Principios de análisis instrumental

392 Capítulo 16 Introducción a la espectrometría infrarroja «< Transductor delR Compartimjento de muestra Fuente IR lnterferómetro r- - -- - - - - -, 1 1 1 ~Espejo 1 1 móvil 1 1 1 E . 1 speJo__.---, fijo l 1 l___ _ 1 ~ Divisor de haz __j FIGURA 16.9 Espectrómetro de IR de transformada de Fourier de doble haz. El rayo que sale del interferómetro choca contra el espejo M 1 , el cual en una posición dirige el haz a través de la celda de referencia, y en la otra posición lo dirige a través de la celda de la muestra. El espejo M 2 , que está sincronizado con M 1 , dirige de manera alternada el haz de referencia y el haz de la muestra hacia el transductor. a través de la región visible hasta 50 000 cm- 1 , es decir, 200 nm. En los instrumentos comerciales las resoluciones varían desde 8 hasta menos de 0.01 cm- 1 • Se necesitan varios minutos para obte– ner un espectro completo a la resolución más alta. Ventajas de los espectrómetros de transformada de Fourier Los instrumentos de transformada de Fourier, en la mayor parte del intervalo espectral infrarrojo medio, presentan una relación señal-ruido mejor que la de los instrumentos dispersivos de buena calidad en más de un orden de magnitud. Por supuesto, la rela– ción señal-ruido mejorada puede intercambiarse por un barrido rápido, pudiéndose obtener, en la mayoría de los casos, buenos espectros en pocos segundos. Los instrumentos interferométricos también se caracterizan por sus altas resoluciones (< 0.1 cm- 1 ) y por sus determinaciones muy exactas y de frecuencia reproduci– ble. Esta última propiedad es útil sobre todo cuando se restan los espectros para las correcciones del fondo. Otra ventaja de los instrumentos de transformada de Fourier es que sus piezas ópticas proporcionan un rendimiento energé– tico mucho mayor, de uno o dos órdenes de magnitud, que los instrumentos dispersivos, en los cuales el rendimiento está limi– tado por la necesidad de usar rendijas angostas. Sin embargo, esta ganancia potencial se compensa en forma parcial por la sensibili– dad menor de los detectores de respuesta rápida que se requieren para las medidas interferométricas. Por último, se debe subrayar que el interferómetro carece del problema de la radiación pará- sita porque, de hecho, cada frecuencia del infrarrojo se troza a una frecuencia diferente. Entre las áreas de la química en las que las característi– cas adicionales de los instrumentos interferométricos son útiles están 1) trabajos que requieren alta resolución, por ejemplo los que corresponden a mezclas de gases cuyo espectro es complejo a consecuencia de la superposición de las bandas vibracionales y rotacionales; 2) estudio de muestras cuya absorbancia es elevada; 3) estudio de sustancias con bandas de absorción débiles, por ejemplo, el estudio de compuestos que son absorbidos química– mente por la superficie de los catalizadores; 4) investigaciones que requieren barridos rápidos como los estudios cinéticos, o la detec– ción de los efluentes cromatográficos; 5) obtención de datos de infrarrojo con muestras muy pequeñas; 6) obtención de espectros de reflexión y 7) estudios de emisión en el infrarrojo. 168.2 Instrumentos dispersivos Aunque la mayor parte de los instrumentos que se fabrican en la actualidad son sistemas de transformada de Fourier, todavía se ven en los laboratorios muchos espectrofotómetros dispersivos. En general, los espectrofotómetros de infrarrojo dispersivos son de doble haz, con registradores, que utilizan redes de reflexión para dispersar la radiación. Tal como se subraya en la sección 13D.2, el diseño de doble haz es menos exigente respecto al fun – cionamiento de las fuentes y detectores, lo que es una caracterís– tica importante debido a la intensidad relativamente baja de las fuentes de infrarrojo, la baja sensibilidad de los transductores