Principios de análisis instrumental

láser de He-Ne para proporcionar la señal de referencia y reu– nir los datos procedentes del detector de IR. No se utiliza fuente de luz blanca, y el interferograma de IR se usa para establecer el retraso cero. El máximo en el interferograma de infrarrojo es una referencia excelente debido a que es el único punto donde todas las longitudes de onda interfieren en forma constructiva. El instrumento que se muestra en la figura 16.6 se puede colocar sobre una mesa y es capaz de proporcionar espectros con una resolución aproximada de 1 cm - 1 • Un kit educativo está dis– ponible para ayudar a usar el instrumento en un ambiente acadé– mico. El kit incluye información sobre la teoría del infrarrojo, la instrumentación de IR de transformada de Fourier y varios expe– rimentos. Diseños de instrumentos Los espectrómetros de infrarrojo de transformada de Fourier son instrumentos de un solo haz o de doble haz. En la figura 16.8 se muestran los componentes ópticos de un espectrómetro de un solo haz, cuyo precio varía entre 15 000 y 25 000 dólares. Un procedimiento característico para determinar la transmitancia o la absorbancia con este tipo de instrumento consiste, en primer lugar, en obtener un interferograma de referencia mediante barri– dos de una referencia (por lo general, aire) 20 o 30 veces, acu– mular los datos y almacenar los resultados en la memoria de la computadora del instrumento (casi siempre, después de conver– tirlos en el espectro). A continuación, se coloca la muestra en la trayectoria de la radiación y se repite el proceso. Se calcula enton– ces la relación entre los datos espectrales de la muestra y la refe– rencia, y se obtiene la transmitancia a distintas frecuencias. Con Interferómetro ))} 168 Instrumentos para el infrarrojo 391 esta relación se calcula la absorbancia en función del número de onda. Normalmente, las fuentes y detectores modernos tienen la estabilidad suficiente como para que los espectros de referencia se tengan que obtener solo en forma ocasional. En la figura 16.9 se ilustra un espectrómetro de doble haz. Los espejos que dirigen el haz del interferómetro a través de la muestra y de las celdas de referencia oscilan rápidamente en comparación con el movimiento del espejo del interferómetro, de modo que la información de la muestra y de la referencia se puede obtener en cada una de las posiciones del espejo. El diseño de doble haz compensa las derivas de la fuente y del detector. Características de funcionamiento de los instrumentos comerciales Algunos fabricantes ofrecen varios modelos de instrumentos de infrarrojo de transformada de Fourier. El más barato tiene un intervalo de trabajo de 7800 a 350 cm- J (de 1.3 a 29 JLm) con una resolución de unos cuantos números de onda. Este rendimiento se logra con un tiempo de barrido de tan solo un segundo. Los ins– trumentos más caros, con divisores de haz, fuentes y transducto– res intercambiables ofrecen intervalos de frecuencia más amplios y mayores resoluciones. Por ejemplo, existe un instrumento que produce espectros desde el infrarrojo lejano (lO cm- Jo 1000 JLm) ~ Simulación: Aprenda más sobre La instrumentación IR en -~-- www.tinyurl.com/skoogpia7* "Este material se encuentra disponible en inglés. Fuente IR r--------- 1 J- Espejo móvil I 1 1 1 1 1 . 1 EspeJo --------1 fijo l 1 '---- compartimiento de muestra EspeJOS con 1 onficio central para haz láser Láser FIGURA 16.8 Espectrómetro de un solo haz de IR de transformada de Fourier. En una rama del interferómetro, la radiación de la fuente IR pasa por el divisor de haz y llega hasta el espejo fijo, regresa al divisor de haz y atraviesa la muestra para Llegar al transductor de IR. En La otra rama, la radiación de la fuente IR viaja al divisor del haz, se refleja en el espejo móvil y regresa por el divisor de haces hasta la muestra y Llega al transductor. Cuando Los dos rayos se encuentran de nuevo en el divisor de haces, tienen la aptitud de interferir uno con el otro si la diferen– cia de fase es apropiada (diferencia de la trayectoria). El interferograma es una gráfica de la señal contra el desplazamiento del espejo que con– tiene información respecto a todas las frecuencias presentes. El espectro, intensidad contra número de onda, es la transformada de Fourier del interferograma. Se puede calcular mediante una computadora a partir de la señal contra el desplazamiento del espejo. Un compartimiento para la muestra vacío permite calcular el espectro de referencia. Luego se coloca la muestra en el compartimiento y se obtiene su espectro. Luego se determina la absorbancia a cada número de onda a partir de la relación entre la intensidad de la muestra y la intensidad de referencia.