Infrarrojo, espectroscopía de

Técnica espectroscópica no destructiva en la que una muestra líquida, sólida o aun gaseosa es expuesta a la radiación del infrarrojo medio dentro del intervalo comprendido entre los 500 y los 4000 cm^-1 de número de onda (v.) (correspondiente a los 20 y 2.5 µm de longitud de onda). Esta radiación induce sobre las moléculas dos tipos de movimientos o modos vibracionales fundamentales: aquéllos en los que sus enlaces se alargan y se acortan (vibraciones tipo stretching) y aquéllos en los que los ángulos de enlace varían (vibraciones tipo bending) (Figura 1). La medición se lleva a cabo dentro de un aparato denominado espectrómetro de infrarrojo. El equipo detecta la radiación absorbida por la muestra que induce dichos movimientos, pero sólo de aquéllos en los que se desarrolla acumulación de densidad electrónica en alguno de los sitios de la molécula (esto es, aquéllos que den lugar a la generación de un momento dipolar transitorio); tales modos vibracionales reciben el nombre de activos (Figura 2). Esta técnica es muy empleada dentro del análisis de sustancias orgánicas, y la característica fundamental que le da relevancia es que, con notable independencia de la arquitectura de la molécula de la que forman parte, los diferentes grupos funcionales o fragmentos estructurales absorben una cierta radiación que será característica de cada uno, con un valor de número de onda asociado que es apreciablemente similar de un sistema a otro. Por ejemplo, si se encuentra que una sustancia en particular absorbe radiación alrededor de los 1710 cm^-1, muy probablemente ésta cuenta en su estructura con un grupo carbonilo (C=O) (véase la Figura 3). Así pues, será posible estimar en buena medida los grupos funcionales que puedan encontrarse presentes en una molécula por simple inspección del espectro de infrarrojo (vide infra). Con esta técnica es posible incluso identificar cuestiones estructurales (por ejemplo, fenómenos de conjugación o resonancia) cuando las absorciones de radiación esperadas sufren una variación significativa de los valores típicos (los cuales se encuentran compilados en tablas). La información acerca de la radiación que ha sido absorbida por la muestra se representa en un diagrama conocido como espectro de infrarrojo (Figura 4). Los mínimos o bandas de la gráfica corresponden con los diferentes rayos infrarrojos que han sido absorbidos por la muestra, y su prominencia está expresada en términos de % de transmitancia. Los equipos en los que se llevan a cabo las mediciones han cambiado su eficiencia de manera dramática; los antiguos se denominaban de onda contínua (CW por sus siglas en inglés) debido a que irradiaban a la muestra con las diferentes longitudes de onda de manera continua, esto es, con una detrás de la otra. Desde hace ya algunos años los equipos de infrarrojo operan con tecnología basada en la transformada de Fourier (FTIR por sus siglas en inglés); en ellos se irradia de manera simultánea a la muestra con todas las longitudes de onda comprendidas dentro del intervalo de medición. La información registrada por el equipo de qué radiación fue absorbida se manipula matemáticamente, haciendo uso de la transformada de Fourier, para expresarla en términos de un espectro de infrarrojo normal. Una de las ventajas más importantes de esta variación, aunque no la única, es que permite registrar el espectro con una mayor rapidez en comparación con los equipos de onda contínua. Al no resultar tan onerosos en comparación a los equipos de espectroscopía de resonancia magnética nuclear (v.) o de espectrometría de masas (v.), los de FTIR se encuentran dentro de los más utilizados en laboratorios de investigación y en la industria. Las muestras pueden ser analizadas de diferentes formas: pueden introducirse al espectrómetro de FTIR en solución (regularmente de cloroformo, CHCl₃ (v.), aunque pueden utilizarse otros disolventes, como tetracloruro de carbono, CCl₄), como una película (en el caso de líquidos, la muestra se impregna sobre las paredes de dos placas planas y pulidas de cloruro de sodio, las cuales se oprimen y de esta manera se introducen al aparato), como un conglomerado sólido formado por la muestra y un sólido inerte (método llamado de “pastilla”) o en una suspensión de aceite mineral (estas dos últimas técnicas se emplean para sólidos). Incluso se pueden emplear contenedores especiales si la muestra se trata de un gas. No debe confundirse esta técnica con la de espectroscopía de infrarrojo cercano (NIR por sus siglas en inglés). Por otro lado, este método se encuentra relacionado con otra técnica vibracional, llamada espectroscopía Raman. En inglés: infrared spectroscopy.