أي مما يلي يستخدم لتحضير قرص العينة في مطيافية الأشعة تحت الحمراء؟ بروميد البوتاسيوم (KBr) شرح

في مطيافية الأشعة تحت الحمراء، يعتبر بروميد البوتاسيوم (KBr) المادة الأكثر شيوعًا المستخدمة لإعداد قرص العينة. يتم طحن العينة الصلبة جيدًا ومزجها بكمية كبيرة زائدة من مسحوق KBr عالي النقاء، ثم يتم ضغطها تحت ضغط عالٍ لتشكيل قرص رقيق وشفاف مناسب للتحليل.

يكمن التحدي الأساسي في تحليل العينات الصلبة عبر مطيافية الأشعة تحت الحمراء في أن المادة التي تحمل العينة يجب ألا تتداخل مع القياس. يستخدم KBr لأنه شفاف للإشعاع تحت الأحمر ويمكن تشكيله في مصفوفة صلبة ومستقرة، مما يسمح لشعاع الأشعة تحت الحمراء بالمرور والتفاعل فقط مع جزيئات العينة المشتتة.

مبدأ شفافية الأشعة تحت الحمراء

لماذا تفشل المواد الشائعة

في المطيافية، يجب أن يكون حامل العينة أو المصفوفة غير مرئي لمصدر الطاقة المستخدم.

المواد مثل الزجاج والكوارتز واللدائن معتمة لمعظم نطاق الأشعة تحت الحمراء المتوسطة. إذا تم استخدامها، فإنها ستمتص إشعاع الأشعة تحت الحمراء، وستؤدي اهتزازاتها الجزيئية الخاصة إلى حجب إشارة العينة تمامًا.

دور هاليدات القلويات

لحل هذه المشكلة، يستخدم المحللون أملاحًا غير عضوية محددة، وأكثرها شيوعًا هي هاليدات القلويات مثل بروميد البوتاسيوم (KBr) أو كلوريد الصوديوم (NaCl).

هذه المركبات الأيونية البسيطة ليس لديها روابط تساهمية جزيئية تمتص الطاقة في المنطقة الأكثر شيوعًا من طيف الأشعة تحت الحمراء (4000-400 سم⁻¹). هذه الخاصية تجعلها شفافة بشكل فعال للضوء تحت الأحمر، لتعمل كـ "نافذة" مثالية لحمل العينة.

تحليل تقنية القرص المضغوط

الخطوة 1: الطحن والمزج

يتم دمج كمية صغيرة جدًا من العينة الصلبة (عادة 1-2 ملجم) مع كمية أكبر بكثير من مسحوق KBr الجاف والمطحون ناعمًا (حوالي 100-200 ملجم).

يتم بعد ذلك طحن هذا الخليط معًا جيدًا في هاون ومدقة من العقيق. الهدف هو تقليل حجم جسيمات العينة إلى ما دون الطول الموجي لإشعاع الأشعة تحت الحمراء لتقليل تشتت الضوء وضمان تشتتها الموحد داخل KBr.

الخطوة 2: تطبيق الضغط

يوضع خليط المسحوق في قالب ويتم ضغطه في مكبس هيدروليكي تحت ضغط هائل (عادة 8-10 أطنان).

يتسبب الضغط العالي في تدفق ملح KBr اللين وتماسكه معًا، محاصرًا جزيئات العينة المطحونة ناعمًا داخل مصفوفة KBr صلبة وشفافة.

الخطوة 3: إنشاء القرص

النتيجة هي قرص رقيق، شبه شفاف أو شفاف، يُعرف باسم قرص KBr. هذا القرص مستقر ميكانيكيًا ويمكن وضعه مباشرة في حامل العينة في مسار شعاع المطياف للتحليل.

المزالق الشائعة والبدائل

الضعف الأساسي: الرطوبة

أكبر عيب لـ KBr هو أنه مسترقٍ للرطوبة، مما يعني أنه يمتص الرطوبة بسهولة من الغلاف الجوي.

إذا لم يكن KBr أو العينة جافًا تمامًا، فسيتم دمج الماء في القرص. سيؤدي هذا إلى إنتاج نطاق امتصاص كبير وواسع لاهتزاز رابطة O-H (حول 3400 سم⁻¹) في الطيف النهائي، مما قد يحجب قمم العينة المهمة في هذا النطاق.

مواد الأقراص البديلة

على الرغم من أن KBr هو الخيار الأكثر شيوعًا، يمكن أيضًا استخدام أملاح أخرى شفافة للأشعة تحت الحمراء مثل كلوريد الصوديوم (NaCl) أو كلوريد الفضة (AgCl)، على الرغم من أنها أقل شيوعًا لتقنية القرص.

التحضير البديل: تقنية المعلق (Mull)

بديل للقرص المضغوط هو تقنية المعلق (Mull). في هذه الطريقة، يتم طحن العينة الصلبة مع بضع قطرات من عامل تعليق، وعادة ما يكون زيتًا معدنيًا مثل Nujol.

ينتج عن هذا معجون سميك (معلق) يتم بعد ذلك مسحه بين لوحين ملحيين شفافين للأشعة تحت الحمراء (مصنوعين غالبًا من NaCl أو KBr). هذه تقنية أسرع ولكن لها عيب يتمثل في أن قمم الامتصاص لعامل التعليق نفسه ستكون موجودة في الطيف.

اختيار الخيار الصحيح لعينةك

• إذا كان تركيزك الأساسي هو الحصول على طيف عالي الجودة وقابل للتكرار لعينة صلبة مستقرة: تعتبر تقنية قرص KBr المضغوط هي المعيار الذهبي لصفائه وقلة تداخله مع الخلفية.
• إذا كانت عينتك حساسة للرطوبة أو كنت بحاجة إلى طريقة تحضير أسرع: فكر في تقنية المعلق، ولكن كن مستعدًا لحساب قمم Nujol في طيفك النهائي.
• إذا كان يمكن إذابة عينتك في مذيب متطاير: فإن تقنية الفيلم المصبوب، حيث يتبخر محلول على لوح ملحي، هي بديل ممتاز وبسيط يتجنب الضغط أو عوامل التعليق.

في نهاية المطاف، يعد اختيار طريقة تحضير العينة الصحيحة أمرًا أساسيًا لاكتساب أطياف أشعة تحت حمراء نظيفة وقابلة للتفسير ودقيقة.

جدول الملخص:

الجانب الرئيسي	التفاصيل
المادة الأساسية	بروميد البوتاسيوم (KBr)
الخاصية الرئيسية	شفاف للإشعاع تحت الأحمر المتوسط (4000-400 سم⁻¹)
نسبة العينة	1-2 ملجم عينة إلى 100-200 ملجم KBr
الميزة الرئيسية	ينشئ مصفوفة واضحة بأقل قدر من التداخل الطيفي
التحدي الرئيسي	مسترقٍ للرطوبة؛ يتطلب ظروفًا جافة لتجنب قمم الماء

حقق أفضل أداء في تحليل الأشعة تحت الحمراء لديك

يعد تحضير قرص العينة المثالي أمرًا بالغ الأهمية للحصول على نتائج واضحة وقابلة للتفسير. تتخصص KINTEK في معدات ومواد المختبرات عالية النقاء، بما في ذلك القوالب والمكابس الهيدروليكية الدقيقة اللازمة للتحضير الموثوق لأقراص KBr.

دع خبرتنا تدعم احتياجات مختبرك. اتصل بفريقنا اليوم للعثور على الحل المناسب لسير عمل المطيافية الخاص بك وضمان تحضير العينات للنجاح.