拉曼光谱分析

Ｖ０１．２９

２００８年１０月高等学校化学学报ＣＨＥＭＩＣＡＬＪＯＵＲＮＡＬＯＦＣＨＩＮＥＳＥＮｏ．１０２０５５～２０５８ＵＮＩＶＥＲＳｍＥＳ

二甲基亚砜防冻机理的拉曼光谱分析

欧阳顺利，周密，曹彪，陆国会，高淑琴，里佐威

（吉林大学物理学院，长春１３００２１）

摘要采用拉曼光谱对不同体积比的二甲基亚砜（ＤＭＳＯ）水溶液进行测量，并利用Ｏｒｉｇｉｎ７．５对水的光谱带

进行分峰，求得拉曼光谱峰面积比值．应用混合模型对实验结果进行了分析，分析结果表明，防冻剂二甲基

亚砜与水混合时，其Ｓ一０基团与水分子的ＯＨ基团形成氢键（Ｓ—Ｏ…Ｈ－－Ｏ），有效地阻止了四面体结构

冰的生成，并证实了二甲基亚砜与水的体积比为ｌ：ｌ时，防冻效果最佳．

关键词二甲基亚砜（ＤＭＳＯ）；氢键；拉曼光谱

中图分类号０６４１文献标识码Ａ文章编号０２５１－０７９０（２００８）１０－２０５５－０４

水分子在不同温度、压强下会以气、液和固态３种物态形式存在．在０～１００℃温度区间内水分子以液体状态存在，每个水分子之间通过氢键形成大小不同的缔合水分子．有关水结构的理论模型很多，一般分为连续模型和混合模型两大类．连续模型¨ｑ１是指液体水中的水分子保持完整的氢键，体系中只有这些氢键的能量，几何构型是一种连续性的分布；而混合模型【９－１６３将液态水描述为包括不同数目氢键的各种水分子的平衡混合物．

冰的晶体结构是典型的氢键结构．在整个冰的晶体结构中，每个Ｈ原子都参与了氢键的形成，每个０原子周围都有４个Ｈ原子，２个Ｈ原子距离０原子较近，以共价键结合，另外２个Ｈ原子距离０原子较远，则以氢键相连，这使原来水分子中的键角（１０５０）稍微扩张，使得各键之间均成为四面体角（１０９０２８’），形成比较稳定的四面体骨架结构ⅢＪ．

二甲基亚砜（ＤＭＳＯ）是一种重要的化学试剂，经常用作缓冲剂等，也是一种防冻剂，与水混合后，由于Ｓ一０键的氧原子与Ｏ—Ｈ键中的氢原子能够结合形成氢键．氢键的生成有效地阻止了当温度降到零度下时形成水分子间氢键而构成冰的四面体结构．

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拉曼光谱是研究物质结构非常有效的手段【ｌ８ｔ１９】，本文采用拉曼光谱法证实了二甲基亚砜中Ｓ—Ｏ键与水分子中Ｏ—Ｈ键之间氢键的生成，也证实了当ＤＭＳＯ与Ｈ：０的体积比为ｌ：ｌ时，可以获得最佳的防冻效果．

１实验部分

二甲基亚砜液体购于北京北化精细化学品有限责任公司（分析纯），实验前没有经过进一步提纯．１．１试剂与仪器水为二次去离子水．

Ｒａｍａｎ（ｉｎＶｉａ）型共聚焦拉曼光谱仪（英国Ｒｅｎｉｓｈａｗ公司），选用２０倍镜头，采用氩离子激光器作为激发光源，激发波长为５１４．５ｎｍ，功率为７．０ｍｗ，仪器分辨率为２ｃｍ～，积分时间为１０

１．２实验过程．ｓ．

在实验中选取二甲基亚砜作为溶质，量取适量的二甲基亚砜，然后用去离子水将其配制成各种体积比的水溶液，采用毛细管方法测量样品（毛细管内径为０．９ｍｍ，外径为１．１ｍｍ）．

收稿日期：２００７．１２－２９．

基金资助：国家自然科学基金（批准号：１０７７４０５７）资助．联系人简介：里佐威，男，教授，博士生导师，主要从事分子光谱方面的研究．Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｏｕｗｅｉ＿Ｌｉ＠１６３．ＣＯＩＩＩ