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实验室分析方法--红外光谱定量分析的原理

2022.1.24

红外光谱定量分析,相对于紫外-可见光谱,其应用范围是有限的。色散型的似器单次量噪声大、分辨低、杂散光的影响、尖峰测量上的困难、仪器的非线性(包括化学非线性,谱带强度范围的非线性和干扰造成的非线性)等原因造成测量误差较大,FTR仪器的使用及采用计算机处理数据等措施,使以上困难得以克服。化学计量学中多组分同时定量分计方法的发展,为复杂混合物的定量分析提供了有力的工具,并在速度和准确度方面均得到很大提高,其应用领域也在不断扩大。



一、红外光谱定量分析原理

进行定量分析的基础是吸收定律:

 WechatIMG225.jpeg


必须注意,透光率T和浓度c没有正比关系,当用T记录的光谱进行定量时,必须将T转换为吸光度A后进行计算。

测量谱带吸光度的方法常用的是基线法,所谓基线法就是用基线来表示该分析物不存在时的背景吸收,并用它来代替记录纸上的100%(透光率)坐标。具体做法是:在吸收峰两侧选透光率最高处a与b两点作基点,过这两点的切线称为基线,通过峰顶c作横坐标的垂线,和0线交点为e,和切线交点为d(见图1),则:


WechatIMG226.jpeg

WechatIMG224.jpeg


图1 基线法


基线还有其他几种画法(见图2),但每当确定一种画法后,在以后的测量中就不应改变。


WechatIMG223.jpeg


图2 不同形状吸收峰的基线画法



用基线法测定吸光度受仪器操作条件的影响,因此从一种型号仪器获得的数据,如摩尔吸光系数往往不能运用到另外一种型号的仪器上,另外,它不能反映出宽的和窄的谱带之间的吸收差。更精确的测定可采用积分吸光度法,即吸光度为线性波数条件下所记录的吸收曲线所包含的面积。这个方法是测量由某一振动模式所引起全部吸牧能量,它具有理论意义,而且给出更准确的测量数据。峰面积的测量可以通过数学的、机械的或电子积分技术完成,在FTIR仪上只要给出积分范围参数,即可算出其面积。



吸光度的可能误差,见表。

表1 吸光度的可能误差

误差类型

10

20

30

40

50

60

70

80

90

I0的测量

0.43

0.62

0.83

1.09

1.44

1.96

2.80

4.48

9.46

I的测量

0.43

0.62

0.83

1.09

1.44

1.96

2.80

4.48

9.46

杂散光

4.14

2.56

1.98

1.67

1.47

1.33

1.22

1.13

1.07

吸收池不匹配

0.43

0.62

0.83

1.09

1.44

1.96

2.80

4.48

9.46

共线性

1.56

1.99

2.33

2.62

2.88

3.14

3.36

3.58

3.80

最大总误差

6.99

6.41

6.80

7.56

8.67

10.4

13.0

18.2

38.3


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