紅外光譜儀定量分析
紅外光譜儀定量分析是借助于對比吸收峰強度來進(jìn)行的,只要混合物中的各組分能有一個特征的,不受其他組分干擾的吸收峰存在即可。原則上液體、固體和氣體樣品都可應(yīng)用紅外光譜儀作定量分析。
紅外光譜儀定量分析原理
紅外光譜儀定量分析的原理是基于朗伯-比爾定律。該定律可寫成:A=abc。
其中A為吸光度,也可稱光密度,它沒有單位。系數(shù)a稱作吸收系數(shù),也稱作消光系數(shù),是物質(zhì)在單位濃度和單位厚度下的吸光度,不同物質(zhì)有不同的吸收系數(shù)a值。且同一物質(zhì)的不同譜帶其a值也不相同,即a值是與被測物質(zhì)及所選波數(shù)相關(guān)的一個系數(shù)。因此在測定或描述吸收系數(shù)時,一定要注意它的波數(shù)位置。
當(dāng)濃度c選用mol·L-1為單位,槽厚b以cm為單位時,則a值的單位為:L·cm-1·mol-1,稱為摩爾吸收系數(shù),并常用ε表示,吸收系數(shù)是物質(zhì)具有的特定數(shù)值。但是,由于所用紅外光譜儀的精度和操作條件的不同,所得數(shù)值常有差別,因此在實際工作中,為保證分析的準(zhǔn)確度,所用吸收系數(shù)還得借助純物質(zhì)重新測定。
定量分析中須注意下面兩點
① 吸光度和透過率是不同的兩個概念、透過率和樣品濃度沒有正比關(guān)系,但吸光度與濃度成正比。
② 吸光度的另一可貴性使它具有加和性。若二元和多元混合物的各組分在某波數(shù)處都有吸收,則在該波數(shù)處的總吸光度等于各級分吸光度的算術(shù)和,但是樣品在該波數(shù)處的總透過率并不等于各組分透過率的和。
紅外光譜儀定量分析方法
直接計算法
這種方法適用于組分簡單、特征吸收帶不重疊、且濃度與吸收度呈線性關(guān)系的樣品。
工作曲線法
這種方法適用于組分簡單、特征吸收譜帶重疊較少,而濃度與吸收度不完全呈線性關(guān)系的樣品。將一系列濃度的標(biāo)準(zhǔn)樣品的溶液,在同一吸收池內(nèi)測出需要的譜帶,計算出吸收度值作為縱坐標(biāo),再以濃度為橫坐標(biāo),作出相應(yīng)的工作曲線。由于是在同一吸收池內(nèi)測量,故可獲得A~c的實際變化曲線。
由于工作曲線是從紅外光譜儀實際測定中獲得的,它真實地反映了被側(cè)組分的濃度與吸收度的關(guān)系。因此即使被測組分在樣品中不服從Beer定律,只要濃度在所測的工作曲線范圍內(nèi)、也能得到比較準(zhǔn)確的結(jié)果。同時,這種方法可以排除許多系統(tǒng)誤差,同時在這種定量方法中,分析波數(shù)的選擇同樣是重要的,分析波數(shù)只能選在被測組分的特征吸收峰處。溶劑和其他組分在這里不應(yīng)有吸收峰出現(xiàn),否則將引起較大的誤差。
解聯(lián)立方程法
解聯(lián)立方程法運用的對象是組分眾多而波帶又彼此嚴(yán)重重疊的樣品,通常無法選出較好的特征吸收譜帶。采用這一方法的條件是必須具備各個組分的標(biāo)準(zhǔn)樣品且各組分在溶液中是遵守Beer定律的。紅外光譜儀定量分析可以根據(jù)吸光度的加和特證來進(jìn)行。
聯(lián)立方程定量分析注意幾點
① 選擇合適的波數(shù)點。在此點波數(shù)只應(yīng)以某—組分的貢獻(xiàn)為主,其他組分在此都只有較小的吸收貢獻(xiàn),
② 讀準(zhǔn)吸光度。在實驗時必須讀譜圖上那些沒有吸收峰值的某波數(shù)上的吸光度數(shù)值。在譜帶的斜坡上更需注意所讀數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
③ 求a值時選取合適的濃度。在測定a值時。各組分的純品配制濃度應(yīng)接近未知樣品中該組分的濃度,且應(yīng)在該量附近配制4~5個點以求出較為可靠的a值,或據(jù)此繪出工作曲線。
④ 吸光度的另一可貴性使它具有加和性。若二元和多元混合物的各組分在某波數(shù)處都有吸收,則在該波數(shù)處的總吸光度等于各級分吸光度的算術(shù)和,但是樣品在該波數(shù)處的總透過率并不等于各組分透過率的和。
由于解聯(lián)立方程的計算工作量很大,現(xiàn)代的紅外光譜儀均帶有功能良好的計算機,借助所配備的計算機,運用線件代數(shù)中矩陣法解聯(lián)立方程成為十分實用的方法。
紅外光譜儀定量分析的準(zhǔn)確度,若不考慮樣品稱量、溶液配制和槽厚在測定中所引起的誤差。主要考慮吸光度的測定所引起的誤差,±1%的誤差是它的Z佳極限值,實際上是比±1%大,因此紅外光譜儀用得Z多的還是定性分析。
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