仪器分析李圣男广东科贸职业食品与生物工程98课件

仪器分析李圣男广东科贸职业学院

食品与生物工程学院第

一

章绪论一、仪器分析法特点二、基本内容和分类三、发展方向（一）：仪器分析法

灵敏度高，检测限低，比较适合于微量(0.01%～1%)、痕量(＜0.01%)和超痕量(约0.0001%)的分析。选择性好，许多仪器分析方法可以通过选择或调整测定的条件，不经分离而同时测定混合的组分。操作简便，分析速度快，易于实现自动化和智能化。应用范围广，不但可以做组分及含量的分析，在状态、结构分析上也有广泛的应用。分类被测物理性质相应的分析方法光学分析法辐射的吸收原子吸收光谱法紫外-可见吸收光谱法原子荧光光谱法电化学分析法电学和电化学性质直接电位法电位电位滴定法色谱分析法两相间的分配气相色谱法、高效液相色谱法其他分析方法质荷比质谱法计算机技术在仪器分析中的应用将更加普遍和深入，智能化的仪器分析方法将逐渐成为常规分析的重要手段。分析仪器的微型化、智能化正在加速，微分析系统已成气候。仪器分析中各种方法的联用日益普及，无疑为分析解决复杂问题提供了更有力的手段。仪器分析进一步与生物、医学、环保等领域结合，向更全面、更灵敏、更可靠、更快速的方向发展。第

二

章紫外-可见分光光度法一、光的性质、分类二、基本原理三、紫外-可见分光光度计四、应用（定性、定量方法）（一）：溶液的颜色ABC（二）：目视比色法例如：快速测试水中游离氯和总氯含量。（三）：光式中，c为光速，真空约3.0×1010cm/s；ν为频率，Hz；λ为波长，nm。式中，E为光子能量，eV；h为普朗克常数，6.626×10-34J·s；ν为频率，Hz。不同波长的光能量不同，λ越长，ν越低，E愈小；λ越短，ν越高，E愈大。

（四）：电磁波谱凡是能被人类眼睛感觉到的光称为可见光，其波长范围为400～780nm。（五）：单色光和复合光七种颜色的光混合为白光，两种特定的单色光按一定强度比例也可混合为白光，称这两种光为互补光。650～780nm600～650nm580～600nm500～580nm490～500nm480～490nm450～480nm400～450nm（五）：物质对光的选择性吸收当一束白光通过某透明溶液时，如果该溶液对可见光区各波长的光都不吸收，即入射光全部通过溶液，这时看到的溶液透明无色。当该溶液对可见光区各种波长的光全部吸收时，此次看到的溶液呈黑色。当一束白光通过KMnO4溶液时，该溶液选择性地吸收了500～560nm的绿色光，而将其他的色光两两互补成白光而通过，只剩下紫红色未被互补，所以KMnO4溶液呈现紫红色。（五）：物质对光的选择性吸收

T=?（五）：物质对光的选择性吸收

AT（六）：物质的吸收光谱曲线吸收峰：曲线上吸收度最大的地方，它所对应的波长称为最大吸收波长（λmax）。吸收谷：峰与峰之间吸收度最小的部分，该处的波长称为最小吸收波长。肩峰：在一个吸收峰旁边产生的一个曲折。末端吸收：在图谱短波端呈现强吸收而不成峰形的部分。（六）：物质的吸收光谱曲线不同浓度的KMnO4溶液，其吸收曲线的形状相似，λmax相同。所不同的是吸光度A随浓度c的增加而增高。A与c之间是否存在一定关系？（六）：物质的吸收光谱曲线不同物质的吸收曲线，其形状和λmax都各不相同。因此，吸收曲线可以提供物质的结构信息，并作为物质定性分析的依据之一。Fe2+-邻二氮菲体系的光谱吸收曲线（六）：分子吸收光谱产生机理（一）：朗伯-比尔定律朗伯定律：光的吸收程度与光程长的关系？式中，b为液层厚度；k1为比例系数。比尔定律：光的吸收程度与浓度的关系？（一）：朗伯-比尔定律式中，c为溶液浓度；k2为比例系数。（一）：朗伯-比尔定律当溶液厚度和浓度都改变时，要考虑两者同时对透过光的影响。将两式合并，这就是在分光光度计测定中常用的朗伯-比尔吸收定律。其数学表达式为：A=kbc式中，k为比例常数或吸光系数（它与溶液性质、温度和入射光波长有关）；b为液层厚度，cm；c为物质的量浓度或质量浓度，mol/L（或g/L）。朗伯-比尔定律表明：当一束平行单色光垂直透过均匀透明的稀溶液时，溶液对光的吸收程度与溶液的浓度及液层厚度的乘积成正比。（二）：吸光系数摩尔吸光系数ε的物理意义：当溶液浓度为1mol/L，液层厚度为1cm时，在一定波长下测得的吸光度值。摩尔吸光系数由实验测得。在实际测量中，不能直接取1mol/L这样高浓度的溶液去测量摩尔吸光系数，只能在稀溶液中测量后，换算成摩尔吸光系数。（三）：摩尔吸光系数①不随浓度和液层厚度的改变而改变。在温度和波长等条件一定时，吸光系数仅与吸收物质本身的性质有关，与待测物浓度无关，可作为定性鉴定的参数。②同一吸收物质在不同波长下的ε值是不同的。在最大吸收波长λmax处的摩尔吸光系数，常以εmax表示。εmax表明了该吸收物质最大限度的吸光能力，也反映了光度法测定该物质可能达到的最大灵敏度。③εmax越大表明该物质的吸光能力越强，用光度法测定该物质的灵敏度越高。εmax＞6×104L/(mol·cm)属于高灵敏度；εmax在1×104～6×104L/(mol·cm)属于中等灵敏度；εmax＜1×104L/(mol·cm)属于低灵敏度。（四）：吸光度的加和性当溶液中有多种组分对光产生吸收时，且各组分之间不存在相互作用时，测该溶液在某一确定波长下的总吸光度等于各组分的吸光度之和，即吸光度具有加和性。

（五）：应用的条件①吸收发生在稀的、均匀的介质；②入射光必须是单色光；③在吸收过程中，吸收物质之间不能发生相互作用。（六）：偏离光吸收定律1.入射光非单色性引起偏离（六）：偏离光吸收定律2.溶液的化学因素引起偏离例如：2CrO42-+2H+⇌Cr2O72-+H2O3.比尔定律的局限性引起偏离（只适用于c＜0.01mol/L的稀溶液）如何提高测定的准确度？首先应选择比较好的单色器，其次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。另外测定溶液应控制在c＜0.01mol/L的浓度范围。最后，测量前的化学预处理工作十分重要（如控制好显色反应条件、溶液的化学平衡等）。（一）：结构光源单色器吸收池检测器信号显示系统（二）：光源作用：供给符合要求的入射光。要求是：在使用波长范围内提供连续的、强度足够大、稳定性良好的光谱，辐射能量随波长的变化尽可能小，使用寿命长。紫外光光源：多为气体放电光源，其中应用最多的是氢灯、氘灯和氙灯，其使用波长为185～375nm。可见光光源：通常用钨灯做光源，最适宜的使用范围为380～1000nm。目前不少分光光度计已采用卤钨灯代替钨灯。（三）：单色器作用：把光源发出的连续光谱分解成单色光，并能使所需要的某一波长的光通过。主要由狭缝、色散元件和透镜系统组成。其中色散元件是关键部件，色散元件是棱镜和反射光栅或两者的组合，它能将连续光谱色散成为单色光。光栅的色散原理是以光的衍射现象和干涉现象为基础的。利用不同波长的光在棱镜内折射率不同将复合光色散为单色光的。√（三）：单色器（四）：吸收池吸收池又叫比色皿，是用于盛放待测液和决定透光液层厚度的器件。有玻璃吸收池和石英吸收池两种。玻璃吸收池用于可见光光区测定，石英吸收池可用于可见光区及紫外光区。规格有：0.5cm、1.0cm、2.0cm、3.0cm和5.0cm等①拿取吸收池时，只能用手指接触两侧的毛玻璃，不可接触光学面。②不能将光学面与硬物或脏物接触，只能用擦镜纸或丝绸擦拭光学面。③凡含有腐蚀玻璃的物质（如F-、SnCl2、H3PO4等）的溶液，不得长时间盛放在吸收池中。④吸收池使用后应立即用水冲洗干净。有色物污染可以用3mol/LHCl和等体积乙醇的混合液浸泡洗涤。生物样品、胶体或其他在吸收池光学面上形成薄膜的物质要用适当的溶剂洗涤。⑤不得在火焰或电炉上进行加热或烘烤吸收池。（四）：吸收池注意事项（五）：检测器作用是利用光电效应将透过吸收池的光信号变成可测的电信号。常用的检测器有光电池、光电管和光电倍增管。（六）：类型光源单色器吸收池检测器单色器切光器吸收池检测器单色器切光器吸收池检测器光源参比池光源单色器单光束分光光度计：双光束分光光度计：双波长分光光度计：（一）：测量波长的选择吸收光谱曲线最大吸收波长λmax最高分析灵敏度（二）：吸光度范围当A=0.434时，吸光度测量误差最小。为了使测量结果得到较高的准确度，一般应控制标准溶液和被测溶液吸光度的测量范围在0.2～0.8之间。在实际工作中，可以通过调节被测溶液的浓度或使用厚度不同的吸收池等方法来调整待测溶液吸光度，使其在适宜的吸光度范围内。（三）：显色剂（三）：显色剂邻二氮菲是测定微量铁的一种较好的显色剂，又称邻菲啰啉，与Fe2+生成稳定的橙色配合物。配合物的ε=1.1×104L/(mol·cm)，在一定酸度下（一般维持在pH为5～6），同时在还原剂存在下，颜色可保持几个月不变。（四）：参比溶液的选择（五）：干扰及消除方法1.控制酸度2.加入掩蔽剂3.改变干扰离子价态4.改变测定波长5.选择合适的参比溶液6.分离干扰离子（一）：定性方法（二）：定量方法比较法：式中，cs，As——标准溶液的浓度和吸光度；cx，Ax——未知试液的浓度和吸光度。要求：cx与cs浓度应接近，且都符合吸收定律。此方法适于对个别样品的测定。（二）：定量方法标准曲线法：①配制系列标准溶液②测定吸光度③作图：以标准溶液浓度为横坐标、吸光度为纵坐标，在坐标纸上绘制曲线，所得曲线即为标准曲线。④按与配制标准溶液相同的方法配制待测试液，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。（二）：定量方法最小二乘法来确定直线回归方程。设工作曲线的回归方程：y=a+bx式中x——标准溶液的浓度；y——相应的吸光度。r——相关系数。r越接近于1，说明工作曲线线性好，一般要求所作工作曲线的r＞0.999。（二）：定量方法浓度（μg/mL）0246810吸光度00.2210.4520.6750.8911.112请确定工作曲线的直线回归方程，并计算相关系数。（二）：定量方法在测定样品时，应按相同的方法制备待测试液（为了保证显色条件一致，操作时一般是试样与标样同时显色），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的浓度。为了保证测定准确度，要求标样与试样溶液的组成保持一致，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。工作曲线应定期校准，如果实验条件变动（如更换标准溶液、所用试剂重新配制、仪器经过修理、更换光源等情况），工作曲线应重新绘制。如果实验条件不变，那么每次测量只要带一个标样，校验一下实验条件是否符合，就可直接用此工作曲线测量试样的含量。T6新悦可见分光光度计的原理和使用_哔哩哔哩_bilibili中国地质大学分析化学（武汉大学5版）帅琴51课时（下）_哔哩哔哩_bilibili中国地质大学分析化学（武汉大学5版