FT-IR을 이용한 정량(농도)분석 방법, Quant Analysis
혼합시료의 농도 또는 성분의 정량분석을 위한 FT-IR의 활용
FT-IR을 정량(농도)분석 개요
FT-IR은 일반적으로 정성분석에 주로 활용하지만, 특정 절차를 따르면 정량 분석도 가능합니다. 특히, 혼합 시료의 농도를 확인할 때 유용한데요. 이번 포스팅에서는 FT-IR을 이용한 정량분석 방법에 대해 설명하겠습니다.
정량분석의 원리
FT-IR의 정량분석은 Beer-Lamber law(Beer’s Law)를 기반으로 합니다. 해당 이론에서는 흡광도를 용액의 농도(Concentration)와 광경로(Path Length) 등에 따른 식으로 나타낼 수 있으며 공식은 다음과 같은데요.
* Beer’s Law 공식 : A=εcl
A: 흡광도 (Absorbance)
ε: 몰흡광계수 (Molar absorptivity)
c: 용액 농도 (Concentration)
l: 광경로 길이 (Path length)
이 공식에 따르면 농도를 제외한 3가지 항목에 대한 정보를 알 수 있다면 해당 물질의 정량적인 분석을 할 수 있게 되겠죠. 그리고 FT-IR에서는 몰흡광계수, 광경로 길이에 대한 정보 그리고 흡광도를 모두 알 수 있기 때문에 정량 분석 방법을 통해 농도를 쉽게 구할 수 있습니다.
FT-IR의 광경로 길이와 몰흡광계수
장비의 구조로 인해 측정 과정에서 광경로 길이(l)는 일정하게 유지됩니다. 또한 FT-IR은 일정한 파장을 공급하고 몰흡광계수는 물질마다 특정 파장에서 고유한 값을 가지므로 FT-IR 분석 시 농도에 따른 흡광도를 비교하여 시료의 정량분석이 가능한 것입니다.
Quant Analysis 분석 절차
FT-IR정량분석 (Quant)
위 그림과 같은 순서로 FT-IR을 통한 정량(농도) 분석을 수행할 수 있습니다. 각각의 순서에 따른 세부 사항들은 다음과 같습니다.
1. 표준물질의 준비
기준이 될 표준물질이 필요합니다.
농도를 정확하게 알고 있는 표준물질을 최소 5가지 이상 준비하거나 제작합니다. 가능하다면 미지 물질의 농도 추정치를 포함하는 범위로 제작하고, 농도 간격을 조밀하게 구성하는 것이 도움이 됩니다. (추정이 어려운 경우에는 처음에는 넓은 범위로 설정하고 점점 좁혀가며 분석하는 것이 좋습니다.)
2. FT-IR 분석 및 기준 피크 설정
FT-IR 스펙트럼에서 농도에 따라 경향성을 확인할 수 있는 피크를 선택합니다.
3. Calibration Curve 생성
FT-IR Quant 소프트웨어에서 표준물질의 데이터를 이용해 흡광도에 대한 데이터를 얻습니다. 흡광도는 2번에서 선정한 기준 피크를 확인할 수 있는 파장 범위에서 피크의 면적입니다.
4. 시료의 농도 정량분석
시료의 FT-IR 분석 결과를 3번에서 생성한 Calibration Curve에 대입하여 기준 피크의 흡광도를 통해 농도를 확인합니다.
위와 같은 분석 절차를 따르면 분석 시 사용한 표준물질의 신뢰성, 종류 구성 등에 따라 비교적 정확한 농도의 추정을 할 수 있는데요. 정확한 분석을 위해서는 반드시 다음의 주의 사항을 꼭 확인하고 지켜야 합니다.
분석 시 주의사항 ✨
1. 표준물질의 신뢰성
표준물질을 기반으로 하므로 해당 물질의 농도에 대해 명확히 알고, 물질의 농도가 정확하게 제조되어야 합니다.
2. 기준 피크의 선택
기준 피크 선택 시 여러 가지 성분과 관련이 있는 피크보다 한 가지 성분에만 영향을 받는 피크로 분석하는 것이 좋습니다.
3. 표준물질의 구성
표준 물질의 개수와 농도 분배가 조밀하게 구성되어 있을수록 더욱 정확하게 분석할 수 있습니다.
마무리
이번 포스팅에서는 FT-IR을 통한 소재의 정량 분석을 수행하는 방법을 알아보았습니다. 분석 절차의 주의 사항을 잘 지켜 분석한다면 농도를 모르는 물질이라도 아주 정확하게 농도를 알 수 있습니다. 다음 포스팅에서는 분석 예시를 통해 실제로 농도 분석을 수행하는 방법에 대해 설명드릴 수 있도록 하겠습니다.
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