IR bandları dar bandlar olduğundan Beer kanunundan sapmalar,
ultraviyole ve görünür dalga boylarına kıyasla daha önemlidir. Ayrıca infrared
kaynağın daha düşük şiddette ve dedektörlerin hassasiyetinin daha az olması
nedeniyle daha geniş monokromatör slit açıklığına gereksinim olur, böylece
kullanılan bant genişlikleri, absorpsiyon piklerinin genişliği ile aynı
büyüklük mertebesinde bulunur ve absorbans-konsantrasyon arasında doğrusal
olmayan bir ilişkiye neden olur. Kantitatif çalışmalarda, çoğu kez deneysel
olarak kalibrasyon eğrileri gerekir.
Ultraviyole ve görünür bölgelerde solvent ve çözelti için
birbirinin aynısı hücreler kullanılır ve ölçülen absorbans aşağıdaki eşitlikten
bulunur:
Referans absorber olarak örnek hücresi ile aynı
özelliklerdeki bir hücre içinde solventin kullanılmasıyla çeşitli hatalar
giderilmiş olur; bu hatalar, yüzeylerde yansıyarak kaybolan ışın, saçılan ışın,
solventin absorbladığı ışın ve hücre pencerelerinde absorblanan ışındır.
Benzer bir uygulama IR bölgedeki ölçmeler için pratik
değildir; çünkü geçirgenlik özellikleri birbirinin aynı olan hücrelerin
bulunması oldukça zordur. İnfrared hücrelerin çoğunun kalınlığı çok küçüktür ve
tam aynı kalınlıkta iki hücre yapılması zordur. Ayrıca, hücre pencereleri
atmosfer ve solventten gelen kirliliklerden hemen etkilenir; geçirgenlik
özellikleri kullanım süresi boyunca değişir. Bu nedenlerden IR çalışmalarda
çoğu kez referans bir absorber kullanılmaz veya referans ışının önüne bir tuz
levhası (pencere) konulabilir. Her iki durumda da, örneğin absorpsiyon
yapmadığı bölgelerde bile geçirgenlik %100'den az olur; bu etki bir kaç spektra
incelendiğinde açıkça görülür. Kantitatif çalışmalarda, ışının saçılması ve solventle
hücrenin absorpsiyonundan kaynaklanan hataların düzeltilmelidir. Bunun için iki
yöntem uygulanır. Birincisi "hücre içeri-hücre dışarı" yöntemidir.
Bunda solvent ve örneğin spektrumları, sıra ile aynı hücre kullanılarak aynı
ışın yolu üzerinde çizilir ve her birinin, analitin absorpsiyon maksimumundaki
geçirgenliği (referans ışına göre) saptanır. Geçirgenlikler,
eşitlikleri ile gösterilir. Pr referans ışının
şiddeti, T0 solventin geçirgenliği, Ts örneğinin
geçirgenliğidir. Eğer iki ölçme süresince Pr sabit kalırsa, örneğin
solvente göre geçirgenliği (T) iki eşitliğin birbirine bölünmesiyle
bulunabilir.
P0 ve T'nin saptanmasında uygulanan diğer bir
yöntem de "taban çizgisi" yöntemidir. Burada solvent geçirgenliğinin
absorpsiyon piklerinin dönüm noktaları arasında sabit olduğu veya çok az
değiştiği kabul edilir. (Şekil-16).
Şekil-16: Absorbans tayininde taban çizgisi yöntemi
Tek atomlu moleküller dışındaki tüm organik ve inorganik
moleküler maddeler infrared bölgede absorpsiyon yaparlar; bu nedenle, infrared
spektrofotometre kullanım alanı çok geniş olan bir cihazdır. İnfrared spektrum
diğer bir kaç analitik yöntemle kıyaslanabilir durumda, veya daha da üstün
özelliklere sahiptir. IR yöntemle, organik bileşiklerin karışımlarının da
analizleri yapılabilir.
Kantitatif infrared spektroskopi uygulamasında tipik bir
örnek, o-ksilen, m-ksilen, p-ksilen, ve etilbenzen karışımı olan C8H10
izomerlerinin analizidir. Bu maddelerin her birinin 12-15 mm aralığındaki absorpsiyon spektraları
Şekil-17'de görülmektedir; siklohekzan solventtir. Her bir maddenin tayininde
kullanılabilecek pikleri sırasıyla 13.47, 13.01, 12.58 ve 14.36 mm'dir. Karışımın bu dalga boylarından herhangi
birinde verdiği absorbans değeri absorpsiyon bandlarının birbiri üzerine
düşmesi nedeniyle tek bir maddeye ait olmaz. Bu koşullarda absorbans-konsantrasyon
ilişkisi kurulamaz. Böyle bir durumda önce dört maddenin belirtilen dört dalga
boyundaki molar absorbtiviteleri saptanır. Bu değerlerle, her bir maddenin konsantrasyonunun
hesaplanabileceği dört absorbans denklemi yazılabilir. Böyle bir hesaplama bir
bilgisayar ile kolayca yapılabilir.
Absorbans ve konsantrasyon arasındaki ilişki doğrusal
değilse (infrared bölgede çok sık karşılaşılır), örnekte görüldüğü gibi üst
üste düşen absorpsiyon piklerinin bulunduğu karışımların analiz hesapları
oldukça zorlaşır.
Şekil-17: C8H10 izomerlerinin sikloheksandaki
spektraları
Kantitatif İnfrared
Yöntemlerde Dezavantajlar ve Sınırlamalar
Kantitatif analizlerde kullanılan infrared yöntemlerin
uygulamalarında bazı dezavantajlar vardır. Beer kanunu ile uyumsuzluk ve
spektranın karmaşıklığı bunlar arasında çok sık karşılaşılan durumlardır.
Spektrada absorpsiyon piklerinin üst üste düşmesi de ayrı bir sorundur.
Bunlardan başka piklerin çok çok darlaşması ve başıboş ışının etkileriyle,
absobsiyon ölçmelerinin slit genişliğine ve dalga boyu ayarına bağımlılığı
kritik bir düzeye ulaşır. Son olarak da, bir çok analizde gerek duyulan çok
ince hücre kullanılmaması nedeniyle ortaya çıkan hatalar vardır.
Kantitatif infrared analizlerdeki analitik hatalar, her
türlü dikkat ve titizliğe rağmen, ultraviyole ve görünür yöntemlerdeki
düzeylere kadar düşürülemez.
