化學分析領域應用

拉曼光譜在化學分析領域的應用

引言

拉曼光譜在化學中的應用相當廣泛,在有機化學方面主要是用作結構鑒定和分子間相互作用的手段。拉曼位移的大小、強度、拉曼峰形狀鑒定化學鍵、官能團的重要依據。利用偏振特性,拉曼光譜還可以作為分子異構體的判斷依據。對於一些像-C=C--N=N-的環境對稱的基團,它們的振動在紅外光譜中很微弱,但在拉曼光譜中卻能檢測出來。無機化合物中金屬離子與配位元體間的共價鍵常具有拉曼活性,因此拉曼光譜可提供有關配位元化合物的組成、結構、穩定性等資訊。還可對無機化合物的晶體結構鑒定。

在催化化學中,拉曼光譜能提供催化劑本身以及表面上物種的結構資訊,還可以對催化劑製備過程進行即時研究。同時,鐳射拉曼光譜是研究電極/溶解介面的結構和性能的重要方法,能夠從分子水準上深入研究電化學介面結構、吸附和反應等基礎問題並應用於電化學催化、腐蝕、電鍍等領域。

應用

基於拉曼光譜的血清中鉀離子的濃度檢測
鉀離子廣泛存在於動物界、植物界和細胞內外,在生命體系中起著重要的作用。在人的生命系統中,鉀離子在調節血壓、維持肌肉力量、保持細胞內外滲透壓平衡等都有不可代替的作用。在動植物中同樣扮演著不可或缺的角色,動物的神經肌肉與植物的光合作用都與鉀離子息息相關。拉曼光譜作為分子層次的檢測手段在離子檢測中同樣發揮很大作用。

對血液中的鉀離子用拉曼光譜檢測,以聚四氟乙烯為疏水表面,由亞硝酸鈷鈉易於鉀離子結合,對鉀離子濃度檢測。如圖(1),圖(2)

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 圖(1),亞硝酸鈷鈉溶液(藍色)與亞硝酸鈷鈉鉀(紅色)拉曼光譜圖    

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            圖(2) 不同濃度的鉀離子添加在亞硝酸鈷鈉中的拉曼光譜圖


由拉曼光譜分析可知,不同濃度鉀離子的亞硝酸鈷鈉鉀拉曼光譜圖具有非常好的線性關係,據此可對血液中鉀離子濃度達到檢測。

不同PH環境下的4-MPBA的結構變化檢測
含有硼酸及衍生物的化合物在材料科學、超分子化學、分析化學、有機合成晶體工程、醫學、生物學等方面具有重要的應用。4-MPBA作為一種典型的硼酸類有機化合物在納米科學工程等領域有著廣泛應用。

使用拉曼光譜對不同
PH環境下的4-MPBA進行檢測,如圖(3)

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                      圖(3) 不同PH環境的4-MPBA的拉曼光譜圖

am分別為PH值從1.013.0 的拉曼光譜圖,化學研究員根據此拉曼光譜圖對4-MPBA在不同PH環境下的分子結構的變化進行分析。

拉曼光譜以其快速、靈敏、準確地特點,且是從分子層次對物質進行詮釋的一種新興的檢測技術手段,在化學分析領域得到了廣泛的應用,並扮演著越來越重要的角色。隨著拉曼光譜技術的發展與設備的完善,必將成為化學分析領域的重要檢測技術。

 

參考文獻
拉曼光譜在離子檢測、手性識別和結構分析領域的應用,蘇虹養等