为什么在红外光谱法中使用溴化钾（Kbr）？固体样品分析的理想介质

简而言之，KBr被用于红外光谱法是因为它对红外辐射是透明的，并且可以被压制成固体、玻璃状的圆片。这个过程创建了一个稳定的基质，将样品固定在光谱仪的光束路径中，而不会在最常分析的光谱区域产生自身干扰信号。

KBr被广泛使用的核心原因并非单一属性，而是其光学透明性、化学稳定性和物理可塑性这三者的独特组合，使其成为用红外光分析固体样品的近乎理想的介质。

红外样品载体的基本特性

要理解为什么KBr是标准，我们必须首先定义用于在透射红外分析中容纳固体样品的材料的理想特性。目标是测量样品，而不是载体。

最关键的要求是材料在感兴趣的区域内不能吸收红外光。来自载体材料的任何吸收都会产生背景噪声，可能掩盖或被误认为是来自实际样品的信号。

中红外区域，通常是4000 cm⁻¹ 到 400 cm⁻¹，是有机和无机化合物中大多数官能团的特征振动区域。理想的材料在这个窗口中必须是一块“空白石板”。

材料必须能够均匀地包裹样品。对于固体样品，这意味着它必须是一种柔软的晶体固体，可以被精细研磨，然后在高压下压缩，形成一个有凝聚力的、透明的圆盘。

这种物理特性确保了样品均匀分散，最大限度地减少光散射，并允许红外光束以最小的失真通过。

载体材料必须是化学惰性的。它不能与它所容纳的样品发生反应，因为任何化学反应都会改变样品的分子结构并产生不准确的光谱。

溴化钾满足了固体样品红外分析的所有核心要求，使其成为全球实验室的首选。

KBr是一种碱金属卤化物，一种简单的离子盐。钾离子（K⁺）和溴离子（Br⁻）之间的离子键的振动频率不落在中红外范围内。

因此，纯KBr圆片在4000 cm⁻¹到大约400 cm⁻¹的范围内几乎完全透明，为测量样品提供了干净、无干扰的背景。

KBr是一种相对柔软的晶体固体，易于研磨成细粉末。当这种粉末与样品混合并经受高压（如在制片过程中所述）时，KBr晶体会变形并熔合在一起。

这个过程被称为压力烧结，它形成了一个均匀的、半透明的圆盘，将细小分散的样品颗粒锁定在一个固体基质中，非常适合分析。

作为一种稳定的盐，KBr与绝大多数有机物和许多无机物都不发生反应。这种惰性确保了您测得的光谱纯粹是您原始样品的谱图。

尽管KBr是标准，但它并非没有挑战。正确的操作对于获得准确的结果至关重要。

KBr最显著的缺点是其吸湿性——它很容易吸收大气中的水分。水在红外光谱中有非常强的吸收峰（在3400 cm⁻¹附近有一个宽峰，在1640 cm⁻¹附近有另一个峰）。

如果KBr没有保持完全干燥，这些水峰将出现在您的光谱中，可能会掩盖重要的样品特征。因此，KBr必须存放在干燥器中并快速操作。

KBr圆片的质量至关重要。样品必须研磨得非常细，并与KBr粉末充分混合，通常的样品与KBr的比例为1:100。

不正确的研磨或混合可能导致过度的光散射（称为克里斯蒂安森效应），这会扭曲光谱的基线并影响数据的质量。

KBr并非普遍适用。对于含水、对压力敏感或与溴离子反应的样品，需要采用其他方法。诸如衰减全反射（ATR）或使用矿物油分散体（Nujol mull）等技术提供了有效的替代方案。

基于这些原理，您可以确定最适合您分析的方法。

最终，KBr被选为行业标准，是基于其在光学、物理和化学特性方面强大而实用的组合，这些特性非常适合透射红外光谱法。

特性	对红外光谱法的重要性
红外透明性	KBr在关键的中红外范围（4000-400 cm⁻¹）内是透明的，提供干净的背景。
可塑性	它可以被压制成透明圆片，均匀分散样品以供分析。
化学惰性	它与大多数样品不反应，保持光谱的完整性。
吸湿性	它会吸收水分，这可能会干扰结果，需要仔细的干燥操作。