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제조사 Nanalysis
제품명 분광기
제목 표준물 첨가법 (Standard Addition Method)를 이용한 분석
내용

 

 

 

표준물 첨가법 (Standard Addition Method)를 이용한 분석

 

 

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Introduction

 

NMR은 가장 일반적으로 보고되는 특성화 기법임에도 불구하고, 대학 분석 실험실 커리큘럼에는 거의 포함되지 않습니다. 이는 전통적 NMR의 큰 사이즈와 값비싼 초기 비용 및 유지비수 비용 때문이며, 또한 적절한 전문 지식이 없는 사용자는 이용하기가 어렵기 때문입니다. 그러나 NMR이 합성 유기화학 및 무기화학에 일반적으로 보급됨에 따라 학생들에게 NMR을 이용한 정성분석뿐 아니라 정량분석에 대해 소개할 필요성이 커졌습니다.

 

Proton NMR은 대부분의 분석기술(ex. MS, UV-VIS 등)과 달리 모든 성분이 동일한 반응 인자를 가지고 있고, 직접 적분되어 시료 내 물질의 양을 결정하기 때문에 정량분석에 이상적인 기술입니다. 이러한 검액에 내부 표준물질을 첨가함으로써 일반적인 Quantitative NMR (qNMR)로 활용됩니다.

 

Quantitative NMR (qNMR)은 단일 또는 여러 종의 시료 농도를 분석하는 장비로, 까다로운 분석 방법 중의 하나입니다. 실제로, 시료의 추가적인 성분 정보와 표준액, 분석 데이터를 통해 도출한 Liner 한 1차 함수식 (y=mx+b)이 필요합니다. 그러나 표준물 첨가법은 시료의 정확한 분석을 방해하는 Matrix Effect가 있는 경우, 그 시료 내 분석물의 농도를 확인할 때 유용하게 사용될 수 있습니다.

 

 

 

 

표준물 첨가법 (Standard Addition Method)

 

표준물 첨가법 (Standard Addition Method)은 시료의 정확한 분석을 방해하는 Matrix Effect가 있을 때, Matrix의 제거없이 시료 내 분석물의 농도를 정량하는 방법입니다. 어떤 성분이 들어있는지는 알고 있으나 그 농도를 모를 때 사용하는 방법으로, 이번 실험에서는 표준물 첨가법을 사용하여 미지의 시료 내 농도를 구해보도록 하겠습니다. 아래 그래프는 표준물 첨가법의 원리를 한눈에 보여주는 그래프로, 다음의 원리를 적용하여 정량하도록 하겠습니다.  


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Experimental

 

Sample Preparation

농도를 알지 못하는 미지 시료의 농도를 구하기 위해 전처리된 시료와 표준 용액을 다음과 같이 준비합니다. 실험 오차를 줄이고 정확하게 분석하기 위해 표준 용액은 농도 별 3Set씩 분석하였습니다.

 

 시료 용액 : 미지 농도의 NaOOCOH₃

 

 표준 용액

· Stock Solution : 5mL 용량의 플라스크에 D₂O를 희석액으로하는 100mM NaOOCOH₃ 용액을 준비

· 표준 용액

 

1. 6개의 1mL 용량의 플라스크에 샘플 용액 0.4mL씩 첨가

2. 10mM, 20mM, 30mM, 40mM, 50mM 농도로 계산된 Stock Solution을 각각 1mL 용량의 플라스크 

    에 첨가 (예를 들어, 50mM 표준용액의 경우, 1mL X (50mM/100mM)=0.5mL를 첨가)

3. 1mL 용량 플라스크의 총 부피가 1mL가 되도록 D₂O로 첨가

 

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Data Acquisition


분석은 Nanalysis사 NMReady 60-e 모델을 사용하였으며, ¹H 핵종으로 분석하였습니다. 준비된 시료0.5mL를 샘플 튜브에 옮겨담고, 공시험액, 표준액, 샘플 순으로 분석하고, 분석 조건은 아래와 같이 설정하였습니다.    

 

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Results

 

아래 차트는 농도 별 표준 용액 3Set의 분석 결과를 MNover 프로그램을 이용하여 처리한 차트입니다. 각 스펙트럼은 동일한 베이스라인 내에서 일정한 비율로 상승하는 모습을 보이고, 4.80ppm과 1.7~2.3ppm 값은 각각 D₂O와 NaOOCOH₃를 나타냈습니다 (좌). 개별 그래프의 값을 확인하는 것보다 한눈에 확실한 비교를 위해 NaOOCOH₃ 피크만 Overlay 시켜둔 차트 (우)를 보면 표준 용액의 농도에 따라 Intensity가 일정하게 증감하는 것을 확인할 수 있습니다.

 

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분석을 통해 얻은 결과 데이터를 이용해 캘리브레이션 커브를 그렸을 때, 그 값은 기울기와 y절편을 가지는 Liner한 1차 함수식 (y=0.0482x+0.5182, R²=0.99965)을 나타내었습니다. 구해진 함수식을 가지고 샘플 용액이 0.4mL(1mL) 들어있는 희석 농도를 구하면 Cx=10.75mM가 되고, 1mL로 희석 전 시료의 농도를 구하면 Cx0=26.8mM의 값으로 계산됩니다. 이 때, 실제 사용한 미지 시료의 농도는 23mM입니다.

 

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Coclusions

 

NMR분광기는 주로 물질의 구조를 확인할 때 사용되지만, 정량분석에도 사용될 수 있습니다.

qNMR(Quantitative NMR)은 단일 또는 여러 종의 농도를 분석할 때 사용되며, 본 실험에서는 표준물 첨가법 (Standard Addition Method)을 이용ㅎ여 미지 시료의 농도를 분석하였습니다. 표준물 첨가법은 분석 시 Matrix의 영향을 받는 경우에 사용하는 분석법으로, 분석 이후 보정을 통해 시료의 농도를 계산합니다. 분석을 통해 얻은 데이터로 캘리브레이션을 작성하고, 그 커브로 linear한 1차 함수식 (y=0.0482x+0.5182, R²=0.99965)을 만들었습니다. 이 식을 이용하여 쉽게 Cx와 Cx0의 정확한 농도를 구할 수 있습니다.

 

NMReady는 컴팩트하게 디자인된 Bench-top NMR로 사용자에게 쉽고 빠른 성분 분석을 제공합니다. 이 시스템은 간단한 구조 분석 이외의 정량분석 등 다양한 응용으로 시료의 분석을 지원하고 있습니다.

 

 

 

[관련 문의]                                        

영인에스티 분광분석팀 전지나 대리 (031-8033-0699)

 

 

  

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