Instrumentos de Espectroscopia Infrarroja dispersivos Ana Luisa Santos Paula de León Lourdes Arroyo Sara Izquierdo

Espectrometría de absorción en el infrarrojo Se basa en la absorción de radiación electromagnética para causar transiciones vibratorias en las moléculas. La estructura interna de la molécula determina el tipo de absorción. Hay tres tipos diferentes de IR Denominación Intervalo (cm-1) Intervalo λ (μm) Infrarrojo próximo 12500 – 4000 0.8 – 2.5 Infrarrojo medio 4000 – 660 2.5 – 15.15 Infrarrojo lejano 660 – 50 15.15 - 200

……continuación Los espectrómetros infrarrojos son una de las herramientas más importantes para observar espectros vibracionales. Las características más relevantes de esta espectroscopía son las siguientes: Si dos moléculas están constituidas por átomos distintos, o tienen distinta distribución isotópica, o configuración, o se encuentran en ambientes distintos, los espectros infrarrojos serán distintos. Una sustancia definida puede identificarse por su espectro infrarrojo. Estos espectros pueden ser considerados como las huellas digitales de dicha sustancia. Los espectros muestran bandas que son típicas de grupos funcionales particulares y que tienen localizaciones e intensidades específicas dentro de los espectros infrarrojos

…… continuación 4. A partir de los espectros se pueden inferir las estructuras moleculares. Para ello se requiere un modelo en el cual basar los cálculos. 5. Las intensidades en las bandas del espectro de una mezcla, son generalmente proporcionales a las concentraciones de las componentes individuales. Por lo tanto, es posible determinar la concentración de una sustancia y realizar análisis de muestras con varias componentes. 6. Es posible, mediante el uso de dispositivos experimentales adecuados, obtener espectros infrarrojos sin alteración de la muestra, lo que constituye a esta espectroscopía como una herramienta de análisis no destructiva. 7. El tiempo necesario para obtener y almacenar un espectro infrarrojo es del orden de minutos.

Aplicaciones de la espectrometría en ir Tres categorías de aplicación: Infrarrojo medio: La región más utilizada 670 - 4.000 cm-1 (14,9 y 2,5 µm) Para análisis cualitativos y cuantitativos, se emplean los espectros de absorción, reflexión y emisión. Infrarrojo cercano: 4.000 - 14.000 cm-1 (2,5 y 0,75 µm) Determinación cuantitativa de rutina de agua, dióxido de carbono, azufre, hidrocarburos de bajo peso molecular, nitrógeno amínico, y muchos otros compuestos sencillos que tienen interés en agricultura y en industria. Estas determinaciones se basan, con frecuencia, en medidas de la reflectancia difusa de muestras sólidas o liquidas sin tratamiento previo. Infrarrojo lejano: Determinación de estructuras de especies inorgánicas y organometálicas que utilizan medidas de absorción.

Tipos de instrumento para absorción en IR Espectrofotómetros Dispersivos: Mayormente usados para análisis de tipo cualitativos Espectrofotómetros Mutliplex: También llamados espectrofotómetros de transformadas de Fourier, son usados en análisis tanto cualitativos como cuantitativos. Espectrofotómetros no Dispersivos: Se han desarrollado para la determinación cuantitativa de diversas especies orgánicas en la atmósfera por espectroscopia de absorción, de emisión y de reflectancia.

Los instrumentos dispersivos Los espectrofotómetros de infrarrojo dispersivos que se encuentran en el comercio son por lo general instrumentos de doble haz con registrador, que utilizan redes de reflexión para la dispersión de la radiación Principalmente se emplean instrumentos de haz doble porque son menos exigentes en las características de la fuente y detector. Por lo general, incorporan un cortador de baja frecuencia (de 5 a 13 ciclos por minuto), cuyas púas se afilan para que haya una relación lineal entre el movimiento lateral del peine y la disminución de la potencia del haz, que permite al detector discriminar entre la señal de la fuente y las señales de radiación extraña, tales como la emisión de radiación en el infrarrojo de los distintos objetos que rodean al detector.

A diferencia de los fotómetros UV-VIS, en los instrumentos de infrarrojo el compartimento de la muestra y de la referencia se colocan siempre entre la fuente y el monocromador. Esta disposición es posible debido a que la radiación en el infrarrojo, a diferencia de la radiación ultravioleta/visible, no es suficientemente energética para provocar la descomposición fotoquímica de la muestra. No obstante colocar la muestra y la referencia delante del monocromador tiene la ventaja de que la mayor parte de la radiación dispersada, que se genera dentro del compartimiento de las cubetas, se elimina por el monocromador y así no alcanza el detector.

Partes Divisor periódico: disco impulsado por un motor que deja pasar alternativamente el haz demuestra y el de referencia. Rectificador Sincrónico: aparato que está acoplado mecánica o eléctricamente al divisor periódico. Atenuador: peine de dientes finos que se opone a la radiación eliminando una fracción del haz de la misma. El peine se pone en movimiento cuando el detector percibe una diferencia de potencial entre la muestra y referencia.

Funcionamiento La radiación que procede de la fuente se divide en dos haces, una mitad pasa por el compartimento de la cubeta de la muestra y la otra mitad por la zona de la referencia.

El haz de referencia pasa luego por el atenuador y se dirige hacia un cortador. El cortador consta de un disco accionado por un motor que alternativamente refleja el haz de referencia o transmite el haz que proviene de la muestra hacia el monocromador.

Después de la dispersión en la red, los haces alternativos llegan al detector y se convierten en una señal eléctrica. La señal se amplifica y pasa al rectificador sincrónico, un dispositivo que está acoplado mecánica o eléctricamente al cortador de forma que el interruptor del rectificador y el haz que sale del cortador cambien simultáneamente. Si dos haces tienen misma potencia, la señal procede de Rectificador es una corriente continua constante. Si dos haces difieren en la potencia, se produce una corriente alterna o fluctuante.

Conexión por radiación, indicada con líneas de trazos. Conexión mecánica, por líneas oscuras gruesas. Conexión eléctrica, por líneas continuas estrechas.

desventajas La respuesta del atenuador siempre se retrasa respecto a los cambios de transmitancia, en especial en las regiones de barrido donde la señal cambia rápidamente. En las regiones donde la transmitancia se proxima a cero, casi no llega radiación al detector, no puede establecerse con exactitud la posición nula.

3. El resultado es una respuesta poco definida del detector y unos picos redondeados. Espectro infrarrojo del n-hexanal ilustrando el registro fuera de escala a valores bajos de %T

Los instrumentos dispersivos han sido desplazados en la actualidad por los espectrofotómetros de transformada de Fourier, aunque estos en su inicio eran instrumentos que tuvieron mucho auge debido a su alto precio, complejidad y que requerían de frecuentes ajustes, ahora son utilizados ampliamente en análisis debido a las características que posee como por ejemplo rapidez, precisión y sensibilidad.

Caracteristicas de instrumentos comerciales Generalmente el ofrecido por las diferentes marcas es el modelo infrarrojo de transformada de Fourier ya que tiene un intervalo de 7800 a 350 cm- micrometros y resolución de 4cm- con tiempo de barrido de menos de un segundo.

GRACIAS POR SU ATENCIÓN