Научная электронная библиотека

Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

Практикум по спектроскопии. Вода в минералах: Учебное пособие

Шишелова Т. И., Созинова Т. В., Коновалова А. Н.,

4.6. Количественный анализ

Для проведения количественного анализа на любую атомную группировку, благодаря своей высокой точности, чувствительно­сти, быстроте, малому количеству требующегося вещества и воз­можности проведения измерений в потоке, метод инфракрасной спектроскопии оказы­вается очень удобным. В основе всех коли­чественных измерений, проводимых по спектрам поглощения, лежит закон Бугера-Ламберта-Бера

,

согласно которому абсорбционность прямо пропорциональна концентрации веществ в пробе (с), толщине поглощающего слоя (d) и коэффициенту поглощения k, то есть

,

где D - оптическая плотность, I_o - интенсивность излучения, падающего на образец, I - интенсивность излучения, прошедшего через поглощающий слой.

Если известны толщина образца и молярное поглощение исследуемой группировки на какой-либо частоте, то, рассчитав на этой же частоте оптическую плотность анализируе­мого образца, мы легко найдем концентрацию этой группировки, по градировочному графику.

Точность определения концентрации любых функциональных групп таким способом будет зависеть от точности измерения следующих величин. Во-первых, это интенсивность световых потоков падающего - I₀ и прошедшего - I через ана­лизируемый образец. Во-вторых, молярное поглощение искомой атомной группировки на той частоте, на которой прово­дится анализ. Эта величина всегда вычисляется из оптических плотностей эталонных образцов с известной концентрацией иско­мых группировок и поэтому тоже определяется точностью изме­рения световых потоков или, иначе, коэффициента пропускания образца.

Таким образом, любые количественные измерения тех или иных функциональных группировок, проводимые по их полосам погло­щения, всегда сводятся к измерению пропускания образца, по­этому точность спектральных количественных измерений оказы­вается непосредственно связанной с точностью регистрации про­пускания образца на определенной заданной частоте. Эффект рассеивания на неровностях поверхности образца и отражение на окнах кюветы могут оказаться достаточно значительными, вследствие чего при количественных измерениях их следует учитывать.

Для нахождения оптической плотности об­разца, которая обусловлена присутствием в нем определяемых группировок, берется некоторая так называемая базовая линия, которая плавно соединяет области наибольшей прозрач­ности, находящиеся в непосредственной близости от измеряемой полосы поглощения, и производится отсчет I₀ и I.

Существует несколько методов определения содержания одного компонента в среде постоянного состава. Наиболее распространенным является метод градуировочной кривой. Он заключается в построении графика зависимости оптической плотности образца заданной толщины от концентрации в нем анализируемых центров поглощения. Этот график строится на основании измерений спектров поглощения эталонных смесей известного состава и поэтому автоматически учитывает все отступления закона Бугера - Ламберта - Бера, которые имеют место при анализе сильно ассоциирующих веществ.

Сами градуировочные графики могут быть построены как для измерений, проводимых в точке (фиксированная частота), так и в максимуме полосы поглощения.

Другим, тоже часто используемым методом количественного анализа, является метод внутренних стандартов. Он заключается в сопоставлении оптических плотностей образца на двух частотах, на первой из которых поглощение обусловлено анализируемыми атомными группировками, а на другой - средой, состав кото­рой остается постоянным. Этот метод менее удобен тем, что тре­бует близкого расположения аналитической полосы и полосы сравнения, а также малого отличия в их интенсивностях.