第二章-仪器检测技术1

1、第二章 仪器检测技术,主要内容,测定物理常数的技术，原理，适用对象 紫外-可见分光光度法 红外分光光度法 薄层色谱法 高效液相色谱法 气相液相色谱法,基本的仪器检测技术：pH测定法、相对密度、熔点、比旋度、折光率、凝点、馏程、和粘度物理常数的测定。,一、相对密度测定法,概述： 在相同环境条件下(温度、压力等)，某物质的密度与参考物质(水)的密度之比。,应用：鉴别或检查药物的纯杂程度。,中国药典二部附录收载的相对密度测定法有两种：,比重瓶法,韦氏比重秤法,适用范围,不易挥发性液体药物,液体药物,比重瓶法,温度计,侧管,待测液体,带温度计的比重瓶,待测液体,毛细孔,不带温度计的比重瓶,比重瓶法原理

2、：在相同温度、压力下，分别测得相同体积的供试品和水的重量，计算其比值可得供试品的相对密度。,方法：,相同温度：,供试品置于20 (或规定温度)的水浴数分钟，使之达到所需温度。,相同压力：,比重瓶设有侧管或毛细管，水浴时，供试品以及水温度不断升高，液体体积增加，增加的液体从侧管或毛细管端口溢出，使之压力相等。,比重瓶法原理：在相同温度、压力下，分别测得相同体积的供试品和水的重量，计算其比值可得供试品的相对密度。,方法：,测重：,(1)装液前：精密称定洁净、干燥的比重瓶。 (2)装液后：温度达到20 后，擦掉溢出液体以及附着水滴，精密称重。 (3)分别得出供试品的重量和水的重量。,比重瓶法原理：在

3、相同温度、压力下，分别测得相同体积的供试品和水的重量，计算其比值可得供试品的相对密度。,公式来源：, 随温度、压强改变,相对密度 = 供试品 水,=,m供试品,m水,2. 韦氏比重秤法,待测液体,玻璃锤,刀口,秤臂,原理：根据阿基米德定律(一定体积的物体在液体中所受的浮力与该液体的密度成正比， F = 液体gV排)。,方法,校准：,新沸冷水将玻璃圆筒装至8分满，置于20 或规定的温度下水浴，调节温度至20 或规定的温度。将玻璃锤浸入圆筒的水内，将游码置于1.000处，调节至平衡。,原理：根据阿基米德定律(一定体积的物体在液体中所受的浮力与该液体的密度成正比， F = 液体gV排)。,方法,测定

4、：,供试品将玻璃圆筒装至8分满，置于20 或规定的温度下水浴，调节温度至20 或规定的温度。将玻璃锤浸入圆筒的水内，调节秤臂上游码的数量与位置使平衡，读取数值，即供试品的相对密度。,注意事项： 测定容器必须洁净、干燥。 装入供试品或水的体积应一致，同时应避免产生气泡。 控制测定温度为20或为各品种项下规定的温度。 测定时应安放在固定的操作平台。,注意事项： 比重瓶法 5. 从水浴中取出比重瓶时，应带手套拿取瓶颈，而不能拿瓶肚，以免液体应手温影响而体积膨胀外溢。 测定腐蚀性的供试品时，其避免腐蚀天平，可在称量时用一个表面皿放置在天平盘上，再放比重瓶称量。 称取的顺序为先称空比重瓶，再装供试品称重

5、，最后装水称重。,注意事项： 韦氏比重秤法： 6. 在用水校准前，应该完成零点校正：用 校正游码校正零点，即将校正游码悬挂在秤端小钩处，调整秤上的调节螺丝。 玻璃锤应全部浸入液体中，同时使玻璃锤浸入液体的深度前后一致。,二、熔点测定法,熔点：由固相融化成液相的温度范围,应用：鉴别药物，检查药物的纯杂程度。,熔点测定法 第一法 第二法 第三法,适用范围,易粉碎的固体药物,不易粉碎的固体药物,凡士林及其他类似物质,毛细管,第一法： 干燥 取供试品适量，研成细粉，除另有规定外，应按照品种项下干燥失重的条件进行干燥。 若供试品不检查干燥失重、熔点范围低限在135以上且受热不分解、可采用105干燥； 熔

6、点在135以下或受热分解的供试品，可在五氧化二磷干燥器中干燥或其他适宜的干燥方法干燥。,第一法： 2. 装样 分取供试品适量，置毛细管中 轻击管壁或借助长短适宜的洁净玻璃管，垂直放在表面皿或其他适宜的硬质物体上，将毛细管自上扣放入使自由落下，反复数次，使粉末紧密集结在毛细管的熔封端，装入供试品的高度为3mm,第一法： 3. 测定 加入适量的传温液，加热至较规定的熔点低限越10 时，将装有供试品的毛细管浸入传温液中，贴附在温度计上，要求毛细管的内容物部分适在温度计汞球中部 继续加热，调节升温速率为每分钟上升1.01.5 ，不断搅拌使传温液温度保持均匀,第一法：,第一法： 4. 记录 记录供试品在

7、初熔至全熔时的温度，重复测定3次，取平均值，即得。,第二法： 取供试品，用尽可能低的温度熔融后，吸入两端开口的毛细管，使高达约10mm。 在10或10以下的冷处静置24小时，或置于冰上放冷不少于2小时 凝固后，用橡皮圈将毛细管紧缚在温度计上，使毛细管的内容物恰在温度计汞球中部,第二法： 4. 小心加热，待温度上升至比规定的熔点低限尚低约5 ，调节温度速率使每分钟上升不超过0.5 。 5. 至供试品在毛细管中开始上升时，检读温度计上限时的温度，即得。,结果判定 初熔、全熔或分解突变时的温度均在各品种的规定的范围以内，判为符合规定； 有下列情况之一，判为不符合规定： 初熔温度低于规定范围的低限 全

8、熔温度超过规定的高限 分解点或熔点温度处于规定范围外 初熔前出现严重的“发毛”、“收缩”、“软化”、“出汗”现象，过程较长，并与正常的该供试品作对比后有明显的差异者。,注意事项 1. 测定熔融同时分解的供试品时，采用第一法，注意调节升温速率，使每分钟上升2.53.0 。 2.供试品开始局部液化时（或开始产生气泡时）的温度作为初熔温度；供试品固相消失全部液化时的温度作为全熔温度。 3. 温度计应该用“熔点标准品”进行校正。 4. 熔点温度应该估读到0.1 ，并记录突变时或不正常的现象，至少重复测定3次。,注意事项 5. 测定结果的数据应按修约间隔为0.5进行修约。但标准规定的熔点范围，其有效数字

9、的定位为个位数时，应按修约间隔为1进行修约。 6. 传温液的选择 当药物熔点在80 以下 水 在80 以上 硅油或液体石蜡 7. 熔点标准品应在规定条件下干燥，并置于合适的干燥器中避光保存备用。,三、旋光度测定法,三、旋光度测定法,平面偏振光通过含有某些光学活性的化合物液体或溶液时，能引起旋光现象，使偏振光的平面向左或向右旋转。,平面偏振光通过含有某些光学活性的化合物液体或溶液时，能引起旋光现象，使偏振光的平面向左或向右旋转。,测定对象：有光学活性的化合物,光学活性的化合物：有手性碳原子,案例分析： 头孢氨苄有几个手性碳原子？,平面偏振光通过含有某些光学活性的化合物液体或溶液时，能引起旋光现象

10、，使偏振光的平面向左或向右旋转。,测定对象：有光学活性的化合物,光学活性的化合物：有手性碳原子,应用：鉴别或检查某些物质的光学活性和纯杂程度，一定条件下与浓度呈线性关系，可用于含量测定。,平面偏振光通过含有某些光学活性的化合物液体或溶液时，能引起旋光现象，使偏振光的平面向左或向右旋转，旋转的度数称为旋光度。,比旋度 ：在一定波长与温度下，偏振光透过长1dm、每1ml中含有旋光物质1g的溶液所测得的旋光度。,液体供试品,固体供试品,旋光度和比旋度之间的关系,三、旋光度测定法,测定管,测定方法 比旋度的测定 将测定管用供试品溶液冲洗数次，注入供试品溶液适量，置于旋光计内检测度数，即得供试品溶液的旋

11、光度。同法读取旋光度3次，去平均值。 使偏振光右旋的物质为右旋物质 “+” 左旋 左旋 “-”,测定方法,比旋度 ：在一定波长与温度下，偏振光透过长1dm、每1ml中含有旋光物质1g的溶液所测得的旋光度。,液体供试品,固体供试品,旋光度和比旋度之间的关系,测定方法,2.物质含量的测定,3. 结果判定,实例分析 头孢氨苄的比旋度测定 实测数据: 头孢氨苄0.545g（已知水分5.0%）置于100mL量瓶中，加水溶解并稀释至刻度，测定管2dm，温度20， 测得旋光度+1.6。 解析： c = 0.545g(1-5.0%) = 0.5186 (g/mL), =,D,t,100(+1.6),20.51

12、86,= +154,结论：符合规定,注意事项 1.比旋度与测定光源、测定波长、溶剂、浓度和温度等因素有关。 2. 测定前以溶剂做空白校正 3.供试品溶液应充分溶解、澄清 4.按规定或根据度数精度配制浓度适当的供试品溶液。,四、折光率测定法,四、折光率测定法,光线自一种透明介质进入另一种透明介质的时候，由于在两种介质中的传播速度不同，使光线在两种介质的平滑界面上发生折射。,折光率n =,sin i,sin r,应用：液体药物,注意事项： 1.必须置于光线充足且干燥的环境，否则会应吸纳管测定过程中的视野观察效果。 2. 需严格控制温度 3. 不能测试具有强酸性、强碱性或腐蚀性的供试品 4.加入供试

13、品量要适中，避免气泡进入供试品，影响结果 5. 明暗分界线必须清晰 6.保养仪器,小结,相对密度 熔点 旋光度 折光率,测定项目,方法,比重瓶法、韦氏比重秤法法,第一法、第二法、第三法,旋光仪法,折光仪法,第二节 常用的光谱检测技术,紫外-可见分光光度法 红外分光光度法 原子吸收分光光度法 荧光分析发 火焰光度法,在紫外光区(200400nm)和可见光区(400760nm)，根据待测物质对不同波长电磁辐射的吸收程度不同而建立起来的分析方法。,定 义,根据待测物质发射或吸收的电磁辐射以及待测物质与电磁辐射的相互作用而建立起来的定性、定量和结构分析方法，统称为光学分析法。分光光度法即是其中的一种。

14、,紫外-可见分光光度法主要有如下特点： 1.灵敏度高 被测物最低浓度一般为10-510-6mol/L，适用于微量或者痕量组分分析。 2.准确度高 相对误差在1%5%，对微量组分的分析已能满足要求。 3.仪器设备简单、操作简便、测定快速 由于采用选择性高的显色剂和适当的比色条件，可以不经分离干扰物质，即可直接进行测定，从而缩短分析时间。 4.应用范围广 几乎所有的无机离子和有机化合物均可直接或间接用紫外-可见分光光度法进行测定。,紫外-可见分光光度法,紫外区波长： 200400nm 可见光区波长：400760nm,400 500 600 760 nm,可见光： 波长()范围为400760nm；

15、单色光： 相同波长的光； 复合光：不同波长的光混合在一起。,白光是由各种不同颜色的光按一定强度比例混合而成。,物质的颜色是物质对光选择性吸收的结果。 当一束白光通过某溶液时 如果该溶液对可见光的各波长的光不吸收，即入射光全部通过溶液，这是看到溶液是无色透明的； 当该溶液对各种波长的光完全吸收，看到的溶液呈黑色； 当某溶液选择吸收了可见光区某波长的光，溶液呈现被吸收光的互补色光的颜色。,二,光的吸收定律,光的吸收定律,实验证明，当入射光的波长一定时，溶液对光的吸收程度与该溶液的浓度和溶液的厚度有关。其定量关系服从朗伯-比尔定律，即当一束平行的单色光通过均匀、无散射的溶液时，在单色光波长、强度、溶

16、液的温度等条件不变的情况下，溶液的吸光度与溶液的浓度及液层厚度的乘积成正比。其数学表达式为：,A= kcl,二,光的吸收定律,光的吸收定律,郎伯比尔定律：,A - 吸光度 K- 吸光系数 c- 溶液的物质的量浓度，g/mol L- 液层的厚度，cm,朗伯比尔定律又称为光的吸收定律，是分光光度法定量分析的依据。但它只适用于稀溶液和单色光。在浓溶液或复合光时，误差较大。,A= kcl,四,吸收光谱,吸收光谱又称吸收光谱曲线或吸收曲线，它是在浓度一定的条件下，以波长（）为横坐标，以吸光度（A）为纵坐标，所绘制的曲线。曲线上吸光度最大的地方称为最大吸收峰，它所对应的波长称为最大吸收波长，用max表示。

17、,四,吸收光谱,高锰酸钾溶液的吸收光谱曲线,0.01mol/L KMnO4溶液,0.05mol/L KMnO4溶液,0.10mol/L KMnO4溶液,0.20mol/L KMnO4溶液,四,吸收光谱,高锰酸钾溶液的吸收光谱曲线,1KMnO4溶液的max为525nm，说明其对波长525nm附近的绿色光有最大吸收，故KMnO4溶液显现绿色光的互补色即紫色。 2不同浓度KMnO4溶液在相同的波长范围内所形成的吸收峰高度不同。浓度越大，吸收峰越高，即吸光度越大。即吸光度的大小与浓度有关。这是分光光度法定量分析的依据。,四,吸收光谱,高锰酸钾溶液的吸收光谱曲线,3在相同条件下不同浓度的KMnO4溶液，

18、其吸收光谱曲线的形状非常相似，最大吸收波长相同，说明吸收光谱的形状与溶液中溶质的结构有关。这是分光光度法定性分析的依据。 4当溶液的浓度、温度、液层的厚度一定时，溶液对max的光吸收程度最大。因此，常用max的光作为测定溶液吸光度的入射光，以获得较高的测定灵敏度。,四,吸收光谱,高锰酸钾溶液的吸收光谱曲线,0.01mol/L KMnO4溶液,0.05mol/L KMnO4溶液,0.10mol/L KMnO4溶液,0.20mol/L KMnO4溶液,一,分光光度计,基本结构,紫外-可见分光光度计主要由光源、单色器、吸收池、检测器及测量系统五个部件组成。,一,分光光度计,基本结构,一,分光光度计,

19、基本结构,(1)光源 可以发射出供溶液或吸收物质选择性吸收的光。光源应在一定光谱区域内发射出连续光谱，并有足够的强度和良好的稳定性。 可见分光光度计常用光源： 可见光区：碘钨灯(3501000nm) 紫外光区：氘灯（200360nm）,一,分光光度计,基本结构,66,(2)单色器 作用：将来自光源的复合光分散为单色光 主要有：棱镜和光栅。,一,分光光度计,基本结构,67,(2)单色器 作用：将来自光源的复合光分散为单色光 主要有：棱镜和光栅。,一,分光光度计,基本结构,(3)吸收池(比色皿) 常用无色透明、耐腐蚀和耐酸碱的材料做成，按材质分为玻璃（适用于可见光区）和石英（适用于可见-紫外光区）

20、型。,一,分光光度计,基本结构,(4)检测器 利用光电效应将透过吸收池的光信号变成可测得电信号。 常用的有光电池、光电管或光电倍增管。 (5)信号处理及显示系统 将检测到的电信号经过放大以某种方式将测量结果显示出来。通过计算机技术将信号换算成透过率、吸光度等等。,一,分光光度计,基本类型,1.可见分光光度计 在实际工作中，常用722型可见分光光度计。国产722型可见分光光度计的外形如下图。,1.试样室盖 2.数字显示屏 3.确认键 4. 0%T 键 5.100%T键 6.功能键 7.波长读数窗 8.波长旋钮 9.试样室 10.试样架推拉杆,紫外-可见分光光度法,物质分子受到紫外-可见光的照射，

21、选择吸收某些适宜能量的光子后，其原子的外层电子(成键电子、未成键电子)由基态跃迁至激发态，在相应的波长出现吸收所形成的光谱，称为紫外-可见吸收光谱。,吸收特定波长,官能团,应用,对药物进行定性分析:根据光谱图上的吸收峰位置,测定药物的吸收光谱、吸收系数和吸光度，可以：,定量分析：根据固定波长的吸光度,阿司匹林标准样品,未知 样品1,未知样品2,定性测定,定量测定,仪器的鉴定 波长准确度 方法 (1)使用高氯酸钬校正溶液：10% HClO4 + 4% Ho2O3 吸收峰波长：241.13、278.10、287.18、333.44、345.47、361.31、416.28、451.30、485.2

22、9、538.64、640.52nm。,仪器的鉴定,仪器的鉴定 波长准确度 方法 (1)使用高氯酸钬校正溶液：10% HClO4 + 4% Ho2O3 吸收峰波长：241.13、278.10、287.18、333.44、345.47、361.31、416.28、451.30、485.29、538.64、640.52nm。 (2) 氘灯 486.02和656.10nm校正 允许误差：紫外光区 1nm，500nm附近 2nm,仪器的检定 2. 吸光度准确度 重铬酸钾的硫酸溶液检定 60mg K2Cr2O7 + 0.005mol/LH2SO4 1000ml,重铬酸钾硫酸溶液的吸收系数及许可范围,波长(

23、nm),E 的规定值,E 的许可范围,235(最小),124.5,123.0126.0,257(最大),313(最小),350(最大),144.0,48.6,106.6,142.8146.2,47.050.3,105.5108.5,1%,1cm,1%,1cm,百分吸收系数,A,吸光度,C,供试品溶液的浓度(g/100mL),吸收池厚度),L,仪器的检定 3. 杂散光的检查,碘化钠溶液、亚硝酸溶液在规定波长处的透光率,试剂,碘化钠,亚硝酸钠,浓度(g/100ml),1.00,5.00,测定用波长(nm),透光率(%),220,0.8,340,0.8,测试条件的检定 1. 吸收池的校正试验 2.

24、对溶剂的要求 3. 供试品测定波长的缺点 4. 狭缝宽度的控制 5. 供试品测试的适宜吸光度,在药物检测中的应用 鉴别 检查 含量测定,二、红外分光光度法,红外线： 0.76 500 m 近红外区： 0.76 2.5 m 中红外区： 2.550m 远红外区：50 500 m,波数：200400cm-1,基团振动,红外单色光,仪器 色散型分光光度计 傅里叶变换型分光光度计,红外分光光度计的检定 波数的校正 聚苯乙烯薄膜(厚度为0.04mm)校正 吸收峰：3027、2851、1601、1028、907cm-1 要求： 在3000cm-1处的波数误差应不大于 5cm-1，在1000cm-1附近的波数

25、误差应不大于 1cm-1。,红外分光光度计的检定 2. 分辨率校正 聚苯乙烯薄膜(0.04mm)校正 31102850cm-1范围内 7个峰 2851cm-1峰与2875cm-1之间的分辨深度不小于18%透光率 1583cm-1峰与1589cm-1之间的分辨深度不小于12%透光率 标称分辨率应不低于2cm-1,制样技术 压片法、糊法、膜法、溶液法、衰减全反射法和气体吸收池法,压片法,压片法,固体供试品,置于玛瑙研钵,分数次加入KBr,充分研磨,粉末,铺展于压片模具,抽真空2min,加压2min,制得晶片,要求：无裂痕 无局部发白现象 呈透明状 无明显颗粒状,糊法,固体供试品,置于玛瑙研钵,滴加液体石蜡,充分研磨,糊状,夹于两个窗片之间,制得供试片,要求：糊状供试品在窗片间分布均匀,充分研细,试样的制备除另有规定外，用作鉴别时均应按照药品红外光谱集的规定方法制备。 同一药品在各卷均有收载时，以最新卷收载的方法为准。