常規(guī)的紅外分析中，大家會(huì)遇到各種各樣的水

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可能是這樣的液態(tài)水溶劑峰

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當(dāng)然，也可能是空氣大氣背景中的水蒸氣吸收峰

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當(dāng)然，也可能是重水的紅外光譜

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那么這么多水，有什么區(qū)別嗎？

為什么一個(gè)水的吸收峰也能百媚千嬌，千變?nèi)f化呢？

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這還要從分子的相態(tài)和氫鍵說(shuō)起。

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紅外光譜作為一種分子振動(dòng)光譜，一般能改變分子振動(dòng)狀態(tài)的條件都會(huì)引起分子的紅外光譜變化，例如相態(tài)改變或氫鍵作用。

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液態(tài)水中，水分子間會(huì)以氫鍵的形式結(jié)合，因此液體水中分子團(tuán)大，不會(huì)出現(xiàn)分立的振-轉(zhuǎn)光譜，而會(huì)出現(xiàn)寬峰，例如3400cm-1左右的寬峰。部分樣品會(huì)自發(fā)吸水。當(dāng)樣品中含有少量水時(shí)，雖然也會(huì)形成分子間氫鍵，但受樣品的吸引作用和空間位阻影響，水的分子團(tuán)比較小，會(huì)在3600 cm-1以上出現(xiàn)一些毛刺峰。

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大氣中水蒸氣，一部分以單個(gè)自由水分子存在，部分水分子以氫鍵的形式結(jié)合；基于氣相和液相間水分子的分子間作用力差異，水的化學(xué)環(huán)境也不同，綜合以上兩點(diǎn)，氣態(tài)水和液態(tài)水的紅外光譜又存在很大的差異。

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同樣的，重水中D和普通水中H的原子大小不同，同樣也會(huì)使D-O和H-O的振動(dòng)頻率產(chǎn)生一定的差異。

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那么不同的水，對(duì)我們?nèi)粘５募t外光譜分析又有哪些影響呢？

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首先，針對(duì)氣態(tài)水。

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常規(guī)測(cè)試，會(huì)考慮通過(guò)掃描背景扣除大氣中水蒸氣的影響；

在TG-FTIR或原位紅外中，可以根據(jù)氣態(tài)水的吸收峰來(lái)判斷是否有水生成。

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其次，針對(duì)樣品中的含有的少量水。

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如果不進(jìn)行水和樣品中分子鏈間氫鍵的相互作用，我們可以通過(guò)烘干的手段，去除樣品中少量水的影響。

但研究水與材料間氫鍵作用時(shí)，相應(yīng)的操作步驟就要慎重處理。在案例中我們給出了相關(guān)文獻(xiàn)，感興趣的同學(xué)可以下載閱讀。

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最后，對(duì)于樣品中的溶劑水。

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有的樣品中溶質(zhì)含量較多，水峰與目標(biāo)峰不存在相互掩蓋時(shí)，可以帶水進(jìn)行測(cè)試。

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當(dāng)然，能帶水測(cè)試的樣品可能只是少數(shù)情況。由于水的吸收峰強(qiáng)，一般都會(huì)掩蓋大量溶質(zhì)吸收峰的信號(hào)。

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對(duì)于一些一定要用水做溶劑的樣品，例如蛋白質(zhì)類樣品，我們可以考慮用重水替代水做溶劑。這是由于蛋白質(zhì)類樣品的主要吸收峰酰胺I帶和酰胺II帶在1400~1700cm-1出峰，而D2O在該波段吸收峰較弱，對(duì)蛋白質(zhì)的特征吸收峰影響較小。

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當(dāng)然，水一定是紅外光譜的克星嗎，帶水測(cè)試一定會(huì)影響分析結(jié)果嗎？

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其實(shí)并不是，用水做溶劑來(lái)研究紅外光譜有前沿課題也有很多前沿課題，例如氫鍵作用和二維紅外，這里給大家提供了三個(gè)案例。

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案例一：高分子材料中水的結(jié)構(gòu)和氫鍵作用

（Krzysztof Piechocki, Marcin Kozanecki, Jakub Saramak, Water structure and hydration of polymer network in PMEO2MA hydrogels, Polymer, Volume 210, 2020, 122974）

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案例二：基于二維紅外研究水的擴(kuò)散

（Wenji Guo, Jianbo Chen, Suqin Sun, Qun Zhou, Investigation of water diffusion in hydrogel pore-filled membrane via 2D correlation time-dependent ATR-FTIR spectroscopy, Journal of Molecular Structure, Volume 1171, 2018, Pages 600-604）

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案例三：同一物質(zhì)在不同含水量下的紅外光譜

（Oleg V. Ovchinnikov, Anna V. Evtukhova, Tamara S. Kondratenko, Mikhail S. Smirnov, Vladimir Yu. Khokhlov, Oksana V. Erina, Manifestation of intermolecular interactions in FTIR spectra of methylene blue molecules, Vibrational Spectroscopy, Volume 86, 2016, Pages 181-189）

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最后，指南針常規(guī)測(cè)試都建議大家樣品不要含水，但對(duì)于有特殊紅外分析需求的客戶，可以咨詢數(shù)據(jù)分析的張老師，她能給大家的光譜分析打開一個(gè)新世界的大門。

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