1. Еднокомпонентен анализ. Съгласно закона на Буге-Ламберт-Беер абсорбцията на дадено вещество е пропорционална на неговата концентрация и дебелината на слоя (вижте уравнение 1 от този материал). Тъй като законът е валиден за монохроматично лъчение, линейността на зависимостта А/с се нарушава, поради крайната ширина на процепа. Наклонът на тази зависимост също се променя, особено при опит да се подобри съотношението сигнал/шум чрез разширяване на процепите на монохроматора. Тези фактори, заедно с отражението и разсейването върху стените на кюветните прозорци, оказват влияние върху ширината на ивиците и фона на спектъра. Повишаването на нивото на спектъра под влияние на изброените фактори, както и от припокриване на склоновете на съседни абсорбционни ивици се отчита при количествения анализ с т.н. метод на базисната линия. За първоначално пропуснато лъчение I₀ при този метод се счита стойността на интензитета, получен по следния начин: прекарва се допирателна през две точки от основата на абсорбционната ивица на веществото (базисна линия), след това успоредна на ординатата от върха на ивицата до пресичане на базисната линия. Разстоянието в % Т от пресечната точка до 0 % Т се възприема за I₀. Като интензитет на преминалото през пробата лъчение I се счита разстоянието от върха на ивицата до 0 % Т - фигура 1.

При избора на абсорбционна ивица,чрез която се извършва количественото определение се спазват следните изисквания: ивицата да не се припокрива с други абсорбции, интензитетът й да бъде между 20 % Т и 65 % Т, да не се влияе от междумолекулни взаимодействия и др.

Прекарването на базисната линия става обикновено в точките с максимална пропускливост от двете страни на ивицата. По-рядко се налага използуване за база на други точки: например на съседна ивица, инфлексна точка върху единия от склоновете или при определено вълново число.

Болшинството дисперсионни инфрачервени спектрофотометри работят в % Т спрямо вълновото число. В такъв случай за определяне на абсорбцията на пробата се налага преизчисляване на измерените % Т в абсорбция. Например, за дадената на фигура 1 ивица, за която I₀ = 94 % и I = 23 % дава абсорбция A = log(94/23) = 0.611.

За определяне концентрацията на неизвестното съединение се строи калибрационна графика А/с. За целта се подготвя серия от стандартни разтвори на определяемото съединение с концентрации даващи ивици с интензитет близък до този на неизвестното вещество. С построената калибрационна линия се проверява валидността на уравнение (1) в интересуващия ни концентрационнен интервал.

Спектрите на вещество с неизвестна концентрация и на стандартната серия се регистрират обикновенно в една и съща кювета и в един и същи разтворител, с което се постига еднаквост на експерименталните условия: отражение от стените на прозорците, неточност в определяне дебелината на кюветата, на компенсацията на разтворителя, замърсяване и др.

При работа по описания начин с изследваното вещество дебелината на слоя на стандартната проба в_s и на тази с неизвестна концентрация в_X , както и на съответните им молярни абсорбируемости e_s и e_X са еднакви. Тогава от двете уравнения:

може да се определи неизвестната концентрация с_X:

Когато дебелината на работния слой е неизвестна (суспензии, таблетки KBr), се налага използуването на т.н. метод на вътрешния стандарт. При този метод към всяка проба от изследваното съединение се прибавя едно определено количество от друго вещество, играещо роля на стандарт. Последното трябва да бъде инертно спрямо изследваното съединение, характеристичните му ивици да са далеч от определяемите, да не е хигроскопично и пр. Най-подходящи за целта са съединения, притежаващи нитрилна и тиоцианатна група.

Абсорбцията на веществото с неизвестна концентрация А_X и тази на стандартното А_s се изчисляват отново по метода на базисната линия и се определя отношението между тях (дебелината на слоя е еднаква):

В последния израз e_s, e_X и с_s са константи, следователно

Калибрационната линия в метода на вътрешния стандарт се строи от зависимостта R = R(с_X).

Методът на стандартната добавка се използува в количествения инфрачервен спектрален анализ много рядко.

2. Многокомпонентен анализ. При определяне концентрацията на няколко вещества в многокомпонентна смес се има предвид, че абсорбцията при дадено вълново число е сума от абсорбциите на всички компоненти. Изследването трябва да се извършва върху толкова ивици, колкото са определяемите компоненти в сместта. За целта се регистрират спектри в една и съща кювета и се подбират, по посочените по-горе критерии, подходящи абсорбционни ивици за всяко отделно съединение. За всяко от тях се строи калибрационна линия с чисто вещество за определяне приложимостта на закона на Беер. Измерените стойности на абсорбциите и съответните пресметнати молярни абсорбируемости се влагат в система от линейни уравнения за пресмятане на неизвестните концентрации:

В практиката на инфрачервената спектрофотометрия определянето на концентрации на повече от три компонента в смес е свързано с много затруднения.

По-горе беше изтъкнато, че промяната на ширината на процепите води до изменение на интензитета на ивиците. С увеличение на ширината на изходния процеп на монохроматора интензитетът на ивиците намалява, докато интегралният интензитет А_инт остава практически постоянен (вижте този материал).

Практическото изчисляване на А_инт се извършва най-често по метода на Рамзей:

където Dn_1/2 е полуширината на ивицата в (сm^-1), съответствуваща на половината от ширината на ивицата, изразена чрез e_max. В този израз К е константа, която зависи от ширината на процепа, стойността на която се взима от таблици в специалната литература.

1.  Г. Андреев. Молекулна спектроскопия, Изд. ПУ “П. Хилендарски”, Пловдив, 1999.

Автор: Проф. дхн Георги Андреев

Рисунка: д-р Пламен Пенчев