酒石酸锑钾半水合物的红外光谱特征与官能团分析

酒石酸锑钾半水合物（化学分子式：K (SbO) C₄H₄O₆・½H₂O）的红外光谱特征，由其分子结构中的羧基、羟基、锑氧键（Sb-O）及结晶水等官能团的振动模式决定，各特征峰可精准对应特定官能团，为其结构鉴定与纯度分析提供依据。

一、核心官能团与对应红外光谱特征

酒石酸锑钾半水合物的结构可拆解为“酒石酸根骨架（-OOC-CH (OH)-CH (OH)-COO-）”“锑氧基团（Sb-O-）”及“结晶水分子（½H₂O）”，不同官能团的振动（伸缩振动、弯曲振动）在红外光谱（4000-400cm⁻1）中呈现特征吸收峰，具体对应关系如下：

（一）羟基（-OH）的特征吸收：3500-3200cm⁻1 宽峰

分子中存在两类羟基：一是酒石酸根骨架上的仲羟基（-CH (OH)-），二是结晶水分子（H-O-H）的羟基，两类羟基的O-H伸缩振动叠加，形成红外光谱中 3500-3200cm⁻1 的宽强吸收峰：

仲羟基（-CH (OH)-）的O-H伸缩振动：因羟基间存在氢键作用，吸收峰宽化，中心位置约 3400-3300cm⁻1；

结晶水的O-H伸缩振动：水分子与酒石酸根的羧基形成氢键，进一步拓宽吸收峰，使3500-3200cm⁻1区间呈现连续宽峰，无明显尖锐峰形（若结晶水流失，此宽峰强度会显著减弱，可用于判断样品是否潮解或脱水）。

同时，羟基的弯曲振动（O-H弯曲）对应 1450-1350cm⁻1 的弱吸收峰，因受相邻C-H振动干扰，峰形较宽，需结合其他峰共同判断。

（二）羧基（-COO⁻，羧酸根）的特征吸收：1650-1550cm⁻1 与1400-1300cm⁻1 双峰

酒石酸锑钾中，酒石酸的羧基（-COOH）已完全解离为羧酸根（-COO⁻），羧酸根的红外特征为“不对称伸缩振动（νas (COO⁻)）”与“对称伸缩振动（νs (COO⁻)）”的双峰，是判断羧基存在的核心依据：

不对称伸缩振动（νas (COO⁻)）：吸收峰较强，中心位置约1600-1580cm⁻1，源于-COO⁻中两个C-O键的不对称振动；

对称伸缩振动（νs (COO⁻)）：吸收峰强度略弱于不对称伸缩峰，中心位置约1380-1350cm⁻1，对应两个C-O键的对称振动；

关键特征：两峰的波数差（Δν=νas-νs）约200-250cm⁻1，这是羧酸根与金属离子（此处为K⁺、SbO⁺）结合后的典型特征，可与游离羧基（Δν约100-150cm⁻1）区分。

（三）锑氧键（Sb-O-）的特征吸收：650-500cm⁻1 强峰

作为酒石酸锑钾的特征官能团，锑氧基团（Sb-O-） 的Sb-O伸缩振动是其区别于其他酒石酸盐（如酒石酸钾钠）的核心红外信号，对应650-500cm⁻1 区间的强吸收峰：

因Sb⁵⁺与O原子的结合力较强，Sb-O伸缩振动能量较高，吸收峰尖锐且强度大，中心位置约580-550cm⁻1；

此峰无其他官能团干扰（羟基、羧基的振动峰均高于 1000 cm⁻1），可作为酒石酸锑钾的“指纹峰”，用于定性鉴定（若样品中 Sb-O 键断裂，此峰强度会随锑离子流失而降低）。

（四）亚甲基 / 次甲基（-CH₂-/-CH (OH)-）的特征吸收：3000-2800 cm⁻1 与 1450-1300 cm⁻1

酒石酸根骨架中的次甲基（-CH (OH)-） 存在 C-H 伸缩振动与弯曲振动，对应红外光谱中的中弱吸收峰：

C-H 伸缩振动：因是饱和 C-H 键（sp3 杂化），吸收峰位于 3000-2800 cm⁻1 区间，中心位置约 2950-2850 cm⁻1，峰形较宽（受相邻羟基氢键干扰）；

C-H 弯曲振动：对应 1450-1380 cm⁻1 的弱吸收峰，与羟基的O-H弯曲振动部分重叠，需结合羧基的对称伸缩峰（1380-1350 cm⁻1）的肩峰判断，若1400cm⁻1 附近出现分裂峰，可佐证次甲基的存在。

（五）碳氧键（C-O，醇羟基）的特征吸收：1200-1000cm⁻1 强峰

酒石酸根骨架中，仲羟基相连的碳氧键（-C-OH） 存在C-O伸缩振动，对应1200-1000cm⁻1 区间的强吸收峰：

因C-O键与相邻羟基形成氢键，伸缩振动峰宽化，中心位置约1100-1050cm⁻1，峰形较强（仅次于Sb-O键与羧基的吸收峰）；

此峰与羧酸根的振动峰（1600-1350cm⁻1）无重叠，可作为酒石酸骨架存在的辅助证据。

二、红外光谱解析关键：特征峰的“指纹区”验证

红外光谱的“指纹区”（1000-400cm⁻1）包含分子的整体振动模式，酒石酸锑钾在该区间的特征峰可进一步确认其结构完整性：

除 Sb-O 键的 580-550cm⁻1 强峰外，还存在C-C骨架振动（900-800 cm⁻1 弱峰）与O-C-O弯曲振动（800-700cm⁻1 弱峰），这些峰形虽弱，但峰位固定，可作为纯度判断依据（若存在杂质，指纹区会出现额外杂峰，如游离酒石酸会在750cm⁻1 附近出现额外峰）。

酒石酸锑钾半水合物的红外光谱特征可通过“官能团 - 峰位”对应精准识别：

羟基与结晶水：3500-3200cm⁻1 宽峰（O-H伸缩）；

羧酸根：1600-1580cm⁻1（不对称伸缩）与1380-1350cm⁻1（对称伸缩）双峰；

锑氧键：580-550cm⁻1 强峰（Sb-O伸缩，特征指纹峰）；

次甲基与碳氧键：2950-2850cm⁻1（C-H伸缩）与1100-1050cm⁻1（C-O伸缩）。

这些特征峰的存在与强度，可用于酒石酸锑钾的定性鉴定、结晶水含量判断及纯度分析（如杂质导致的杂峰干扰），为其在医药、化工领域的应用提供结构表征支持。

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