红外光谱中KBr的峰值是多少？揭秘常见FTIR伪影的真相

原则上，纯溴化钾（KBr）在标准中红外（IR）范围（4000 cm⁻¹至400 cm⁻¹）内没有吸收峰。选择它正是因为它在该区域的透明性。光谱中几乎普遍与KBr相关的“峰”并非来自KBr本身，而是来自它从大气中吸收的水（H₂O）。

核心问题是对KBr作用的误解。KBr不是样品；它是介质。它的价值在于其红外不活性，但它吸收水分的倾向使其成为水峰谱污染的常见来源。

为什么KBr是红外光谱学的标准

要理解为什么KBr不应该有峰，我们首先必须理解为什么它在FTIR分析中如此频繁地使用，特别是对于固体样品。

离子键的优势

当红外辐射导致分子的共价键以改变其偶极矩的方式振动时，就会出现红外吸收峰。

钾（K⁺）和溴（Br⁻）之间的键是离子键。纯KBr形成晶体点阵结构。这种点阵的振动（称为声子模式）发生在非常低的频率，远低于中红外光谱仪通常的400 cm⁻¹截止值。

因此，在有机和大多数无机化合物吸收的分析区域，纯KBr实际上是不可见的。

宽广清晰的透射窗口

这种红外不活性赋予KBr一个异常宽广且有用的透射窗口。它允许光谱仪光源的辐射穿过样品到达检测器，而不会引入干扰信号。

这使其成为两种主要应用的理想材料：

1. KBr压片：将固体样品与KBr粉末混合并压制成透明圆盘。
2. 光学窗口：使用抛光的KBr圆盘作为样品池中的窗口。

“KBr峰”的来源：污染，而非KBr

如果KBr是透明的，为什么分析师经常在他们的KBr光谱中看到峰呢？答案是污染。

主要元凶：吸收的水（H₂O）

KBr是吸湿性的，这意味着它很容易从空气中吸收水分。这些水是“KBr峰”最常见的来源。

• 在3400 cm⁻¹附近有一个非常宽广、强烈的峰：这是水分子的O-H伸缩振动。由于氢键作用而变得宽广。
• 在1640 cm⁻¹附近有一个更尖锐、中等强度的峰：这是H-O-H弯曲（剪切）振动。

在你的光谱中看到这两个峰是“湿”KBr压片或背景的典型迹象。

其他潜在污染物

虽然水是主要问题，但其他污染物也可能出现。例如，在1385 cm⁻¹附近的一个小峰有时可能表明存在硝酸盐（NO₃⁻）杂质。研磨机或压片机中的油也可能在2800-3000 cm⁻¹附近引入C-H伸缩峰。

远红外截止

如前所述，KBr确实有真正的吸收。它的晶格振动会产生一个硬截止，使其不再透明。这发生在大约400 cm⁻¹，标志着其有用范围的下限。

理解权衡和最佳实践

使用KBr需要仔细的技术，以利用其优点而不受其吸湿性的影响。

将KBr储存在干燥器中

始终将光谱级KBr粉末储存在干燥器内的密封容器中。许多实验室也使用烘箱（例如，在110°C下数小时）在使用前干燥粉末。

尽量减少与空气的接触

制备KBr压片时，动作要快。尽量减少研磨后的粉末暴露在潮湿实验室空气中的时间，然后再进行压片。不要对着样品呼气，因为你的呼吸中充满了水蒸气。

使用真空模具

使用真空模具压制压片有助于将KBr基质中截留的空气和水分抽出，从而得到更清晰、更透明的压片和更平坦的光谱基线。

始终运行空白对照

在运行样品之前，从同一批次中压制一个纯KBr压片并运行其光谱。这个“空白”或“背景”光谱将显示你的KBr中存在哪些污染（如果有），从而使你能够将这些伪影与实际样品的峰区分开来。

如何解释你的光谱

通过了解KBr的特性，你可以自信地解释你的结果。

• 如果你在3400 cm⁻¹附近看到一个宽峰，在1640 cm⁻¹附近看到另一个峰：你的KBr吸收了水分，你应该采取措施干燥你的材料并改进你的样品制备技术。
• 如果你的空白KBr光谱是一条平线（从4000到400 cm⁻¹）：这表明你的KBr是干燥纯净的，为分析你的样品提供了高质量的背景。
• 如果你看到与水无关的意外峰：运行一个空白KBr压片以确认这些峰是来自KBr中的污染物还是你样品的真实特征。

了解你的工具是生成可靠和准确数据的第一步。

总结表：

常见“KBr峰”	实际来源	波数 (cm⁻¹)
宽O-H伸缩	吸收的水 (H₂O)	~3400
H-O-H弯曲	吸收的水 (H₂O)	~1640
晶格振动	纯KBr (远红外)	<400

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