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1、第二章第二章 药物分析方法药物分析方法 分析化学部分分析化学部分长春中医药大学学生学生:06级药事管理级药事管理一、定义一、定义仪器分析仪器分析以物质的某些物理或物理化学性质（光、电、热、磁以物质的某些物理或物理化学性质（光、电、热、磁等）为基础，并借助于特殊的仪器，对待测物质进行等）为基础，并借助于特殊的仪器，对待测物质进行定性，定量及结构分析和动态分析的一类方法。定性，定量及结构分析和动态分析的一类方法。二、仪器分析法分类二、仪器分析法分类光分析光分析 (光谱分析光谱分析) 利用物质的光学性质进行分析的方法。利用物质的光学性质进行分析的方法。电化学分析法电化学分析法 利用物质的电化学性质进
2、行分析的方法利用物质的电化学性质进行分析的方法色谱分析法色谱分析法利用某种吸附剂（溶剂）对物质的选择吸利用某种吸附剂（溶剂）对物质的选择吸收（溶解）进行分析的方法。收（溶解）进行分析的方法。其他方法：质谱法其他方法：质谱法 热分析法等。热分析法等。 各种仪器分析法都要使用对应的特殊仪器进行分析，分析实各种仪器分析法都要使用对应的特殊仪器进行分析，分析实际上是一种能将物质的化学信息转换成易于观测的物理信息的装际上是一种能将物质的化学信息转换成易于观测的物理信息的装置。置。第第二二章章第三节第三节 仪器分析方法概述仪器分析方法概述分类分类长春中医药大学仪器分析电化学分析法光分析法色谱分析法热分析法
3、分析仪器联用技术质谱分析法第第二二章章第三节第三节 仪器分析方法概述仪器分析方法概述 方法分类方法分类 主要分析方法主要分析方法 被测物理性质被测物理性质 光谱分析光谱分析 发射光谱分析、火焰光度分析发射光谱分析、火焰光度分析 辐射的发射辐射的发射 分子发光分析法、放射分析法分子发光分析法、放射分析法 紫外紫外-可见分光光度法可见分光光度法 辐射的吸收辐射的吸收 原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法 红外光谱法、核磁共振波谱法红外光谱法、核磁共振波谱法 比浊法、拉曼光谱法比浊法、拉曼光谱法 辐射的散射辐射的散射 折射法、干涉法折射法、干涉法 辐射的折射辐射的折射 X-射线衍射法、电子衍射法射线
4、衍射法、电子衍射法 辐射的衍射辐射的衍射 圆二色谱法圆二色谱法 辐射偏振方向的旋转辐射偏振方向的旋转 电化学分析电化学分析 电位法电位法 电极电位电极电位 电导法电导法 电导电导 极谱法、溶出伏安法极谱法、溶出伏安法 电流电流-电压电压色谱分析色谱分析 气相色谱法、液相色谱法气相色谱法、液相色谱法 薄层色谱法薄层色谱法 两相间的分配两相间的分配热分析热分析 热导法、差热分析法热导法、差热分析法 热性质热性质质量分析质量分析 质谱法质谱法 质荷比质荷比第第二二章章第三节第三节 仪器分析方法概述仪器分析方法概述分类分类长春中医药大学三、三、仪器分析法的特点及应用仪器分析法的特点及应用多多快快好好省
5、省用途广泛用途广泛在一份试液中能同时对多种物质进行分析。在一份试液中能同时对多种物质进行分析。几分钟甚至几秒钟出结果。几分钟甚至几秒钟出结果。准确度、灵敏度相当高。准确度、灵敏度相当高。用量少。各领域的定性、定量、结构、物相等的分析各领域的定性、定量、结构、物相等的分析 。弱点：弱点：1、相对误差较大，不适合常量以上的分析。、相对误差较大，不适合常量以上的分析。 2、仪器设备较复杂，价格昂贵。、仪器设备较复杂，价格昂贵。第第二二章章长春中医药大学4.1 4.1 光学分析法概论光学分析法概论第四节第四节 光谱法光谱法基于物质发射的基于物质发射的电磁辐射电磁辐射或物质与辐射相互或物质与辐射相互作用
6、作用后产生的辐射信号或发生的信号变化后产生的辐射信号或发生的信号变化来测定物质的性质、含量和结构的一类仪来测定物质的性质、含量和结构的一类仪器分析方法，统称为光学分析法。器分析方法，统称为光学分析法。 电磁辐射范围电磁辐射范围：射线射线无线电波；无线电波； 相互作用方式相互作用方式：发射、吸收、反射、：发射、吸收、反射、折射、散射、干涉、衍射、偏振等；折射、散射、干涉、衍射、偏振等；一、光学分析法及其特点一、光学分析法及其特点三个基本过程三个基本过程(1) (1) 所有光分析法均包含三个基本过程；所有光分析法均包含三个基本过程；(2) (2) 选选择择性性测测量量，不不涉涉及及混混合合物物分分
7、离离（不不同同于色谱分析）；于色谱分析）；(3) (3) 涉及大量光学元器件。涉及大量光学元器件。(1) (1) 能源提供能量；能源提供能量；(2) (2) 能量与被测物之间的相互作用；能量与被测物之间的相互作用；(3) (3) 产生信号。产生信号。 三个基本特点三个基本特点电磁辐射电磁辐射( (电磁波电磁波) )：以接近光速（真空中为：以接近光速（真空中为光速）传播的能量光速）传播的能量 电磁辐射具有波动性和微粒性电磁辐射具有波动性和微粒性 波粒二象性波粒二象性c ：光速；光速；：波长；波长；：频率；频率； ：波数波数 ；E ：能量；能量； h：普朗克常数普朗克常数二、电磁辐射的基本性质波谱
8、区名称波谱区名称波长范围波长范围跃迁能级类型跃迁能级类型分析方法分析方法射线0.005 nm0.14nm原子核能级放射化学分析法X射线0.001 nm 10nm内层电子能级X射线光谱法光学光谱区远紫外光10 nm 200nm价电子或成键电子能级真空紫外光度法近紫外光200 nm 400nm 价电子或成键电子能级紫外分光光度法可见光400 nm 760nm价电子或成键电子能级比色法、可见分光光度法近红外光0.76m 2.5m分子振动能级近红外光谱法中红外光2.5m 25m原子振动/分子转动能级中红外光谱法远红外光25m 1000mm分子转动、晶格振动能级远红外光谱法微波0.1 cm 100cm电
9、子自旋、分子转动能级微波光谱法射频(无线电波)1m 1000m 磁场中核自旋能级核磁共振光谱法 /nm颜色颜色互补光互补光400-450紫黄绿450-480蓝蓝黄黄480-490绿蓝绿蓝橙橙490-500蓝绿蓝绿红红500-560绿绿红紫红紫560-580黄绿黄绿紫紫580-610黄黄蓝蓝610-650橙橙绿蓝绿蓝650-760红红蓝绿蓝绿三、光学分析法分类三、光学分析法分类 type of optical analysis 光分析法光分析法光谱分析法原子光谱分析法原子光谱分析法分子光谱分析法分子光谱分析法原原子子吸吸收收光光谱谱原原子子发发射射光光谱谱原原子子荧荧光光光光谱谱X射射线线荧荧光
10、光光光谱谱折折射射法法圆圆二二色色性性法法X射射线线衍衍射射法法干干涉涉法法旋旋光光法法紫紫外外光光谱谱法法红红外外光光谱谱法法分分子子荧荧光光光光谱谱法法分分子子磷磷光光光光谱谱法法核核磁磁共共振振波波谱谱法法非光谱分析法第第二二章章长春中医药大学第四节第四节 光谱法光谱法光谱光谱（spectrumspectrum）当物质与辐射能相互作用时，物质内部发生能级跃迁，记录由能级跃迁产生的辐射能强度随波长（或相应单位）的变化，所得的图谱称为光谱，也称为波谱。利用物质的光谱进行定性定量和结构分析的方法，称为光谱分析法光谱分析法。四、光谱分析法四、光谱分析法 发射光谱发射光谱 吸收光谱吸收光谱 例：例
11、：-射线；射线；x-x-射线；荧光射线；荧光例：原子吸收光谱，分子吸收光谱例：原子吸收光谱，分子吸收光谱光谱分析法光谱分析法吸收光谱法吸收光谱法发射光谱法发射光谱法原子光谱法原子光谱法分子光谱法分子光谱法原原子子发发射射原原子子吸吸收收原原子子荧荧光光X射射线线荧荧光光原原子子吸吸收收紫紫外外可可见见红红外外可可见见核核磁磁共共振振紫紫外外可可见见红红外外可可见见分分子子荧荧光光分分子子磷磷光光核核磁磁共共振振化化学学发发光光原原子子发发射射原原子子荧荧光光分分子子荧荧光光分分子子磷磷光光X射射线线荧荧光光化化学学发发光光电磁辐射的电磁辐射的本质本质电磁辐射的电磁辐射的传递方式传递方式(线状光
12、谱线状光谱)(带状光谱带状光谱)光谱法仪器的基本流程光谱法仪器的基本流程辐射源辐射源分光系统分光系统试样容器试样容器检测系统检测系统信号采集与数据处理系统信号采集与数据处理系统光分析法仪器的基本单元光分析法仪器的基本单元1.1. 依依据据方方法法不不同同，采采用用不不同同的的光光源源：火火焰、灯、激光、电火花、电弧等；焰、灯、激光、电火花、电弧等；(一一) 辐射辐射源源2. 2. 依据光源性质不同，分为：依据光源性质不同，分为：连续光源：连续光源：在较大范围提供连续波长的光源，氢在较大范围提供连续波长的光源，氢灯、氘灯、钨丝灯等；灯、氘灯、钨丝灯等；线线 光光 源：源：提供特定波长的光源，金属
13、蒸气灯提供特定波长的光源，金属蒸气灯(汞灯、钠蒸气灯汞灯、钠蒸气灯)、空心阴极灯、激光等；、空心阴极灯、激光等；( (二二) ) 分光系统分光系统 获得高光谱纯度辐射束的装置，而辐射获得高光谱纯度辐射束的装置，而辐射束的波长可在很宽范围内任意改变；束的波长可在很宽范围内任意改变；主要部件：主要部件： 1. 进口狭缝；进口狭缝； 2. 准直装置准直装置(透镜或反射镜透镜或反射镜)：使辐：使辐射束成为平行光线；射束成为平行光线； 3. 色散装置色散装置(棱镜、光栅棱镜、光栅)：使不同波：使不同波长的辐射以不同的角度进行传播；长的辐射以不同的角度进行传播；( (三三) ) 试样容器试样容器 光源与试
14、样相互作用的场所光源与试样相互作用的场所 1. 吸收池吸收池2. 特殊装置特殊装置( (四四) ) 检测系统检测系统量子化检测器量子化检测器热检测器热检测器( (五五) ) 信号收集与数据处理系统信号收集与数据处理系统第第二二章章长春中医药大学第四节第四节 光谱法光谱法4.2 4.2 紫外紫外- -可见分光光度法（可见分光光度法（UV-Vis)UV-Vis)是研究物质在紫外是研究物质在紫外- -可见光区（可见光区（200200800nm800nm）分子吸收光谱分子吸收光谱的分析方法。的分析方法。紫外紫外- -可见吸收光谱的产生可见吸收光谱的产生 由由于于分分子子吸吸收收紫紫外外- -可可见见光
15、光区区的的电电磁磁辐辐射射，分分子子中价电子（或外层电子）的能级跃迁而产生中价电子（或外层电子）的能级跃迁而产生 （吸收能量（吸收能量= =两个跃迁能级之差）两个跃迁能级之差）紫外紫外- -可见分光光度特点可见分光光度特点灵敏度高，可达灵敏度高，可达10-4 g/ml10-7 g/ml。准确度高，相对误差为准确度高，相对误差为2%5%。定量测定的精密度较高，在校正过的仪器上定量测定的精密度较高，在校正过的仪器上测定精密度一般为测定精密度一般为0.2%。仪器价格低廉，操作简单，易于普及。仪器价格低廉，操作简单，易于普及。许多药物都可以采用此法测定，还可以应用许多药物都可以采用此法测定，还可以应用
16、计算分光光度法不经分离直接测定混合物中计算分光光度法不经分离直接测定混合物中各组分。各组分。 一、基本原理和概念一、基本原理和概念 若用一连续的电磁辐射照射样品分子，将照射前若用一连续的电磁辐射照射样品分子，将照射前若用一连续的电磁辐射照射样品分子，将照射前若用一连续的电磁辐射照射样品分子，将照射前后的光强度变化转变为电信号并记录下来，就可后的光强度变化转变为电信号并记录下来，就可后的光强度变化转变为电信号并记录下来，就可后的光强度变化转变为电信号并记录下来，就可得到光强度变化对波长的关系曲线，即为分子吸得到光强度变化对波长的关系曲线，即为分子吸得到光强度变化对波长的关系曲线，即为分子吸得到光
17、强度变化对波长的关系曲线，即为分子吸收光谱收光谱收光谱收光谱吸收光谱（吸收曲线吸收光谱（吸收曲线）：）： 不同波长光对样品作用不同，吸收强度不同不同波长光对样品作用不同，吸收强度不同 以以A作图作图 吸收光谱特征吸收光谱特征：定性依据：定性依据 吸收峰吸收峰max 吸收谷吸收谷min 肩峰肩峰sh 末端吸收末端吸收1.吸收光谱的有关术语吸收光谱的有关术语末端吸收：只在图谱短波端呈末端吸收：只在图谱短波端呈现强吸收而不成峰形的地方。现强吸收而不成峰形的地方。谷：曲线上吸光度最小的地方，谷：曲线上吸光度最小的地方，它对应的波长称最小吸收波长它对应的波长称最小吸收波长（min ）。）。吸收峰：曲线上
18、吸光度最大的吸收峰：曲线上吸光度最大的地方，它对应的波长称最大吸地方，它对应的波长称最大吸收波长（收波长（max ）。）。生色团：生色团：使化合物在紫外使化合物在紫外-可见光区产生吸收的基团可见光区产生吸收的基团 有机化合物：具有不饱和键和未成对电子的基团有机化合物：具有不饱和键和未成对电子的基团 具具n 电子和电子和电子的基团电子的基团 产生产生n *跃迁和跃迁和 *跃迁跃迁 跃迁跃迁E较低较低例： CC；CO；CN；NN 注：当出现几个生色团共轭，则几个发色团所产生的注：当出现几个生色团共轭，则几个发色团所产生的注：当出现几个生色团共轭，则几个发色团所产生的注：当出现几个生色团共轭，则几个
19、发色团所产生的 吸收带将消失，代之出现新的共轭吸收带，其波吸收带将消失，代之出现新的共轭吸收带，其波吸收带将消失，代之出现新的共轭吸收带，其波吸收带将消失，代之出现新的共轭吸收带，其波 长将比单个发色团的吸收波长长，强度也增强长将比单个发色团的吸收波长长，强度也增强长将比单个发色团的吸收波长长，强度也增强长将比单个发色团的吸收波长长，强度也增强助色团：助色团：本身无紫外吸收，但可以使生色团吸收本身无紫外吸收，但可以使生色团吸收 峰加强同时使吸收峰长移的基团峰加强同时使吸收峰长移的基团有机物：连有杂原子的饱和基团有机物：连有杂原子的饱和基团例：例：OH，OR，NH，NR2，X2.2.光的吸收定律
20、光的吸收定律朗伯比尔定律朗伯比尔定律I I0 0：入射光强度入射光强度I I：透过光强度透过光强度c c ：溶液的浓度溶液的浓度b b：液层宽度液层宽度T透光率（透射比）透光率（透射比）A吸光度吸光度1 1）Lambert-BeerLambert-Beer定律的适用条件（前提）定律的适用条件（前提） 入射光为单色光入射光为单色光 溶液是稀溶液溶液是稀溶液2 2）该定律适用于固体、液体和气体样品）该定律适用于固体、液体和气体样品3 3）在同一波长下，各组分吸光度具有加和）在同一波长下，各组分吸光度具有加和性性 应用：多组分测定应用：多组分测定朗伯朗伯比尔定律比尔定律 单色光辐射穿过被测物质溶液时
21、，单色光辐射穿过被测物质溶液时，在一定的波长范围内被该物质吸收光的在一定的波长范围内被该物质吸收光的量与该物质的浓度和液层的厚度量与该物质的浓度和液层的厚度( (光路光路长度）成正比长度）成正比 A=ECL A=ECL E:E:- -百分吸收系数百分吸收系数当物质的浓度为当物质的浓度为1%1%（g/ml),g/ml),溶液厚度溶液厚度1cm1cm时的吸光度数值。时的吸光度数值。-摩尔吸收系数摩尔吸收系数当物质的浓度为当物质的浓度为1mol/l,1mol/l,溶液厚度溶液厚度1cm1cm时的吸光度数值。时的吸光度数值。二二. .紫外紫外- -可见分光光度法的应用可见分光光度法的应用1 1）对比吸
22、收光谱特征数据）对比吸收光谱特征数据 maxmax 2 2）对比吸光度的比值）对比吸光度的比值 3 3）对比吸收光谱的一致性）对比吸收光谱的一致性 1.定定性性鉴鉴别别A1A2=E1ClE2Cl=E1E2长春中医药大学 1）吸收系数法）吸收系数法 CX= CX 供试品供试品溶液的浓度溶液的浓度 g/mlg/ml AX 供试品供试品溶液的吸光度溶液的吸光度 供试品中被测成分的百分吸供试品中被测成分的百分吸收系数收系数 100 浓度换算因数浓度换算因数AX1001002.定定量量分分析析方方法法校正（标准）曲线法校正（标准）曲线法参比参比 标准样品标准样品 待测样品待测样品回归直线方程：回归直线方
23、程：A=KC+B CX= CR CX 供试品供试品溶液的浓度溶液的浓度 AX 供试品供试品溶液的吸光度溶液的吸光度 CR 对照品溶液的浓度对照品溶液的浓度 AX 供试品溶液的吸光度供试品溶液的吸光度AXAR对照品法对照品法在在同同样样条条件件下下配配制制标标准准溶溶液液和和试试样样溶溶液液，在在 选选 定定 波波 长长 处处 ， 分分 别别 测测 定定 吸吸 光光 度度AX=E CXLAR=E CRL紫外紫外- -可见分光光度注意事项可见分光光度注意事项1.1.吸收度：吸收度：0.20.72.2.2.2.入射光波长的选择入射光波长的选择入射光波长的选择入射光波长的选择测量的入射光波长：最大吸收
24、波长测量的入射光波长：最大吸收波长maxmax。若干扰物在若干扰物在maxmax处也有吸收，在干扰最小的处也有吸收，在干扰最小的条件下选择吸光度最大的波长条件下选择吸光度最大的波长长。长。3. 对溶剂的要求：对溶剂的要求：以空气为空白以空气为空白 220240nm, 0.40 241250nm, 0.20 251300nm, 0.10 300nm以上以上, 0.054 4、参比溶液的选择、参比溶液的选择I0参参比比样样品品未考虑吸收池和溶剂对光未考虑吸收池和溶剂对光子的作用子的作用原则原则:使试液的吸光度能真正反映待测物的浓度。使试液的吸光度能真正反映待测物的浓度。 利用空白试验来消除因溶剂或
25、器皿对入射光反射利用空白试验来消除因溶剂或器皿对入射光反射和吸收带来的误差。和吸收带来的误差。在符合朗伯特在符合朗伯特-比尔定律的范围内，溶液的浓度、比尔定律的范围内，溶液的浓度、最大吸收波长、吸光度三者的关系是（最大吸收波长、吸光度三者的关系是（ ）A. 增加、增加、增加增加、增加、增加 B. 减小、不变、减小减小、不变、减小C. 减小、增加、减小减小、增加、减小 D. 增加、不变、减小增加、不变、减小符合朗伯特符合朗伯特-比耳定律的有色溶液稀释时，其比耳定律的有色溶液稀释时，其最大吸收峰的波长位置（最大吸收峰的波长位置（ ）A. 向短波方向移动向短波方向移动 B. 向长波方向移动向长波方向
26、移动C. 不移动，且吸光度值降低不移动，且吸光度值降低D. 不移动，且吸光度值升高不移动，且吸光度值升高称取维生素称取维生素C 0.0500 g溶于溶于100 mL的的5 mol/L硫酸硫酸溶液中，准确量取此溶液溶液中，准确量取此溶液2.00 mL稀释至稀释至100 mL，取此溶液于取此溶液于1 cm吸收池中，在吸收池中，在max245 nm处测处测得得A值为值为0.498。求样品中维生素。求样品中维生素C 的百分质量分数。的百分质量分数。 精密称取精密称取VB12对照品对照品20.0 mg，加水准确稀释，加水准确稀释至至1000 mL，将此溶液置厚度为，将此溶液置厚度为1 cm的吸收池中，在的吸收池中，在361 nm处测得处测得A0.414。另取。另取VB12的原料药，精的原料药，精密称取密称取20.0 mg，加水准确稀释至，加水准确稀释至1000 mL，同样条，同样条件下测得件下测得A0.390。试计算。试计算VB12原料药的百分质量原料药的百分质量分数。分数。 第第二二章章长春中医药大学 基本要求基本要求 v掌握紫外掌握紫外-可见分光光度法的基本可见分光光度法的基本原理、术语和应用原理、术语和应用v熟悉熟悉仪器分析法和光学分析法的定仪器分析法和光学分析法的定义和分类义和分类.v了解各种分析方法的概况了解各种分析方法的概况.
