Aislamiento de matriz
El aislamiento de matrices es una técnica experimental utilizada en química y física . Por lo general, implica que un material quede atrapado dentro de una matriz no reactiva . Una matriz huésped es una fase sólida continua en la que se incrustan partículas huésped (átomos, moléculas, iones, etc.). Se dice que el huésped está aislado dentro de la matriz anfitriona . Inicialmente, el término aislamiento de matriz se utilizó para describir la colocación de una especie química en cualquier material no reactivo, a menudo polímeros o resinas , pero más recientemente se ha referido específicamente a los gases .en sólidos a baja temperatura . Un experimento típico de aislamiento de matriz involucra la dilución de una muestra huésped en la fase gaseosa con el material huésped, generalmente un gas noble o nitrógeno . Luego, esta mezcla se deposita en una ventana que se enfría por debajo del punto de fusión del gas huésped. A continuación, la muestra se puede estudiar utilizando varios procedimientos espectroscópicos .
La ventana transparente, sobre la que se deposita la muestra, normalmente se enfría con helio comprimido o un refrigerante similar. Los experimentos deben realizarse bajo un alto vacío para evitar que los contaminantes de los gases no deseados se congelen en la ventana fría. Se prefieren temperaturas más bajas, debido a la rigidez mejorada y la "vibrosidad" del material de la matriz. Los gases nobles como el argón se utilizan no solo por su falta de reactividad, sino también por su amplia transparencia óptica en estado sólido. Los gases monoatómicos tienen una estructura cristalina cúbica centrada en la cara (fcc) relativamente simple , que puede hacer interpretaciones de la ocupación del sitio y la división del campo cristalino.del huésped más fácil. En algunos casos , se puede utilizar un material reactivo , por ejemplo, metano , hidrógeno o amoníaco , como material huésped para poder estudiar la reacción del huésped con la especie huésped.
Utilizando la técnica de aislamiento de la matriz, se pueden observar e identificar por medios espectroscópicos especies altamente reactivas y de vida corta, como iones radicales e intermedios de reacción . Por ejemplo, el criptón de gas noble sólido se puede utilizar para formar una matriz inerte dentro de la cual un ion F 3 − reactivo puede asentarse en aislamiento químico. [1] Las especies reactivas pueden generarse fuera (antes de la deposición) del aparato y luego condensarse dentro de la matriz (después de la deposición) irradiando o calentando un precursor, o juntando dos reactivos en la superficie de la matriz en crecimiento. Para la deposición de dos especies puede ser crucial controlar el tiempo y la temperatura de contacto. Endeposición de chorro gemelo, las dos especies tienen un tiempo de contacto mucho más corto (y una temperatura más baja) que en el chorro fusionado . Con chorro concéntrico el tiempo de contacto es ajustable. [2]
Dentro de la matriz anfitriona, la rotación y traslación de la partícula huésped suele estar inhibida. Por lo tanto, la técnica de aislamiento de matriz se puede utilizar para simular un espectro de una especie en fase gaseosa sin interferencia de rotación y traslación. Las bajas temperaturas también ayudan a producir espectros más simples, ya que solo se pueblan los estados cuánticos vibratorios y electrónicos más bajos.
Especialmente la espectroscopia infrarroja (IR) , que se utiliza para investigar la vibración molecular , se beneficia de la técnica de aislamiento de matriz. Por ejemplo, en el espectro IR en fase gaseosa del fluoroetano , algunas regiones espectrales son muy difíciles de interpretar, ya que los estados cuánticos vibracionales se superponen en gran medida con múltiples estados cuánticos rotacionales-vibratorios . Cuando el fluoroetano se aísla en matrices de argón o neón a bajas temperaturas, se inhibe la rotación de la molécula de fluoroetano. Debido a que los estados cuánticos rotacionales y vibratorios se apagan en el espectro IR de aislamiento de matriz del fluoroetano, todos los estados cuánticos vibratorios pueden identificarse. [3]Esto es especialmente útil para la validación de espectros infrarrojos simulados que se pueden obtener de la química computacional . [4]
