红外光谱定量分析——单一组分

定量分析是各行各业生产和管控中至关重要的一个环节。如食品中的添加剂含量、空气中污染物的含量、水中有害成分的含量等都与我们的生活息息相关。红外光谱是常用的定量分析手段之一，应用于各行各业之中。

红外光谱定量分析原理

红外光谱仪定量分析的原理是基于朗伯-比尔定律(Lambert-Beer law),其公式如下：

A = kLc = -lg(T) = -lg(I/I₀)

A为吸光度

T为透射率

I为出射光强度

I₀为入射光强度

k为摩尔吸光系数与吸收物质的性质及入射光波长λ有关，单位L/mol•cm

L为吸收层厚度，单位为cm

c为吸光物质的浓度,单位为mol/L

上面提到吸光度A和透射率T，为何要引入吸光度A呢？光的吸收强度随距离和浓度的衰减呈指数衰减形式，这种指数关系在实验数据处理中不够直观，尤其在大量数据需要处理时，直接使用指数形式会让计算复杂化。其中透射率T和样品浓度没有正比关系，而采用吸光度A时可以得到其与浓度成正比。另外需要注意的是吸光度具有加和性，若二元和多元混合物的各组分在某波长处都有吸收，则在该波长处的总吸光度等于各组分吸光度的算术和，但是样品在该波长处的总透过率并不等于各组分透过率之和。

红外光谱定量分析方法

红外光谱定量分析可分为单一组分和多组分定量分析。本次主要介绍一下单一组分的定量分析方法。

◆ 1.直接计算：根据吸收强度直接计算样品浓度。这种方法适用于组分简单、特征吸收带不重叠、浓度与吸收度呈线性关系的样品。如图2样品的特征吸收为单峰，且与溶剂的吸收无重叠，在一定范围内吸收峰强度与浓度成正比。

2.工作曲线法：将一系列浓度的标准样品，在同一吸收池内测出需要的谱带，吸收度值作为纵坐标，以浓度为横坐标，作出相应的工作曲线。测定样品时必须在同一池体中进行，最后根据工作曲线得到样品浓度。这种方法适用于组分简单、特征吸收谱带重叠较少，而浓度与吸收度不完全呈线性关系的样品。在该方法中我们可以根据实际测试情况选择吸收峰的计算方式，如图3，考虑基线存在影响，我们采用峰面积的方法建立工作曲线。

3.内标法：这个方法主要用于光程不易确定的定量分析。如溴化钾压片或油糊法、液膜法时，因为厚度不易确定，可采用内标法。一般是选择一标准化合物，它的特征吸收峰与样品的分析峰互不干扰。如先取一定量的标准物质和一定量的样品混合，将此混合物通过溴化钾压片方法，测试红外谱图。根据朗伯-比尔定律计算K值，如下所示：

样品吸收度Ax = k_xLc_x 标准物吸收度A_b = k_bLc_b