なぜKbrとNaclがIr分光法で使用されるのですか？クリアで正確なサンプル分析を実現

簡単に言うと、KBr（臭化カリウム）とNaCl（塩化ナトリウム）がIR分光法で使用されるのは、2つの重要な特性を持っているためです。それらは赤外線に対して透明であり、柔らかく展延性のある塩であるという点です。この独自の組み合わせにより、サンプル用の窓または固体マトリックスとして機能し、IRビームを通過させて、干渉信号を追加することなく目的の物質を分析することができます。

IR分光法における中心的な課題は、赤外光が透過するのに十分な薄さで均一なサンプルを準備することです。KBrとNaClは、化学的に不活性でIR透過性の媒体を提供することでこの問題を解決し、分光計のビーム経路にサンプルを保持します。

なぜKBrとNaClがIR分光法で使用されるのですか？クリアで正確なサンプル分析を実現

根本的な課題：サンプルを光が透過させること

なぜ純粋なサンプルは不適切な場合が多いのか

ほとんどの有機化合物や無機化合物、特に固体または純粋な液体の形では、厚すぎるか密度が高すぎます。これらは赤外線ビーム全体を吸収または散乱させ、光が検出器に到達するのを妨げます。

これにより、サンプルの分子結合が吸収する特定の光の周波数を測定することに依存する有用なスペクトルを得ることが不可能になります。

「見えない」媒体の必要性

使用可能な信号を得るには、サンプルを希釈し、赤外光に対して実質的に見えない媒体で支持する必要があります。

このキャリア媒体は、固体ペレットであろうと液体セル窓であろうと、分析に使用される中赤外領域で吸収する自身の分子振動を持っていてはなりません。もしそうであれば、その自身のスペクトルがサンプルのスペクトルと重なり、不明瞭にしてしまいます。

KBrとNaClの主要な特性

1. 赤外線透過性

これがそれらが使用される主な理由です。KBrやNaClのようなアルカリハライド塩は、単純なイオン結合を持っています。それらの振動周波数は非常に低く、分析に使用される一般的な中赤外領域（4000～400 cm⁻¹）をはるかに下回ります。

この領域で光を吸収しないため、完全にクリアな背景を提供し、スペクトルで観察されるすべてのピークがテスト対象のサンプルのみに由来することを保証します。

2. 圧力下での展延性

サンプル調製ガイドに記載されているように、KBrは高圧下で塑性になります。この物理的特性は、一般的なKBrペレット法に不可欠です。

細かく粉砕されたサンプルをKBr粉末と混合し、ダイでプレスすると、KBrが流動して融合します。これにより、分散したサンプル粒子を固定された均一なマトリックスに閉じ込める、固体で半透明のディスクが形成されます。

3. 化学的不活性

KBrとNaClはどちらも一般的に非反応性の塩です。これらはほとんどのサンプルと化学的に反応せず、分析される物質が調製および測定プロセス中に変化しないことを保証します。

トレードオフと落とし穴の理解

アルカリハライドの吸湿性

最も重大な落とし穴は、KBrとNaClが吸湿性であることです。つまり、大気中の水分を容易に吸収します。

水（H₂O）は、特にO-H伸縮振動において、非常に強く幅広いIR吸収帯を持っています。KBrまたはNaClが水分で汚染されている場合、これらの水のピークがスペクトルに現れ、サンプルの重要なピークを容易に覆い隠す可能性があります。

不適切な準備の影響

これが、適切な技術が重要である理由です。KBrは完全に乾燥した状態に保つ必要があり、多くの場合、デシケーターまたはオーブンに保管されます。ペレットを作成する際には、閉じ込められた空気や水分を除去するために、ダイに真空を適用することがよくあります。

ペレットが十分に細かく粉砕されていないか、十分な圧力でプレスされていない場合、曇って見えることがあります。この曇りによりIR光が散乱し、最終的なスペクトルでベースラインが不良になり、信号品質が低下します。

目的に合った適切な選択をする

これらの塩の適切な適用は、サンプルの物理的状態によって異なります。

固体サンプルの分析が主な焦点である場合：KBrペレット法が標準的な方法であり、乾燥KBr粉末とサンプルを混合して薄いディスクにプレスします。
液体または油の分析が主な焦点である場合：NaClまたはKBr製の塩プレートを使用し、これらの透明なプレートの間に液体の薄い膜を置きます。

結局のところ、これらの単純な塩は、IR分光法という強力な技術を幅広い材料に可能にする、目に見えない縁の下の力持ちなのです。

要約表：

特性	IR分光法にとって重要な理由
赤外線透過性	クリアな背景を提供。中赤外領域（4000～400 cm⁻¹）に干渉ピークなし。
展延性	固体で透明なペレット（KBr）や液体サンプル用のプレートの形成を可能にする。
化学的不活性	サンプルとの反応を防ぎ、正確な分析を保証する。
吸湿性	水分汚染を避けるために慎重な取り扱いが必要。水分はサンプルピークを不明瞭にする可能性がある。