溴化钾质量对红外光谱测试结果的影响

溴化钾是红外光谱实验必不可少的试剂,完全纯的溴化钾在中红外区(4000—400cm-1)没有红外吸收出现,因此分析纯的溴化钾是红外光谱制样的**选择。在红外光谱实验的制样过程中,如果所选用的溴化钾中含有杂质,按照样品与溴化钾1∶100的比例混合压片进行制样,则溴化钾中千分之一的某种杂质化合物所引起的红外吸收,就有可能对样品的红外光谱形成干扰峰,从而影响测试结果。

现在市面上销售的溴化钾试剂纯度如何?对红外光谱测试造成多大影响?通过对多家厂商的溴化钾试剂进行红外光谱测试,根据测试结果,分析这些溴化钾的质量及其对红外光谱测试的影响。

通过傅里叶变换红外光谱仪ALPHA II进行测试,可以检验溴化钾的质量。检测条件如下:采用空气作背景,称取约200mg的溴化钾压片。扫描范围4000—400cm-1;扫描次数16;分辨率4cm-1,测试结果见图1。

图 1 8种KBr产品的红外光谱图

根据对8家厂商溴化钾试剂的红外光谱测试结果,这些溴化钾都不同程度存在着杂质的红外吸收峰,其中1568、1409、1342、1018、924cm-1处的吸收峰与乙酸盐的红外吸收特征相符;1401cm-1和876cm-1处的吸收峰与碳酸盐的红外吸收特征相符;1384cm-1处的吸收峰与硝酸盐的红外吸收特征相符;3440cm-1和1630cm-1附近的吸收为水分的红外吸收特征。

从图1和表1的分析说明:

(1)多数溴化钾试剂中都不同程度含有水分和硝酸盐。

(2)除水分和硝酸盐外,天津福晨化学试剂厂、北京化工厂、中国医药公司北京采购供应站三家厂商的溴化钾试剂在不同波数位置出现了其他的杂质吸收峰,说明有不同类型杂质影响了KBr试剂的纯度。

(3)天津福晨化学试剂厂和北京化工厂两家溴化钾试剂中的杂质非常明显。X射线荧光光谱(XRF)测试结果表明,天津福晨化学试剂厂产品中除KBr外的杂质含量大于30%,其中含有明显的Na、Cl、P元素。两家产品杂质峰的透射率均小于10%,如果用这样的KBr制样,样品测试的红外光谱图中,杂质峰比样品的红外吸收峰还强,测试结果无法正常反映样品的红外光谱特征。显然,这样的KBr试剂已经不适用于作为红外光谱试样的载体。

表1溴化钾试剂的杂质峰情况

溴化钾中的杂质会对谱图造成干扰,当杂质峰的透射率小于90%时,其谱峰相当明显,通过背景扣除法也难以完全消除其影响。而对于较弱的杂质峰,如图1所示1384cm-1附近的硝酸盐杂质峰,当样品量较少或样品的红外吸收峰较弱时,这些硝酸盐吸收峰的存在也会对样品测试谱图造成一定的干扰和影响。

由于溴化钾容易吸潮而难以避免含有水分。如果溴化钾中明显含有水分且未能通过干燥处理消除干净时,水的红外吸收会对谱图形成干扰,这时可能有两种情况出现:当含有样品的晶片中水分含量高于背景扫描所用的溴化钾所含水分时,谱图会在3440cm-1和1630cm-1附近形成常见的水吸收峰(见图2中谱线A);而如果含有样品的晶片中水分含量低于背景扫描所用的溴化钾所含水分时,就有可能在3400cm-1和1630cm-1附近形成负的水吸收峰(见图2中谱线B)。这两种情况的出现都会对样品红外光谱测试结果形成干扰和影响。

图 2 红外谱图中含有水吸收干扰峰

(1) 由于红外光谱实验对溴化钾的质量要求较高,而市面上销售的溴化钾试剂质量参差不齐,所以购买时要特别注意。使用前必须通过红外光谱测试检验其纯度,避免使用在红外谱图中明显含有杂质峰的试剂进行制样。红外光谱实验所选用的溴化钾纯度至少应当在99%以上,**能达到99.9%。

(2) 溴化钾在使用前应充分进行干燥处理,以除去试剂中的水分。