儀器分析

徐顯利第一章緒論第二章紫外-可見分光光度計分析第三章紅外分光光度計分析第四章

原子吸收分光光度計分析第五章

氣相色譜分析第六章

高效液相色譜分析

第一章緒論1.與分析儀器發明發展相關的諾貝爾獎榮獲者2.儀器分析方法的分類儀器分析電化學分析法光分析法色譜分析法熱分析法分析儀器聯用技術質譜分析法電學其他光色譜1）光分析方法的分類光分析法原子吸收法紅外法原子發射法核磁法熒光法紫外可見法分子光譜原子光譜2）色譜分析方法的分類色譜分析法氣相色譜法薄層色譜法液相色譜法激光色譜法電色譜法超臨界色譜法3）電化學分析方法的分類電化學分析法電位分析法電解分析法電泳分析法庫侖分析法極譜與伏安分析法電導分析法4）其他分析方法的分類其他分析法質譜分析法聯用技術熱分析法3、儀器分析應用領域

社會：體育（興奮劑）、生活產品質量（魚新鮮度、食品添加劑、農藥殘留量）、環境質量（污染實時檢測）、法庭化學（DNA技術，物證）

化學：新化合物的結構表征；分子層次上的分析方法；

生命科學：DNA測序；活體檢測；

環境科學：環境監測；污染物分析；

材料科學：新材料，結構與性能；

藥物：天然藥物的有效成分與結構，構效關系研究；

4、儀器分析的特點靈敏度高選擇性高準確度高操作簡便，分析速度快，易于實現自動化樣品用量少價格一般來說比較昂貴5、儀器分析的發展趨勢常用的分析儀器圖片常用到的前處理儀器第二章紫外-可見分光光度法分析亞硝酸鹽測定方法及限量值

2010食品安全國家標準食品中亞硝酸鹽與硝酸鹽的測定.pdfGB2762-2005食品中污染物限量.pdf1、概述2、光的吸收原理3、紫外—可見分光光度計4、紫外—可見分光光度分析5、食品分析中的應用紫外—可見分光光度法是基于物質分子對200—780nm區域內光輻射的吸收而建立起來的分析方法。1、概述1）紫外—可見分光光度法分類光譜區域紫外分光光度法（200—380）可見分光光度法（380—780）檢測器不同目視比色法——人眼光電比色法——光電轉換器件（1）靈敏度高。

分光光度法測定物質的濃度下限一般可達10-5～10-6的微量組分。對固體試樣一般可測到10-7。如果對被測組分事先加以富集，靈敏度還可以提高1～2個數量級。（2)準確度高。

分光光度法的相對誤差為2～5%，其準確度雖不如化學分析法，但對微量成分來說，還是比較滿意的，因為在這種情況下，化學分析法不夠準確了，甚至無法進行測定。

2）紫外—可見分光光度法的特點（3)操作簡便，測定速度快，價格低廉。（4)應用廣泛。

幾乎所有的無機離子和有機化合物都可直接或間接地用分光光度法進行測定。如有機化學、生物化學、藥品分析、食品檢驗、醫藥衛生、環境保護、生命科學等領域。

2、光的吸收原理1）單色光和互補光

單色光：具有同一波長的光。很難獲得。復合光：含有多種波長的光。如，白光。互補光：如果把適當顏色的兩種光按一定強度比例混合，也可成為白光，這兩種顏色的光稱為互補光。2）物質對光的選擇性吸收

如果我們把具有不同顏色的各種物體放置在黑暗處，則什么顏色也看不到。可見物質呈現的顏色與光有著密切的關系，一種物質呈現何種顏色，是與光的組成和物質本身的結構有關的。對溶液來說，溶液呈現不同的顏色，是由于溶液中的質點（分子或離子）選擇性的吸收某種顏色的光所引起的。如果各種顏色的光透過程度相同，這種物質就是無色透明的。如果只讓一部分波長的光透過，其他波長的光被吸收，則溶液就呈現出透過光的顏色，也就是溶液呈現的是與它吸收的光成互補色的顏色。例如硫酸銅溶液因吸收了白光中的黃色光而呈藍色；高錳酸鉀溶液因吸收了白光中的綠色光而呈現紫紅色。3)物質的吸收光譜曲線任何一種溶液，對不同波長的光的吸收程度是不相等的。如果將不同波長的光依次通過固定濃度的某一溶液，測量該溶液對各種單色光的吸收程度，以波長為橫坐標，以吸光度為縱坐標可以得到一條曲線，叫做吸收光譜曲線或光吸收曲線。它清楚地描述了溶液對不同波長的光的吸收情況。將一固定濃度和厚度的溶液在不同波長的光下測定其吸光度，然后以波長對吸光度作圖，畫出的曲線即為該物質的吸收光譜曲線。波長400500600700800吸光度0.180.221.10.220.18例00.20.40.60.811.21.40200400600800100000.20.40.60.811.21.40200400600800100000.20.40.60.811.21.40200400600800100000.20.40.60.811.21.40200400600800100000.20.40.60.811.21.40200400600800100000.20.40.60.811.21.402004006008001000橫坐標表示吸收光的波長,用nm為單位。縱坐標表示吸收光的吸收強度，一般用A(吸光度)來表示。光譜曲線中最大吸收峰所對應的波長相當于躍遷時所吸收光線的波長稱為λmax。（1）在進行光度測量時，通常都是選取在λmax的波長處來測量，因為這時可得到最大的靈敏度。（2）不同濃度的同一溶液，其吸收曲線形狀相似，最大吸收波長也一樣。所不同的是吸收峰峰高隨濃度的增大而增高。（3）不同物質的吸收曲線，其形狀和最大吸收波長都各不相同。因此，可利用吸收曲線來作為物質定性分析的依據。4）光的吸收定律（1）朗伯—比爾定律

朗伯和比耳分別于1760年和1852年研究了光的吸收與有色溶液按液層的厚度及溶液濃度的定量關系，奠定了分光光度分析法的理論基礎。當一束平行單色光照射到一定濃度的均勻透明溶液時，光的一部分被介質吸收，一部分透過溶液、一部分被器皿的表面反射。如果入射光的強度為I0，吸收光的強度為Ia，透過光的強度為It，反射光的強度為Ir，則它們之間的關系為：I0＝Ir+Ia+It在分光光度測定中，盛溶液的比色皿都是采用相同質且的光學玻璃制成的，反射光的強度基本上是不變的其影響可以互相抵消，于是可以簡化為：

I0＝It+Ia溶液濃度液層厚度朗伯定律：反應吸光度與溶液厚度的關系。

A=k1·b比爾定律：反應吸光度與溶液濃度的關系。A=k2·c朗伯—比爾定律：當一束平行的單色光垂直照射到一均勻透明的稀溶液時，其吸光度與溶液濃度和液層厚度成正比。A=Kbc

A：吸光度；溶液對光的吸收程度；

b：液層厚度，cm；

c：溶液的摩爾濃度，mol·L-１；K：是比例常數，與入射光的波長、物質的

性質和溶液的溫度等因素有關。如果保持入射光的強度不變，則光吸收程度與溶液的濃度和液層的厚度有關。（2）吸收定律的適用性入射光為單色平行光首先應選擇比較好的單色器。此外還應將入射波長選定在待測物質的最大吸收波長且吸收曲線較平坦處。只適用于稀溶液。朗—比耳定律的假定：所有的吸光質點之間不發生相互作用；假定只有在稀溶液(c<10-2mol/L)時才基本符合。當溶液濃度c>10－2mol/L時，吸光質點間可能發生締合、解離等相互作用，直接影響了對光的吸收。3、紫外-可見分光光度計光源單色器樣品室檢測器顯示（1）光源

在整個紫外光區或可見光譜區可以發射連續光譜，具有足夠的輻射強度、較好的穩定性、較長的使用壽命。可見光區：鎢燈作為光源，其輻射波長范圍在320～2500nm。紫外區：氫、氘燈。發射185～400nm的連續光譜。1）基本組成

2）單色器將光源發射復合光分解成所需單色光的光學系統。3）樣品室樣品室放置各種類型的吸收池（比色皿）和相應的池架附件。吸收池主要有石英池和玻璃池兩種。在紫外區須采用石英池，可見區一般用玻璃池。比色皿使用注意事項：拿取比色皿時,只能用手指接觸兩側的毛玻璃,避免接觸光學面。凡含有腐蝕玻璃的物質的溶液不得長期盛放在比色皿中。不能將比色皿放在火焰或電爐上進行加熱或干燥箱內烘烤;。當發現比色皿里面被污染后，應用無水乙醇清洗，及時擦拭干凈。盛裝溶液時,高度為比色皿的2/3處即可,用完后立即清洗。

4）檢測器利用光電效應將透過吸收池的光信號變成可測的電信號，如：光電池、光電管、光電二極管或光電倍增管(目前常用)。5）結果顯示記錄系統檢流計、數字顯示、計算機進行儀器自動控制和結果處理2）分光光度計的類型（1）單光束分光光度計是指從光源中發出的光，經過單色器等一系列光學元件及吸收池后，最后照在檢測器上時始終為一束光。簡單，價廉，適于在給定波長處測量吸光度或透光度，一般不能作全波段光譜掃描，測定結果受光源強度波動的影響較大，要求光源和檢測器具有很高的穩定性。（2)雙光束分光光度計從光源中發出的光經過單色器后被一個旋轉的扇形反射鏡（即切光器）分為強度相等的兩束光，分別通過參比溶液和樣品溶液。兩束光在不同的時間交替地照在同一個檢測器上。消除光源不穩定引起的誤差、快速全波段掃描，特別適合于結構分析。（3)雙波長分光光度計與單波長分光光度計的主要區別在于采用雙單色器，以同時得到兩束波長不同的單色光。光源發出的光分為兩束，分別經過兩個可以自由轉動的光柵單色器，得到兩束具有不同波長的單色光。借切光器，使兩束光以一定的時間間隔交替通過同一吸收池而后到達檢測器。由檢測器顯示出在波長λ1和λ2的吸光度差值ΔA。ΔA與吸光物質c成正比。4、紫外—可見分光光度分析1）紅移與藍移

有機化合物的吸收譜帶常常因引入取代基或改變溶劑使最大吸收波長λmax和吸收強度發生變化:

λmax向長波方向移動稱為紅移，向短波方向移動稱為藍移。吸收強度增大或減小的現象分別稱為增色效應或減色效應。2）定量分析：基礎是朗伯-比耳定律（1）單組份樣品的分析：標準曲線法：

配制一系列不同含量的標準溶液，測定系列標準溶液的吸光度，作A-c曲線，即標準曲線，在相同條件下測定未知試樣的吸光度，從標準曲線上就可以找到與之對應的未知試樣的濃度。在測定樣品時，應按相同的方法制備待測試液（為了保證顯色條件一致，操作上一般是試樣與標樣同時顯色），在相同測量條件下測量試液的吸光度，然后在工作曲線上查出待測試液濃度。待測試液的濃度應在工作曲線線性范圍內，最好在工作曲線中部。比較法：

即將待測溶液與某一已知濃度的標樣溶液，

在相同的條件下，測各自的吸光度A樣和A標，建立朗伯-比爾定律，解方程求出未知樣品濃度與含量。（2）多組分樣品的同時測定若各組分的吸收曲線互不重疊，則可在各自最大吸收波長處分別進行測定。這本質上與單組分測定沒有區別。若各組分的吸收曲線互有重疊，則可根據吸光度的加合性求解聯立方程組得出各組分的含量。

Aλ1=εaλ1bca

＋εbλ1bcb

Aλ2=εaλ2bca

＋εbλ2bcb

例為測定含A和B兩種有色物質中A和B的濃度，先以純A物質作工作曲線，求得A在λ1和λ2時εA1=4800和εA2=700;再以純B物質作工作曲線,求得εA1=800和εA2=4200。對試液進行測定，得A1=0.580和A2=1.10。求試液中A和B的濃度。上述測定時均用1cm比色皿。解：b=1cA=7.94×10-5mol·L-1；cB=2.48×10-4mol·L-1。解方程組得：0.580=4800bcA＋800bcB

1.10=700bcA

＋4200bcB

Aλ1=εA1bcA＋εB1bcB

Aλ2=εA2bcA

＋εB2bcB

（3）雙波長分光光度法

不需空白溶液作參比；但需要兩個單色器獲得兩束單色光（λ1和λ2）；以參比波長λ1處的吸光度Aλ1作為參比，來消除干擾。在分析渾濁或背景吸收較大的復雜試樣時顯示出很大的優越性。靈敏度、選擇性、測量精密度等方面都比單波長法有所提高。

ΔA

＝Aλ2－Aλ1

＝(ελ2－ελ1)bc

兩波長處測得的吸光度差值ΔA與待測組分濃度成正比。ελ1和ελ2分別表示待測組分在λ1和λ2處的摩爾吸光系數。

5、食品分析中的應用酸奶中維生素A的測定水果汁中果糖的測定番茄紅素的測定大豆總異黃酮含量的測定食品中咖啡因的測定食品中甜蜜素的測定食品中硝酸鹽的測定面粉中過氧化苯甲酰的測定食品中防腐劑苯甲酸的測定發酵食品中黃曲霉毒素含量的測定實驗：亞硝酸鹽的測定1、原理：

亞硝酸鹽采用鹽酸萘乙二胺法測定，試樣經沉淀蛋白質、除去脂肪后，在弱酸條件下亞硝酸鹽與對氨基苯磺酸重氮化后，再與鹽酸萘乙二胺偶合形成紫紅色燃料，測定亞硝酸鹽含量。2、操作1）稱取2.5ｇ制成勻漿的試樣經一定的樣品前處理（略）得樣品備用液（定容到了250mL容量瓶中）。2）建立標準曲線

亞硝酸鈉標