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1、药品质量检测技术1第六章 仪器分析2v教学目标教学目标 1.掌握紫外分光光度法及可见分光光度法的掌握紫外分光光度法及可见分光光度法的 基本原理基本原理 2.掌握色谱法基本理论掌握色谱法基本理论 3.了解分光光度法和色谱法在工业生产和科学研究了解分光光度法和色谱法在工业生产和科学研究 中的应用中的应用 v知识要点知识要点 1.吸收光谱与物质结构的关系和光吸收基本定律吸收光谱与物质结构的关系和光吸收基本定律 2.色谱法基本理论色谱法基本理论 v技能要点技能要点 1.紫外紫外-可见分光光度计的应用可见分光光度计的应用 2.GC、HPLC、TLC的基本应用的基本应用 学习目标学习目标3第一节第一节 分
2、光光度法分光光度法一、概述一、概述二、紫外二、紫外-可见分光光度法可见分光光度法三、红外分光光度法三、红外分光光度法4一、概述v分光光度法：分光光度法： 测定被测物质在特定波长处或测定被测物质在特定波长处或一定波长范围内对光的吸收度，对物质进行一定波长范围内对光的吸收度，对物质进行定性、定量分析的方法称为分光光度法。定性、定量分析的方法称为分光光度法。v主要包括主要包括:5 紫外分光光度（电子光谱）法：吸收光波紫外分光光度（电子光谱）法：吸收光波长范围长范围200400nm，可用于物质的定性和，可用于物质的定性和定量分析。定量分析。 可见分光光度（电子光谱）法：吸收光波可见分光光度（电子光谱）
3、法：吸收光波长范围长范围400760nm，主要用于有色物质的，主要用于有色物质的定性和定量分析。定性和定量分析。二者合称为紫外二者合称为紫外-可见可见分光光度分光光度法即法即UV-ViS 红外分光光度法（红外分光光度法（IR，分子振，分子振-转光谱）：转光谱）：利用红外吸收光谱对物质进行分析的方利用红外吸收光谱对物质进行分析的方 法，吸收光波长范围法，吸收光波长范围2.51000 m，主要，主要用于已知结构的有机化合物鉴别（定性）用于已知结构的有机化合物鉴别（定性）6二、紫外二、紫外-可见分光光度法可见分光光度法v光的基本特性光的基本特性v物质对光的选择性吸收物质对光的选择性吸收v吸收定律吸收
4、定律v紫外吸收光谱的应用紫外吸收光谱的应用v紫外紫外-可见分光光度计可见分光光度计 7光的基本特性光的基本特性 光是一种电磁波，具有波粒二象性。光的波光是一种电磁波，具有波粒二象性。光的波动性可用波长动性可用波长 、频率、频率 、光速、光速c、波数（、波数（cm-1）等参数来描述：）等参数来描述： = c ； 波数波数 = 1/ = /c 光是由光子流组成，光子的能量：光是由光子流组成，光子的能量： E = h = h c / （Planck常数常数：h=6.626 10 -34 J S )光的波长越短（频率越高），其能量越大。光的波长越短（频率越高），其能量越大。8单色光：单波长的光（由具有
5、相同能量的光子单色光：单波长的光（由具有相同能量的光子组成）组成）白光（太阳光）：由各种单色光组成的复合光白光（太阳光）：由各种单色光组成的复合光如如果果把把适适当当颜颜色色的的两两种种光光按按一一定定强强度度比比例例混混合合，也也可可成成为为白白光光，这这两两种种颜颜色色的的光光称称为为互互补色光补色光。9白光白光绿绿500-580橙橙600-650黄黄580-600红红650-780紫紫400-450蓝蓝450-480青蓝青蓝480-490青青490-500光的互补色示意图光的互补色示意图10物质对光的选择性吸收物质对光的选择性吸收物质的颜色是基于物质对光有选择性吸收的结果物质的颜色是基于
6、物质对光有选择性吸收的结果而物质呈现的颜色则是被物质吸收光的互补色。而物质呈现的颜色则是被物质吸收光的互补色。11物质的吸收光谱曲线：物质的吸收光谱曲线： 将不同波长的光依次通过某一固定浓度和将不同波长的光依次通过某一固定浓度和厚度的有色溶液，分别测出它们对各种波厚度的有色溶液，分别测出它们对各种波长光的吸收程度，以波长为横坐标，以吸长光的吸收程度，以波长为横坐标，以吸光度为纵坐标作图，画出曲线，此曲线即光度为纵坐标作图，画出曲线，此曲线即称为该物质的光吸收曲线（或吸收光谱曲称为该物质的光吸收曲线（或吸收光谱曲线）线）12 - -胡罗卜素胡罗卜素咖啡因咖啡因阿斯匹林阿斯匹林丙酮丙酮几几种种有有
7、机机化化合合物物的的分分子子吸吸收收光光谱谱图图13吸收定律吸收定律吸光度：单色光通过溶液时被吸收的程度，用吸光度：单色光通过溶液时被吸收的程度，用A A表示。表示。朗伯朗伯（Lambert）和比耳和比耳（beer）分别于分别于1760年年和和1852年研究了光的吸收与有色溶液按液层的厚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，奠定了分光光度分析度及溶液浓度的定量关系，奠定了分光光度分析法的理论基础。法的理论基础。14如如果果同同时时考考虑虑溶溶液液的的浓浓度度和和液液层层的的厚厚度度都都变变化化，都都影影响响物物质质对对光光的的吸吸收收，则则上上述述两两个个定定律律可可合合
8、并并为朗伯为朗伯-比耳定律，得到：比耳定律，得到：A=Kbc 此式为此式为光吸收定律的数学表达式光吸收定律的数学表达式。 式中式中A称为吸光度；称为吸光度； K是比例常数，与入射光的波长、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物质的性质和溶液的温度等因素有关。素有关。15v 吸收系数吸收系数A=Kbc中比例常数中比例常数K称为吸收系数；称为吸收系数；物理意义：单位浓度的溶液液层厚度为物理意义：单位浓度的溶液液层厚度为1 cm 时，时，在一定波长下测得的吸光度。在一定波长下测得的吸光度。在药品检验的实际工作中，通常有两种表示方在药品检验的实际工作中，通常有两种表示方法：法： 16
9、v质质量量吸收系数吸收系数a当当c的单位为的单位为g/L，b的单位为的单位为cm时，时，K用用a表表示，称为示，称为质质量量吸收系数这时朗伯吸收系数这时朗伯-比耳定律为：比耳定律为： Aabc。 在药品检验中经常使用的是百分吸收系数，用在药品检验中经常使用的是百分吸收系数，用（E1%1cm）表示。）表示。物理意义物理意义:当吸光物质溶液浓度为当吸光物质溶液浓度为1%(1g/100mL) ，液层，液层厚度为厚度为1cm时，在一定条件下的吸收度。时，在一定条件下的吸收度。17 v 摩尔吸收系数摩尔吸收系数 当式中浓度当式中浓度c的单位为的单位为mol/L，液层厚度的单位，液层厚度的单位为为cm时，
10、则用另一符号时，则用另一符号表示，称为摩尔吸收系表示，称为摩尔吸收系数，它表示物质的浓度为数，它表示物质的浓度为1mol/L，液层厚度为，液层厚度为1cm时，溶液的吸光度。其单位为时，溶液的吸光度。其单位为L/molcm。这时朗伯这时朗伯-比耳定律就变为：比耳定律就变为： Abc18紫外吸收光谱的应用紫外吸收光谱的应用v鉴别：同一物质在相同条件下，测得的紫外鉴别：同一物质在相同条件下，测得的紫外-可见吸收光谱应具有完全相同的特征。可见吸收光谱应具有完全相同的特征。 对比吸收光谱特征参数对比吸收光谱特征参数 比较吸收度比值的一致性比较吸收度比值的一致性 对比吸收光谱的一致性对比吸收光谱的一致性v
11、杂质检查：药物与杂质的吸收光谱有明显差别杂质检查：药物与杂质的吸收光谱有明显差别v含量测定：朗伯含量测定：朗伯-比耳定律比耳定律 对照品比较法对照品比较法 吸收系数法吸收系数法 计算分光光度法计算分光光度法19紫外紫外-可见分光光度计可见分光光度计v仪器的基本组成部件仪器的基本组成部件一般由光源、单色器、吸收池、检测器和信号显一般由光源、单色器、吸收池、检测器和信号显示器（数据处理系统）五部分组成。示器（数据处理系统）五部分组成。 20 光源光源 钨灯或卤钨灯钨灯或卤钨灯可见光源可见光源，3252500nm氢灯或氘灯氢灯或氘灯紫外光源紫外光源，185375nm 单色器（分光系统）单色器（分光系
12、统） 包括狭缝、透镜系统（准直镜）和色散元件包括狭缝、透镜系统（准直镜）和色散元件21 吸收池（比色皿）吸收池（比色皿） 玻璃玻璃能吸收紫外光，仅适用于可见光区；能吸收紫外光，仅适用于可见光区； 石英石英不能吸收紫外光，适用于紫外和不能吸收紫外光，适用于紫外和 可见光区；可见光区； 要求：匹配性（对光的吸收和反射应一致）要求：匹配性（对光的吸收和反射应一致） 为了消除误差提高测量的准确度，两只比色为了消除误差提高测量的准确度，两只比色 皿应配套使用皿应配套使用22 检测器（又叫接受器、光电转化器）检测器（又叫接受器、光电转化器）光电池光电池光电管光电管光电倍增管光电倍增管（检测弱光常用）（检测
13、弱光常用）二极管阵列检测器二极管阵列检测器23 信号显示器信号显示器 早期使用的是检流计、微安表、电位计、早期使用的是检流计、微安表、电位计、数字电压表、自动记录仪等。数字电压表、自动记录仪等。 现代的分光光度计广泛采用数字电压表、现代的分光光度计广泛采用数字电压表、函数记录仪、示波器及自动记录型装置和数据函数记录仪、示波器及自动记录型装置和数据处理台（称为工作站）。处理台（称为工作站）。 24v紫外紫外-可见分光光度计的类型可见分光光度计的类型 单光束分光光度计单光束分光光度计: 常用的有常用的有751G型、型、752型、型、721型、型、722型。型。 双光束分光光度计双光束分光光度计 ：
14、 常用的有常用的有710型、型、730型、型、UV-210型等型等。 双波长分光光度计双波长分光光度计 ： 与单波长分光光度计的主要区别在于采用双单色与单波长分光光度计的主要区别在于采用双单色器。器。25T6T6T6T6新世纪紫外新世纪紫外新世纪紫外新世纪紫外- - - -可见分光光度计可见分光光度计可见分光光度计可见分光光度计26v红外吸收产生的原理与条件红外吸收产生的原理与条件v红外光谱法的应用红外光谱法的应用v红外光谱仪红外光谱仪三、红外分光光度法三、红外分光光度法27v红外吸收产生的原理与条件红外吸收产生的原理与条件 原理：原理：当分子中某个基团的振动频率和红外光的当分子中某个基团的振
15、动频率和红外光的频率一致时，分子就吸收红外光的能量，从原来频率一致时，分子就吸收红外光的能量，从原来的基态振动能级跃迁到能量较高的振动能级。物的基态振动能级跃迁到能量较高的振动能级。物质对红外光的吸收曲线称为红外吸收光谱。质对红外光的吸收曲线称为红外吸收光谱。 根据试样的红外吸收光谱进行定性、定量分根据试样的红外吸收光谱进行定性、定量分析和确定分子结构等分析的方法，称为红外分光析和确定分子结构等分析的方法，称为红外分光光度法。光度法。28 红外光谱产生的条件红外光谱产生的条件 红外光的能量应恰好能满足振动能级跃迁所需要红外光的能量应恰好能满足振动能级跃迁所需要的能量，当红外光的频率与分子中某基
16、团的振动的能量，当红外光的频率与分子中某基团的振动频率相同时，红外光的能量才能被吸收。频率相同时，红外光的能量才能被吸收。 红外光与物质之间有耦合作用。分子必须有偶极红外光与物质之间有耦合作用。分子必须有偶极矩的变化。矩的变化。29v红外光谱法的应用红外光谱法的应用 定性分析定性分析研究分子结构：如确定分子的空间构型，求化学键研究分子结构：如确定分子的空间构型，求化学键的力常数、键长和键角及未知化合物的结构鉴定等。的力常数、键长和键角及未知化合物的结构鉴定等。 定性分析定性分析官能团的定性分析、官能团的定性分析、已知化合物的鉴定已知化合物的鉴定 官能团的定性分析官能团的定性分析30肯肯定定法法：根根据据红红外外光光谱谱的的特特征征吸吸收收峰峰，确确认认某某基基团团的的存在。存在。如如某某化化合合物物的的IR谱谱，在在官官能能团团区区1740cm-1有有吸吸收收C=O，在在指指纹纹区区1300cm-11150cm-1范范围围内内有有两两个个强强吸吸收收峰峰CO，根根据据官官能能团团区区及及指指纹纹区区的的这这三三个个相相关峰：关峰：否定法：否定法：基于某个波数区间内的吸收峰对某个基团是基
