绪论+紫外部分讲解

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1、仪器分析,徐显利,第一章 绪论 第二章 紫外-可见分光光度计分析 第三章 红外分光光度计分析 第四章 原子吸收分光光度计分析 第五章 气相色谱分析 第六章 高效液相色谱分析,第一章 绪论,1.与分析仪器发明发展相关的诺贝尔奖荣获者,2.仪器分析方法的分类,仪器分析,电化学分析法,光分析法,色谱分析法,热分析法,分析仪器联用技术,质谱分析法,电学,其他,光,色谱,1）光分析方法的分类,光分析法,原子吸收法,红外法,原子发射法,核磁法,荧光法,紫外可见法,2）色谱分析方法的分类,色谱分析法,气相色谱法,薄层色谱法,液相色谱法,激光色谱法,电色谱法,超临界色谱法,3）电化学分析方法的分类,电化学分析

2、法,电位分析法,电解分析法,电泳分析法,库仑分析法,极谱与伏安分析法,电导分析法,4）其他分析方法的分类,其他分析法,质谱分析法,联用技术,热分析法,3、仪器分析应用领域,社会：体育（兴奋剂）、生活产品质量（鱼新鲜度、食品添加剂、农药残留量）、环境质量（污染实时检测）、法庭化学（DNA技术，物证） 化学：新化合物的结构表征；分子层次上的分析方法； 生命科学：DNA测序；活体检测； 环境科学：环境监测；污染物分析； 材料科学：新材料，结构与性能； 药物：天然药物的有效成分与结构，构效关系研究；,4、仪器分析的特点,灵敏度高 选择性高 准确度高 操作简便，分析速度快，易于实现自动化 样品用量少 价

3、格一般来说比较昂贵,5、仪器分析的发展趋势,常用的分析仪器图片,常用到的前处理仪器,第二章 紫外-可见分光光度法分析,亚硝酸盐测定方法及限量值,2010 食品安全国家标准 食品中亚硝酸盐与硝酸盐的测定.pdf,GB 2762-2005 食品中污染物限量.pdf,1、概述 2、光的吸收原理 3、紫外可见分光光度计 4、紫外可见分光光度分析 5、食品分析中的应用,紫外可见分光光度法是基于物质分子对200780nm区域内光辐射的吸收而建立起来的分析方法。,1、概述,1）紫外可见分光光度法分类,光谱区域,紫外分光光度法（200380）,可见分光光度法（380780）,检测器不同,目视比色法人眼,光电比

4、色法光电转换器件,（1）灵敏度高。 分光光度法测定物质的浓度下限一般可达10-510-6的微量组分。对固体试样一般可测到10-7。如果对被测组分事先加以富集，灵敏度还可以提高12个数量级。 （2)准确度高。 分光光度法的相对误差为25%，其准确度虽不如化学分析法，但对微量成分来说，还是比较满意的，因为在这种情况下，化学分析法不够准确了，甚至无法进行测定。,2）紫外可见分光光度法的特点,（3)操作简便，测定速度快，价格低廉。 （4)应用广泛。 几乎所有的无机离子和有机化 合物都可直接或间接地用分光光度法进行测定。如有机化学、生物化学、药品分析、食品检验、医药卫生、环境保护、生命科学等领域。,2、

5、光的吸收原理,1）单色光和互补光 单色光：具有同一波长的光。很难获得。 复合光：含有多种波长的光。如，白光。 互补光：如果把适当颜色的两种光按一定强度比例混合，也可成为白光，这两种颜色的光称为互补光。,2）物质对光的选择性吸收,如果我们把具有不同颜色的各种物体放置在黑暗处，则什么颜色也看不到。可见物质呈现的颜色与光有着密切的关系，一种物质呈现何种颜色，是与光的组成和物质本身的结构有关的。,对溶液来说，溶液呈现不同的颜色，是由于溶 液中的质点（分子或离子）选择性的吸收某种 颜色的光所引起的。如果各种颜色的光透过程 度相同，这种物质就是无色透明的。如果只让 一部分波长的光透过，其他波长的光被吸收，

6、 则溶液就呈现出透过光的颜色，也就是溶液呈 现的是与它吸收的光成互补色的颜色。例如硫 酸铜溶液因吸收了白光中的黄色光而呈蓝色； 高锰酸钾溶液因吸收了白光中的绿色光而呈现 紫红色。,3)物质的吸收光谱曲线,任何一种溶液，对不同波长的光的吸收程度是不相等的。如果将不同波长的光依次通过固定浓度的某一溶液，测量该溶液对各种单色光的吸收程度，以波长为横坐标，以吸光度为纵坐标可以得到一条曲线，叫做吸收光谱曲线或光吸收曲线。它清楚地描述了溶液对不同波长的光的吸收情况。,将一固定浓度和厚度的溶液在不同波长的光下测定其吸光度，然后以波长对吸光度作图，画出的曲线即为该物质的吸收光谱曲线。,例,横坐标表示吸收光的波

7、长,用nm 为单位。 纵坐标表示吸收光的吸收强度，一般用A(吸光度) 来表示。光谱曲线中最大吸收峰所对应的波长相当于跃迁时所吸收光线的波长称为max。,（1）在进行光度测量时，通常都是选取在max的波长处来测量，因为这时可得到最大的灵敏度。 （2）不同浓度的同一溶液，其吸收曲线形状相似，最大吸收波长也一样。所不同的是吸收峰峰高随浓度的增大而增高。 （3）不同物质的吸收曲线，其形状和最大吸收波长都各不相同。 因此，可利用吸收曲线来作为物质定性分析的依据。,4）光的吸收定律,（1）朗伯比尔定律 朗伯和比耳分别于1760年和1852年研究了光的吸收与有色溶液按液层的厚度及溶液浓度的定量关系，奠定了分

8、光光度分析法的理论基础。 当一束平行单色光照射到一定浓度的均匀透明溶液时，光的一部分被介质吸收，一部分透过溶液、一部分被器皿的表面反射。如果入射光的强度为I0，吸收光的强度为Ia，透过光的强度为It，反射光的强度为Ir，则它们之间的关系为： I0Ir+Ia+It,在分光光度测定中，盛溶液的比色皿都是采用相同质且的光学玻璃制成的，反射光的强度基本上是不变的其影响可以互相抵消，于是可以简化为： I0It+Ia,溶液浓度,液层厚度,朗伯定律：反应吸光度与溶液厚度的关系。 A=k1b 比尔定律：反应吸光度与溶液浓度的关系。 A=k2c,朗伯比尔定律：当一束平行的单色光垂直照射到一均匀透明的稀溶液时，其

9、吸光度与溶液浓度和液层厚度成正比。 A = Kbc A：吸光度；溶液对光的吸收程度； b：液层厚度，cm； c：溶液的摩尔浓度，molL-； K：是比例常数，与入射光的波长、物质的 性质和溶液的温度等因素有关。,如果保持入射光的强度不变，则光吸收程度与溶液的浓度和液层的厚度有关。,（2） 吸收定律的适用性,入射光为单色平行光 首先应选择比较好的单色器。此外还应将入射波长选定在待测物质的最大吸收波长且吸收曲线较平坦处。 只适用于稀溶液。 朗比耳定律的假定：所有的吸光质点之间不发生相互作用；假定只有在稀溶液(c10 2 mol/L 时，吸光质点间可能发生缔合、解离等相互作用，直接影响了对光的吸收。

10、,3、紫外-可见分光光度计,（1）光源 在整个紫外光区或可见光谱区可以发射连续光谱，具有足够的辐射强度、较好的稳定性、较长的使用寿命。,可见光区：钨灯作为光源，其辐射波长范围在3202500 nm。 紫外区：氢、氘灯。发射185400 nm的连续光谱。,1）基本组成,2）单色器 将光源发射复合光分解成所需单色光的光学系统。 3）样品室 样品室放置各种类型的吸收池（比色皿）和相应的池架附件。吸收池主要有石英池和玻璃池两种。在紫外区须采用石英池，可见区一般用玻璃池。 比色皿使用注意事项： 拿取比色皿时,只能用手指接触两侧的毛玻璃,避免接触光学面。 凡含有腐蚀玻璃的物质的溶液不得长期盛放在比色皿中。

11、 不能将比色皿放在火焰或电炉上进行加热或干燥箱内烘烤;。 当发现比色皿里面被污染后，应用无水乙醇清洗，及时擦拭干净。 盛装溶液时,高度为比色皿的2/3处即可,用完后立即清洗。,4）检测器 利用光电效应将透过吸收池的光信号变成可测的电信号，如：光电池、光电管、光电二极管或光电倍增管(目前常用)。 5）结果显示记录系统 检流计、数字显示、计算机进行仪器自动控制和结果处理,2）分光光度计的类型,（1）单光束分光光度计 是指从光源中发出的光，经过单色器等一系列光学元件及吸收池后，最后照在检测器上时始终为一束光。 简单，价廉，适于在给定波长处测量吸光度或透光度，一般不能作全波段光谱扫描，测定结果受光源强

12、度波动的影响较大，要求光源和检测器具有很高的稳定性。,（2)双光束分光光度计 从光源中发出的光经过单色器后被一个旋转的扇形反射镜（即切光器）分为强度相等的两束光，分别通过参比溶液和样品溶液。两束光在不同的时间交替地照在同一个检测器上。 消除光源不稳定引起的误差、快速全波段扫描，特别适合于结构分析。,（3)双波长分光光度计 与单波长分光光度计的主要区别在于采用双单色器，以同时得到两束波长不同的单色光。 光源发出的光分为两束，分别经过两个可以自由转动的光栅单色器，得到两束具有不同波长的单色光。借切光器，使两束光以一定的时间间隔交替通过同一吸收池而后到达检测器。由检测器显示出在波长1和2的吸光度差值

13、A。A与吸光物质c成正比。,4、紫外可见分光光度分析,1）红移与蓝移,有机化合物的吸收谱带常常因引入取代基或改变溶剂使最大吸收波长max和吸收强度发生变化: max向长波方向移动称为红移，向短波方向移动称为蓝移 。吸收强度增大或减小的现象分别称为增色效应或减色效应。,2） 定量分析：基础是朗伯-比耳定律,（1）单组份样品的分析： 标准曲线法： 配制一系列不同含量的标准溶液，测定系列标准溶液的吸光度，作A-c曲线，即标准曲线，在相同条件下测定未知试样的吸光度，从标准曲线上就可以找到与之对应的未知试样的浓度。,在测定样品时，应按相同的方法制备待测试液（为了保证显色条件一致，操作上一般是试样与标样同

14、时显色），在相同测量条件下测量试液的吸光度，然后在工作曲线上查出待测试液浓度。 待测试液的浓度应在工作曲线线性范围内，最好在工作曲线中部。,比较法： 即将待测溶液与某一已知浓度的标样溶液， 在相同的条件下，测各自的吸光度A样和A标，建立朗伯-比尔定律，解方程求出未知样品浓度与含量。,（2）多组分样品的同时测定,若各组分的吸收曲线互不重叠，则可在各自最大吸收波长处分别进行测定。这本质上与单组分测定没有区别。 若各组分的吸收曲线互有重叠，则可根据吸光度的加合性求解联立方程组得出各组分的含量。 A1= a1bca b1bcb A2= a2bca b2bcb,例,为测定含A和B两种有色物质中A和B的浓

15、度，先以纯A物质作工作曲线，求得A在1和2时A1=4800和A2=700;再以纯B物质作工作曲线,求得A1=800和A2=4200。对试液进行测定，得A1=0.580和A2=1.10。求试液中A和B的浓度。上述测定时均用1cm比色皿。,解：,b=1,cA=7.9410-5molL-1； cB=2.4810-4molL-1。,解方程组得 ：,（3）双波长分光光度法,不需空白溶液作参比；但需要两个单色器获得两束单色光（1和2）；以参比波长1处的吸光度A1作为参比，来消除干扰。在分析浑浊或背景吸收较大的复杂试样时显示出很大的优越性。灵敏度、选择性、测量精密度等方面都比单波长法有所提高。 A A2A1

16、 (21)b c 两波长处测得的吸光度差值A与待测组分浓度成正比。1和2分别表示待测组分在1和2处的摩尔吸光系数。,5、食品分析中的应用,酸奶中维生素 A的测定 水果汁中果糖的测定 番茄红素的测定 大豆总异黄酮含量的测定 食品中咖啡因的测定 食品中甜蜜素的测定 食品中硝酸盐的测定 面粉中过氧化苯甲酰的测定 食品中防腐剂苯甲酸的测定 发酵食品中黄曲霉毒素含量的测定,实验：亚硝酸盐的测定,1、原理： 亚硝酸盐采用盐酸萘乙二胺法测定，试样经沉淀蛋白质、除去脂肪后，在弱酸条件下亚硝酸盐与对氨基苯磺酸重氮化后，再与盐酸萘乙二胺偶合形成紫红色燃料，测定亚硝酸盐含量。,2、操作 1）称取2.5制成匀浆的试样 经一定的样品前处理（略） 得样品备用液（定容到了250mL容量瓶中）。