Пробоподготовка является ключевым этапом при инфракрасной (ИК)
спектроскопии, обеспечивая получение точных и воспроизводимых спектров.
Основные цели включают:
- обеспечение однородности и стабильности пробы;
- удаление посторонних примесей, способных поглощать
ИК-излучение;
- приведение пробы в физическую форму, совместимую с используемым
ИК-методом (порошок, пленка, раствор).
Эффективная пробоподготовка минимизирует искажения спектральных
данных, повышает чувствительность анализа и уменьшает вероятность
химической деградации исследуемого вещества.
Физическая форма пробы
Твердые вещества. Для твердых образцов стандартными
методами являются:
- Прессование с KBr. Проба измельчается до
порошкообразного состояния, смешивается с KBr (не поглощающим
ИК-излучение), и прессуется в прозрачную таблетку. Такой подход
обеспечивает минимальное рассеяние и практически полное прохождение
ИК-луча через образец.
- Метод растирания на NaCl-пластинках. Используется
для небольших количеств вещества; порошок растирается с кристаллической
солью, образуя тонкую пленку.
Жидкие вещества.
- Прямое нанесение между двумя прозрачными ИК-пластинами (NaCl, KBr,
CaF₂).
- Разбавление в инертных растворителях, не поглощающих в рабочей
области спектра (например, CCl₄ или CS₂), для снижения концентрации и
предотвращения насыщения спектра.
Газообразные вещества.
- Используются газовые кюветы с регулируемой длиной пути.
- Проба должна быть очищена от влаги и конденсируемых компонентов,
способных изменять оптическую плотность.
Химическая подготовка
Некоторые вещества требуют химической обработки:
- Дегидратация органических соединений для исключения
полос О–H воды;
- Изомеризация или стабилизация лабильных соединений,
предотвращающая разложение под действием света или кислорода;
- Концентрация растворов путем испарения растворителя
без термического разложения пробы.
Выбор метода определяется природой вещества, рабочей областью
ИК-спектра и требуемой точностью анализа.
Специальные техники
подготовки
Микропробоподготовка. Применяется для малых
количеств вещества (<1 мг). Используются:
- Спекание на KBr в микропрессах;
- Нанесение капель на кристаллы соли с последующим
испарением растворителя.
Пробоподготовка для поверхностного анализа (ATR-ИК).
Для метода отражения на внутреннем отражении минимальная подготовка
требуется:
- Поверхность образца должна быть гладкой и плотно контактировать с
ATR-кристаллом;
- Для твердых порошков возможно использование прессованных таблеток
или нанесение тонкой пленки;
- Для жидкостей и гелей — прямой контакт с кристаллом без
растворителя.
Контроль качества пробы
Ключевые параметры:
- Однородность — равномерное распределение вещества
по всей пробе;
- Оптическая прозрачность — отсутствие посторонних
частиц и пузырьков воздуха;
- Стабильность — химическая и термическая, сохранение
спектральных характеристик на протяжении измерения.
Для проверки применяют предварительное сканирование в широкой области
спектра, сравнивая интенсивность и положение полос с эталонными
значениями.
Практические рекомендации
- Для твердых образцов всегда предпочтительно использование KBr,
обеспечивающего минимальное рассеяние.
- Растворы следует готовить в концентрации, исключающей насыщение
полос поглощения; оптимальная оптическая плотность 0,3–1,0.
- Газовые пробы должны проходить фильтрацию для удаления влаги и
конденсата.
- Химическая обработка должна быть щадящей, без разрушения
функциональных групп, отвечающих за характерные полосы в
ИК-спектре.
Пробоподготовка определяет точность и воспроизводимость ИК-анализа,
влияя на возможность идентификации функциональных групп, количественное
определение и сравнение спектров с эталонными данными.