لماذا يستخدم KBr في الأشعة تحت الحمراء؟ إنشاء أقراص شفافة لتحليل دقيق للعينات الصلبة

باختصار، يستخدم بروميد البوتاسيوم (KBr) في مطيافية الأشعة تحت الحمراء لأنه شفاف لضوء الأشعة تحت الحمراء ويمكن ضغطه ليصبح قرصًا صلبًا شبيهًا بالزجاج. يتيح ذلك وضع عينة صلبة، تكون عادةً معتمة، في مسار شعاع المطياف بطريقة تسمح للضوء بالمرور عبرها للتحليل.

الوظيفة الأساسية لـ KBr هي العمل كـ "مذيب" في الحالة الصلبة. فهو يخلق مصفوفة واضحة بصريًا وغير متداخلة تعلق العينة، مما يجعل من الممكن قياس طيف الأشعة تحت الحمراء لمادة صلبة لا يمكن إذابتها أو صهرها بسهولة.

الخصائص الفريدة لـ KBr

الشفافية في منطقة الأشعة تحت الحمراء

أهم خاصية لـ KBr هي عدم امتصاصه في نطاق الأشعة تحت الحمراء المتوسطة (عادةً من 4000 إلى 400 سم⁻¹).

نظرًا لأن KBr نفسه لا يمتص هذا الضوء، فإنه يوفر خلفية نظيفة. يمكن أن تُعزى أي قمم امتصاص تُرى في الطيف النهائي بثقة إلى العينة، وليس إلى مصفوفة KBr.

اللدونة تحت الضغط

KBr هو هاليد قلوي، وهي فئة من الأملاح التي تظهر تشوهًا بلاستيكيًا. عند تعرضه لعدة أطنان من الضغط، يتدفق مسحوق KBr البلوري ويندمج في قرص زجاجي واحد شفاف.

هذه العملية تحبس جسيمات العينة المطحونة بدقة داخل ورقة KBr المتكونة حديثًا، مما يثبتها في مكانها للتحليل.

مصفوفة خاملة كيميائيًا

بالنسبة لمعظم المركبات العضوية والعديد من المركبات غير العضوية، يكون KBr خاملًا كيميائيًا. لا يتفاعل مع العينة أثناء التحضير أو القياس.

يضمن ذلك أن يكون الطيف الناتج ممثلاً للعينة الأصلية، وليس مركبًا جديدًا يتشكل نتيجة تفاعل مع المصفوفة.

شرح طريقة قرص KBr

الخطوة 1: الخلط والطحن

تُضاف كمية صغيرة جدًا من العينة الصلبة (عادة 1-2 ملغ) إلى كمية أكبر بكثير من مسحوق KBr عالي النقاء والجاف (حوالي 100-200 ملغ).

ثم تُطحن هذه الخلطة جيدًا في هاون ومدقة من العقيق. الهدف هو تقليل حجم جسيمات العينة إلى أقل من طول موجة ضوء الأشعة تحت الحمراء لتقليل تشتت الضوء.

الخطوة 2: ضغط القرص

يوضع المسحوق المطحون بدقة في قالب متخصص. غالبًا ما يوضع القالب تحت تفريغ لإزالة الهواء المحبوس، والأهم من ذلك، الرطوبة الجوية.

ثم تُستخدم مكبس هيدروليكي لتطبيق ضغط هائل (8-10 أطنان) على القالب، مما يضغط المسحوق ويتسبب في اندماج KBr ليصبح قرصًا شفافًا.

الخطوة 3: تصحيح الخلفية

قبل أو بعد تشغيل العينة، غالبًا ما يتم تسجيل طيف "فارغ" باستخدام قرص مصنوع من KBr النقي. يسمح هذا لبرنامج الجهاز بطرح أي امتصاصات طفيفة من الرطوبة المتبقية أو العيوب الجهازية، مما يؤدي إلى طيف عينة أنظف.

فهم المقايضات والمزالق

مشكلة الرطوبة

KBr مُستقطب للماء، مما يعني أنه يمتص الماء بسهولة من الغلاف الجوي. هذه هي المشكلة الأكثر شيوعًا عند استخدام طريقة KBr.

يحتوي الماء على نطاقات امتصاص قوية وواسعة جدًا للأشعة تحت الحمراء (ذروة واسعة حوالي 3400 سم⁻¹ وأخرى بالقرب من 1640 سم⁻¹). إذا كان KBr "مبللاً"، فإن قمم الماء الكبيرة هذه يمكن أن تحجب تمامًا القمم المهمة من عينتك الفعلية. استخدام KBr المجفف وتقليل التعرض للهواء أمر بالغ الأهمية.

تأثيرات تشتت الضوء

إذا لم تُطحن العينة بدقة كافية، فإن جسيماتها ستشتت ضوء الأشعة تحت الحمراء بدلاً من امتصاصه ببساطة. يؤدي هذا إلى طيف مشوه مع خط أساس مائل وقمم غير محددة جيدًا (مشكلة تُعرف بتأثير كريستيانسن).

احتمال تغيرات العينة

يمكن أن يؤدي الضغط العالي المستخدم لتشكيل القرص أحيانًا إلى إحداث تغيير في طور التركيب البلوري للعينة (تعدد الأشكال). هذا يعني أن الطيف الذي تقيسه قد لا يكون هو نفس الشكل البلوري الذي بدأت به تمامًا.

توزيع غير متجانس

إذا لم تُخلط العينة جيدًا مع KBr، فلن يكون تركيزها موحدًا في جميع أنحاء القرص. يمكن أن يؤدي ذلك إلى نتائج غير دقيقة وغير قابلة للتكرار، وهي مشكلة كبيرة للتحليل الكمي.

اتخاذ الخيار الصحيح لتحليلك

سيضمن التحضير الموجز لعملية صنع القرص حصولك على طيف عالي الجودة يعكس عينتك بدقة.

• إذا كان تركيزك الأساسي هو تحديد المركبات البسيط: أعط الأولوية لاستخدام KBr الجاف تمامًا وطحن العينة بدقة للحصول على قمم نظيفة ومحددة جيدًا خالية من الماء وتشتت العيوب.
• إذا كان تركيزك الأساسي هو القياس الكمي: الوزن الدقيق للعينة و KBr وضمان خليط متجانس تمامًا أمر لا غنى عنه لتحقيق نتائج قابلة للتكرار.
• إذا كنت تحلل مادة حساسة للضغط: فكر في طريقة بديلة لأخذ العينات الصلبة، مثل معجون النيوجول، الذي يتضمن طحن العينة في الزيت المعدني ولا يتطلب ضغطًا عاليًا.

في النهاية، يتيح إتقان تقنية قرص KBr نافذة قوية وموثوقة على التركيب الجزيئي لمجموعة واسعة من المواد الصلبة.

جدول الملخص:

الخاصية	الفائدة لمطيافية الأشعة تحت الحمراء
شفافية الأشعة تحت الحمراء	توفر خلفية نظيفة بدون قمم امتصاص متداخلة.
اللدونة تحت الضغط	تندمج في قرص شفاف يحمل العينة.
الخمول الكيميائي	لا تتفاعل مع معظم العينات، مما يحافظ على سلامتها.

حقق تحليلًا دقيقًا وموثوقًا للأشعة تحت الحمراء مع KINTEK.

يعد إتقان تقنية قرص KBr أمرًا ضروريًا لتحديد العينات الصلبة بدقة. تتخصص KINTEK في توفير مساحيق KBr عالية النقاء، وقوالب الأقراص المتينة، والمكابس الهيدروليكية الموثوقة التي تحتاجها لضمان أن يكون تحضير عينتك متسقًا وخاليًا من التلوث.

تم تصميم معداتنا وموادنا الاستهلاكية المعملية لمساعدتك في التغلب على التحديات الشائعة مثل امتصاص الرطوبة وتشتت الضوء، مما يوفر أطيافًا واضحة وقابلة للتفسير في كل مرة.

اتصل بـ KINTEK اليوم لمناقشة احتياجات مختبرك المحددة ودع خبرائنا يساعدونك في تحسين سير عمل مطيافية الأشعة تحت الحمراء لديك.