IR에서 KBr의 범위는 얼마입니까? 4000-400 cm⁻¹ 범위의 중적외선 분광법 가이드

적외선(IR) 분광법의 경우, 브롬화칼륨(KBr)의 효과적인 투과 범위는 대략 4000 ~ 400 cm⁻¹ (파수)입니다. 이러한 넓은 투명성 덕분에 KBr은 대부분의 기본 분자 진동이 발생하는 중적외선 영역에서 고체 시료를 준비하고 광학 창으로 사용하는 가장 일반적인 재료가 됩니다.

KBr이 IR 분광법의 표준인 핵심 이유는 중요한 중적외선 범위에 걸쳐 넓은 투명성을 가지고 있기 때문입니다. 그러나 그 유용성은 이러한 투명성만큼이나 주요 실용적 한계, 즉 물을 흡수하는 경향(흡습성)에 의해 정의되며, 이는 스펙트럼에 상당한 간섭을 유발할 수 있습니다.

KBr이 중적외선 분광법의 표준인 이유

일상적인 IR 분석에서 브롬화칼륨의 지배력은 우연이 아닙니다. 이는 뛰어난 광학적 특성과 실용적이고 물리적인 특성의 조합에서 비롯됩니다.

넓은 투명 범위

KBr의 가장 중요한 특징은 중적외선 영역(4000 - 400 cm⁻¹)에서 적외선 복사를 흡수하지 않는다는 것입니다.

이것은 대부분의 유기 및 무기 작용기가 특성 진동 흡수를 나타내는 스펙트럼 창으로, KBr을 분석에 이상적이고 간섭이 없는 매개체로 만듭니다.

시료 준비를 위한 이상적인 물리적 특성

KBr은 부드러운 결정성 염입니다. 압력을 가하면 가소성 흐름을 보여 미세하게 분쇄된 고체 시료와 혼합될 때 얇고 투명한 유리 같은 디스크 또는 "펠릿"을 형성할 수 있습니다.

이 KBr 펠릿 기술은 투과 IR 분광법을 통해 고체 시료를 분석하는 기본적인 방법입니다.

비용 효율성

더 이국적인 광학 재료에 비해 KBr은 상대적으로 저렴합니다. 이는 고처리량 실험실, 학술 연구 및 품질 관리 응용 분야에서 실용적이고 접근 가능한 선택이 됩니다.

중요한 한계 이해: 400 cm⁻¹ 차단

KBr은 중적외선에 탁월하지만 모든 스펙트럼 영역에 적합하지는 않습니다. 그 유용성은 400 cm⁻¹ 부근에서 갑자기 끝나며, 이로 인해 원적외선 영역에서는 불투명해집니다.

격자 진동의 역할

차단은 임의적인 것이 아니라 재료의 근본적인 특성입니다. 결정 격자의 K-Br 이온 결합은 자체 진동 주파수를 가집니다.

포논 모드로 알려진 이 저주파 진동은 KBr 자체가 약 400 cm⁻¹ 이하의 IR 복사를 강하게 흡수하게 만듭니다. 이 흡수는 해당 영역에서 시료의 모든 신호를 완전히 차단합니다.

원적외선 분석에 미치는 영향

무거운 원자 골격 모드 또는 유기금속 결합과 같은 저주파 진동을 연구하는 경우 KBr은 부적합합니다.

원적외선 영역(<400 cm⁻¹)에서 분석하려면 이러한 낮은 에너지에서 투명한 특수 제작된 폴리에틸렌과 같은 다른 창 재료를 사용해야 합니다.

일반적인 문제점: KBr은 흡습성입니다.

KBr을 사용할 때 가장 중요한 실용적인 문제는 흡습성입니다. 즉, 대기 중의 수분을 쉽게 흡수합니다. 이는 스펙트럼 데이터의 품질을 심각하게 저하시킬 수 있습니다.

수분이 스펙트럼에 미치는 영향

물(H₂O)은 매우 강한 IR 흡수체입니다. KBr이 수분을 흡수했다면, 시료가 완벽하게 건조하더라도 스펙트럼에서 특징적인 물 피크를 볼 수 있습니다.

이러한 간섭 피크에는 3400 cm⁻¹ 부근의 매우 넓은 흡수 밴드(O-H 신축)와 1640 cm⁻¹ 부근의 날카로운 밴드(H-O-H 굽힘)가 포함됩니다. 이는 실제 시료의 피크를 쉽게 가릴 수 있습니다.

적절한 취급 및 보관

수분 오염을 방지하려면 KBr 분말을 데시케이터에 보관해야 합니다. KBr 광학 장치(창 및 펠릿)는 건조 상태 또는 저습 환경에 보관해야 합니다.

KBr 펠릿을 준비할 때, 사용 직전에 흡착된 물을 제거하기 위해 오븐에서 분말을 가열하는 것이 일반적인 관행입니다.

목표에 맞는 올바른 선택

KBr의 특성을 이해하면 특정 분석 요구에 맞는 적절한 샘플링 기술을 선택할 수 있습니다.

• 고체 유기 또는 무기 화합물의 일상적인 분석에 주로 초점을 맞추는 경우: KBr은 중적외선 범위에서 펠릿을 만드는 데 거의 항상 올바르고 가장 비용 효율적인 선택입니다.
• 수용액 또는 매우 습한 환경에서 작업하는 경우: KBr 펠릿은 좋지 않은 선택입니다. 종종 물에 녹지 않는 셀렌화아연(ZnSe) 결정을 사용하는 감쇠 전반사(ATR) 액세서리가 훨씬 우수한 방법입니다.
• 400 cm⁻¹ 미만의 데이터(원적외선)가 필요한 경우: KBr 이외의 재료를 사용해야 합니다. 폴리에틸렌 창 및 매트릭스는 이 스펙트럼 영역의 표준입니다.

궁극적으로 올바른 IR 재료를 선택하는 것이 깨끗하고 정확하며 의미 있는 스펙트럼을 얻기 위한 첫 번째 단계입니다.

요약표:

속성	IR 분광법에서 KBr에 대한 세부 정보
유효 투과 범위	4000 cm⁻¹ ~ 400 cm⁻¹ (중적외선)
주요 용도	고체 시료 펠릿, 광학 창
주요 장점	기본 중적외선 영역에서 넓은 투명성
결정적 한계	400 cm⁻¹ 미만에서 강한 흡수 (원적외선 차단)
주요 실용적 문제	흡습성 (물을 흡수하여 스펙트럼 간섭 유발)

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