Количественный анализ по ик-спектрам поглощения

Количественный молекулярный анализ по ИК-спектрам поглощения обычно применяют к смесям, которые состоят из невзаимодействующих и неассоциирующих между собой компонентов. В этом случае инфракрасный спектр системы получают аддитивно из спектров ее отдельных составляющих. После отождествления наблюдаемых полос поглощения с отдельными формами колебаний вышеописанными способами выбирают полосу (полосы) поглощения, наиболее пригодную для анализа. Аналитическая полоса должна: 1) быть наиболее свободна от наложения полос поглощения других компонентов пробы; 2) обеспечивать наиболее точные результаты анализа, что зависит главным образом от ее формы и интенсивности. Анализ по ИК-спектрам основан на применении закона Бугера-Ламберта-Бера. Существенно затрудняется применение метода молярного коэффициента в ИК-спектроскопии тем, что из-за рассеяния сплошного поглощения и других эффектов часто бывает невозможно определить положение линии 100%-ного пропускания, т.е. определить интенсивность света, прошедшего через образец без анализируемого компонента (I₀).

Существует несколько способов определения содержания компонентов в сложной среде. Самым распространенным является метод градуировочной кривой. Он заключается в построении графика зависимости оптической плотности образца заданной толщины от концентрации в нем анализируемых атомных групп: А=f(c). Эта кривая строится на основании результатов измерений спектров поглощения эталонных смесей известного состава. При высоком коэффициенте корреляции градуировочные графики имеют вид прямой, что всегда способствует повышению точности расчетов. Градуировочные графики можно строить по данным изменений в любой произвольной точке (фиксированная частота) и в максимуме полосы поглощения. Другим часто используемым является метод внутренних стандартов. Он заключается в сопоставлении оптических плотностей образца на двух частотах, на первой из которых поглощение обусловлено количеством анализируемых атомных групп, а на второй – средой, состав которой остается постоянным. Применение этого способа возможно только при близком расположении аналитической полосы и полосы сравнения и их малом отличии по интенсивностям, что не всегда выполнимо. Наиболее распространенным для количественного анализа неорганических соединений и минералов можно считать метод базовой линии. Степень пропускания образца в полосе поглощения определяется следующим образом. Проводится так называемая базовая линия, которая плавно соединяет области наибольшего пропускания, находящиеся в непосредственной близости от измеряемой полосы поглощения (рис. ). Энергию, падающую на анализируемое вещество в области полос поглощения, измеряют отрезками (I_А, I_В, I_Д), заключенными между линией 100%-ного поглощения (нулевая линия) и базовой, проведенной от горба к горбу соседних полос. Степень пропускания в этом с пособе определяется следующими соотношениями:

где I_x, I_y, I_z отрезки между нулевой линией и максимумами полос поглощения _А, _В, _Д. По полученным данным вычерчивают градуировочный график и производят определения. Несмотря на то, что вычерчивание базовой линии в какой-то мере произвольно, метод этот дает высокую точность анализа. Современные двухлучевые спектрофотометры позволяют регистрировать величину пропускания образца с погрешностью 0,5%. В интервале пропускания 20-70% это эквивалентно ошибке в измерении оптической плотности образца 1,5–2%. Такая ошибка допускается при проведении базовой линии. Следовательно, точность единичного измерения оптической плотности образца оказывается равной 3–4%. С учетом ошибки построения градуировочного графика предельная точность количественных определений составляет 5–6%.