onda mais longos, este efeito produz um espetro com uma linha de base inclinada que é alta no lado esquerdo (p. ex., 4000 cm-¹) e baixa no lado direito (p. ex., 400 cm-¹). Isto pode obscurecer picos fracos e tornar o espetro difícil de ler.
Comprimento de trajetória inconsistente e dados inválidos
A Lei de Beer-Lambert que relaciona a absorvância com a concentração, assume uma concentração de amostra e um comprimento de trajeto uniformes. Os aglomerados de amostra numa pastilha de KBr violam este pressuposto.
Se o feixe de IV encontrar uma partícula densa, pode ser completamente absorvido, dando origem a picos achatados e "totalmente absorventes". Se passar por uma área sem amostra, não é registado qualquer sinal. O espetro resultante não é quantitativamente fiável e não representa a verdadeira natureza química da amostra a granel.
Compreender as armadilhas comuns
Mesmo com as intenções corretas, vários erros comuns podem comprometer a qualidade de uma pastilha de KBr.
A natureza higroscópica do KBr
O KBr é higroscópico o que significa que absorve facilmente a humidade do ar. Mesmo uma pequena quantidade de água produzirá bandas de absorção muito amplas e fortes no espetro (cerca de 3400 cm-¹ para o estiramento de O-H e 1640 cm-¹ para a flexão de H-O-H).
Utilize sempre KBr de grau espetroscópico e guarde-o num exsicador ou num forno de secagem para evitar que a contaminação por água obscureça os dados da sua amostra.
Concentração incorrecta da amostra
A concentração ideal de uma amostra em KBr é tipicamente 0,1% a 1% em peso .
Uma amostra demasiado pequena resulta num espetro ruidoso com picos fracos que são difíceis de distinguir da linha de base. Demasiada amostra faz com que os picos mais fortes se tornem totalmente absorventes - aparecerão com fundo plano a 0% de transmitância, perdendo toda a informação útil sobre a sua verdadeira intensidade e forma.
Desbaste excessivo ou contaminação
Embora a trituração fina seja fundamental, a força excessiva ou o tempo de trituração podem, por vezes, alterar a amostra, especialmente no caso de materiais cristalinos que podem ter diferentes formas polimórficas.
Para além disso, é crucial utilizar um almofariz e um pilão de ágata limpos. Qualquer resíduo de amostras anteriores aparecerá como um contaminante no seu espetro.
Fazer a escolha certa para o seu objetivo
O nível de rigor necessário para a preparação de pellets depende do seu objetivo analítico.
- Se o seu objetivo principal for a identificação qualitativa: O seu objetivo é obter formas de pico claras e bem definidas, sem distorção. Concentre-se em triturar bem a amostra e o KBr para minimizar o tamanho das partículas e eliminar o efeito Christiansen.
- Se o seu objetivo principal for a análise quantitativa: O seu objetivo é obter uma dispersão perfeitamente uniforme para satisfazer a lei de Beer-Lambert. A pesagem precisa e um processo de mistura metódico são fundamentais para garantir que as intensidades dos picos são verdadeiramente proporcionais à concentração.
- Se estiver a ter dificuldades com uma linha de base inclinada: As partículas da sua amostra são demasiado grandes e estão a causar dispersão da luz. Deve moer a amostra mais finamente, antes e durante a sua mistura com o pó de KBr.
- Se vir picos largos e inesperados à volta de 3400 cm-¹: O KBr absorveu humidade. Certifique-se de que está a utilizar KBr seco, de qualidade espectroscópica, e trabalhe rapidamente para minimizar a sua exposição ao ar húmido.
O domínio desta técnica de preparação fundamental é o primeiro passo para gerar dados espectroscópicos fiáveis e com qualidade de publicação.
Tabela de resumo:
| Aspeto chave | Importância |
|---|---|
| Mistura homogénea | Evita artefactos ópticos como picos distorcidos e linhas de base inclinadas para espectros precisos |
| Concentração da amostra | Mantém 0,1% a 1% por peso para evitar picos fracos ou achatados |
| Tamanho das partículas | A moagem fina reduz a dispersão e assegura uma interação uniforme do feixe de IV |
| Manuseamento do KBr | Utilizar KBr seco, de grau espetroscópico, para evitar a interferência da humidade no espetro |
Melhore a análise FTIR do seu laboratório com as prensas de laboratório de precisão da KINTEK! Quer necessite de prensas automáticas de laboratório, prensas isostáticas ou prensas aquecidas de laboratório, o nosso equipamento assegura uma preparação perfeita de pastilhas de KBr para espectros fiáveis e de alta qualidade. Não deixe que uma má preparação da amostra comprometa os seus resultados. contacte-nos hoje para saber como podemos melhorar a eficiência e a precisão do seu laboratório!
