Kbr 有哪些缺点？避免红外光谱中的水分、反应和压力误差

虽然在光谱学中广泛使用，溴化钾（KBr）的主要缺点是其高度吸湿性，这意味着它很容易从大气中吸收水分。这种吸收的水分会在红外光谱中引入显著的干扰峰，并可能随着时间的推移物理降解样品压片，从而损害结果的质量和准确性。

KBr 吸收大气水分的倾向是其最常见的实际缺点。然而，其潜在的不良化学反应和有限的光谱范围是同样关键的局限性，如果不能正确理解，可能会使分析结果无效。

核心问题：吸水性

使用 KBr 时最常见和最令人沮丧的问题是它对水的亲和力。这一特性在红外光谱的样品制备和分析过程中产生了几个不同的问题。

吸收的水分并非光谱上无声。它在典型的中红外光谱中产生两个非常独特和突出的吸收带。

您会看到一个非常宽、强的吸收带，大约在 3400 cm⁻¹ 处，这是由于 O-H 伸缩振动引起的；以及一个更尖锐、中等强度的吸收带，大约在 1640 cm⁻¹ 处，这是由 H-O-H 弯曲振动引起的。

这些水峰很容易掩盖或与实际样品中重要的官能团信号重叠，例如 N-H 和 O-H 伸缩振动，以及一些 C=O 和 C=C 振动。

水分不仅影响光谱；它还影响 KBr 压片的物理完整性。当盐吸收水分时，压制好的圆盘会慢慢变得浑浊和不透明。

这种浑浊会散射红外光束，从而减少到达检测器的光量。结果是光谱噪音大，信噪比差，使得微弱的峰无法识别。随着时间的推移，压片甚至可能碎裂。

为了对抗水分，KBr 需要严格的处理规程。粉末必须储存在干燥器中，并且应在热灯下或干燥箱中研磨成粉末，以最大程度地减少水分暴露。

在使用前，KBr 粉末必须在烘箱中干燥数小时。这大大增加了样品制备过程的时间和精力。

除了水，KBr 的化学和物理性质还可能在您的分析中引入其他更微妙的误差。这些问题通常更难检测，并可能导致对数据的不正确解释。

KBr 是一种离子盐（K⁺ Br⁻）。如果您的样品也是离子化合物，特别是卤化物盐，压片内可能会发生离子交换反应。

例如，将氯化银（AgCl）样品与 KBr 混合可能会导致 AgBr 和 KCl 的形成。您得到的光谱将是这种新混合物的光谱，而不是您原始样品的光谱。这对于许多无机和有机金属化合物来说是一个关键问题。

制作 KBr 压片需要施加数吨的压力。这种强烈的压力有时会引起晶体样品的相变，这种现象被称为多晶型。

您可能在样品制备过程中无意中改变了分析物的晶体结构。得到的光谱将是这种新的多晶型，这可能无法代表您的本体材料。

与红外光谱的其他样品制备方法相比，KBr 的缺点变得更加清晰。

石蜡油糊涉及将样品与矿物油（石蜡油）研磨。这种方法避免了吸水和压力引起的样品变化问题。然而，石蜡油本身具有 C-H 吸收带，会掩盖光谱的一部分。

ATR 是一种现代技术，无需任何制备即可直接分析样品表面。它是非破坏性的，不需要压力，并且不受大气水分的影响。主要的权衡是 ATR 附件的初始成本，并且由于穿透深度不同，光谱有时可能与透射光谱略有不同。

对于远红外区域（低于 400 cm⁻¹）的分析，KBr 不透明，因此无法使用。碘化铯（CsI）提供更宽的光谱范围，但比 KBr 更软、更吸湿。氯化银（AgCl）不溶于水，适用于反应性样品，但它柔软、光敏且更昂贵。

选择正确的样品制备方法对于获取准确数据至关重要。您的选择应由样品性质和分析目标决定。

了解这些局限性使您能够选择适当的技术，确保光谱数据的完整性和准确性。