食品分析第二章-光谱及色谱分析讲解
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其中κ——比例常数
假设待测组分的浓度很低，且其他参数不变， 此时荧光信号直接正比于待测组分浓度
四、红外光谱和拉曼光谱
红外光谱和拉曼光谱都属于分子振动光谱。 （一）红外光谱 1、概述
红外光谱是固体或液体或气体对不同 频率的红外辐射吸收形成的光谱。
2、红外光谱的基本原理
第二章 光谱及色谱分析
一、光谱产生的原理
室温下物质主要处在它们的电子能级和振动能级的 基态。当不同能量的电磁波照射物质时，物质的分子或原 子吸收一定波长的电磁波后从基态跃迁到激发态，然后这 些激发态通过在各个方向上以相同的或较低的频率发射出 所吸收的辐射，或者通过“无辐射”弛豫释放能量，一般 在10-8s左右回到基态。
以透光率对波长的函数作图，即得到所需样品的光 谱图，可以通过透射率进行定量和定性分析，但透 光率并不直接正比于样品溶液中有吸收的待测组分 浓度，而是吸收带的强度（吸光度）正比于吸收池 中光照部分吸光质点的数目。
吸光度A：
A
lg
T
lg
I0 I
Lamder-Beer定律：A bc
A正比于光[吸收池厚度b(cm)]、溶液浓度
物质会发射出各种颜色和不同强度的可见 光，而当紫外线停止照射时，所发射的光 线也随之很快地消失，这种光线称为荧光。
2、荧光光谱分析
➢ 荧光光谱法的灵敏度比一般的吸收光谱法高1-3个 数量级，所测得的信号是待测组分由激发电子弛 豫到其对应的基态时发射的电磁辐射。
➢ 激发和钝化过程是同时发生的。对每个单一分子 体系，都有一个供样品激发的最佳波长和另一个 用于检测荧光发射的更长的波长。用于激发和发 射的波长取决于待测体系的结构和化学性质。
6、仪器误差对吸光度测定精密度的影响
（1）仪器误差：仪器噪声。 （2）在极高或极低的透光率范围内测定的误
差较大，通常选用中间值的透光率测定。 （3）一般分光光度计上定量测定的最佳吸光
度范围为0.2-0.8（或透光率15%-65%）。 通常待测样品的吸光度应在小于1.0取值。
三、荧光光谱
1、概述 当紫外线照射到某些物质的时候，这些
➢ 荧光仪和荧光分光光度计中包含两个波长选择器： 一个用于激发光束；另一个用于发射光束。
➢ 当激发态的物质与气体分子碰撞时可产生荧光猝 灭现象。
荧光束辐射能(PF): PF (P0 P)
其中：PF:荧光比色池产生的光束的辐射能； φ：荧光量子效率或量子产率（等于荧光物
质吸收辐射后所发射的荧光的光子总量与吸收激 发光的光子总数的比值）；
（2）滤光片
在光度计中，用一个或
多个干涉滤光片代替贵重的 单色器元件，使得系统适合 于在指定波长下的特定应用。
图2-4是典型的光纤光度 计的实验装置，适用于可见 光范围，不需要将样品装入 吸收池再放入光度计，而是 将光度计放在样品中，进行 原位样品测量。
4、操作条件
（1）样品制备 ➢样品需要有代表性 ➢为了防止由于浑浊溶液的光散射所产生的
都能进行测定 ➢能定性或定量测定大部分有机化合物； ➢仪器价格便宜； ➢操作简单快速。
2、基本原理
通过测定吸收池中溶液对某个波长范围 单色光的吸收强度，可以获得紫外-可见吸 收光谱。实际的波长范围是百度文库90-400nm(紫 外区)和400-780nm(可见光区)。
透射比（透光率）T：
T I I溶液 I0 I溶质
二、紫外-可见吸收光谱
1、概述
紫外-可见吸收光谱（ultraviolet-visible absorption spectra)是分子吸收紫外-可见光区10-800nm的电磁波而产 生的吸收光谱，简称紫外光谱（UV）。
其中10-190nm为原紫外区（真空紫外区），190400nm为近紫外区（石英紫外区），400-800nm可见光区。
分子中价电子经紫外或可见光照射时，电子从低能级 跃迁到高能级，此时电子就吸收了相应波长的光，这样产 生的吸收光谱叫紫外光谱。
可以跃迁的电子有：电子, 电子和n电子。跃 迁的类型有： *, n *, *, n *。
*，对应10-190nm的远紫外区； n *, *, n *，对应190nm以上的近紫外区和可见光
c(mol/L)以及摩尔吸光系数ε[L/(mol·cm)]。
对于给定的体系，在低浓度(c≤0.1mol/L)时，
A和样品浓度之间存在线性关系。但在高浓度时， 由于样品内分子间距离变小，其相互作用增强并
影响电荷分布，这种分子间的微扰明显地影响待 测组分捕获特定波长的能力， ε可能发生变化， 使之偏离线性工作曲线。
3、仪器
（1）光度计
单道系统：仅用一个检测器，单色器缓慢扫描通过光谱时， 它依次测量每一个分辨单元的强度。高分辨率时对应较窄 的狭缝，200-400nm用氘灯，400nm以上用钨灯。
多道系统：阵列检测器（n个硅二极管），所有强度的光谱 被同时测量，测量时间减小至1/n，信噪比增加 n 倍。 不需要窄的狭缝，200-800nm均使用氘灯。
P0：入射光束的辐射能； P：投射出的光束的辐射能。
量子产率φ对任何一个给定系统都是定值。
P P010 -bc
其中：ε——摩尔吸光系数，L/(mol·cm);
b——光程，cm;
c——待测组分的浓度，mol/L。
当待测组分的浓度很低时，εbc<0.01，PF可写为：
PF 2.303 P0bc
进一步归类为：PF P0c
“吸收”，有必要先对溶液进行澄清处理。 ➢参比池溶剂的选择 （2）分析操作 ➢确定比色池
（3）测定波长的选择
最好选择在待测组 分的最大吸收波长处测 定，因为此处吸光度值 不随波长变化，且灵敏 度高，更符合LamderBeer定律。
5、标准曲线
根据标准曲线可确定待测组分的浓度与吸光度 之间的关系，标准溶液最好采用与待测样品相同 的试剂同时制备。
区； 常见的紫外谱图波长范围为200-400nm。
既然一般的紫外光谱是指近紫外区，即 200-400nm， 那么就只能观察 *和 n *跃迁。也就是说紫 外光谱只适用于分析分子中具有不饱和结构的化合物。
紫外-可见吸收光谱的特点
➢测量灵敏度和准确度高； ➢应用范围广； ➢对多种金属元素和非金属元素及其化合物
假设待测组分的浓度很低，且其他参数不变， 此时荧光信号直接正比于待测组分浓度
四、红外光谱和拉曼光谱
红外光谱和拉曼光谱都属于分子振动光谱。 （一）红外光谱 1、概述
红外光谱是固体或液体或气体对不同 频率的红外辐射吸收形成的光谱。
2、红外光谱的基本原理
第二章 光谱及色谱分析
一、光谱产生的原理
室温下物质主要处在它们的电子能级和振动能级的 基态。当不同能量的电磁波照射物质时，物质的分子或原 子吸收一定波长的电磁波后从基态跃迁到激发态，然后这 些激发态通过在各个方向上以相同的或较低的频率发射出 所吸收的辐射，或者通过“无辐射”弛豫释放能量，一般 在10-8s左右回到基态。
以透光率对波长的函数作图，即得到所需样品的光 谱图，可以通过透射率进行定量和定性分析，但透 光率并不直接正比于样品溶液中有吸收的待测组分 浓度，而是吸收带的强度（吸光度）正比于吸收池 中光照部分吸光质点的数目。
吸光度A：
A
lg
T
lg
I0 I
Lamder-Beer定律：A bc
A正比于光[吸收池厚度b(cm)]、溶液浓度
物质会发射出各种颜色和不同强度的可见 光，而当紫外线停止照射时，所发射的光 线也随之很快地消失，这种光线称为荧光。
2、荧光光谱分析
➢ 荧光光谱法的灵敏度比一般的吸收光谱法高1-3个 数量级，所测得的信号是待测组分由激发电子弛 豫到其对应的基态时发射的电磁辐射。
➢ 激发和钝化过程是同时发生的。对每个单一分子 体系，都有一个供样品激发的最佳波长和另一个 用于检测荧光发射的更长的波长。用于激发和发 射的波长取决于待测体系的结构和化学性质。
6、仪器误差对吸光度测定精密度的影响
（1）仪器误差：仪器噪声。 （2）在极高或极低的透光率范围内测定的误
差较大，通常选用中间值的透光率测定。 （3）一般分光光度计上定量测定的最佳吸光
度范围为0.2-0.8（或透光率15%-65%）。 通常待测样品的吸光度应在小于1.0取值。
三、荧光光谱
1、概述 当紫外线照射到某些物质的时候，这些
➢ 荧光仪和荧光分光光度计中包含两个波长选择器： 一个用于激发光束；另一个用于发射光束。
➢ 当激发态的物质与气体分子碰撞时可产生荧光猝 灭现象。
荧光束辐射能(PF): PF (P0 P)
其中：PF:荧光比色池产生的光束的辐射能； φ：荧光量子效率或量子产率（等于荧光物
质吸收辐射后所发射的荧光的光子总量与吸收激 发光的光子总数的比值）；
（2）滤光片
在光度计中，用一个或
多个干涉滤光片代替贵重的 单色器元件，使得系统适合 于在指定波长下的特定应用。
图2-4是典型的光纤光度 计的实验装置，适用于可见 光范围，不需要将样品装入 吸收池再放入光度计，而是 将光度计放在样品中，进行 原位样品测量。
4、操作条件
（1）样品制备 ➢样品需要有代表性 ➢为了防止由于浑浊溶液的光散射所产生的
都能进行测定 ➢能定性或定量测定大部分有机化合物； ➢仪器价格便宜； ➢操作简单快速。
2、基本原理
通过测定吸收池中溶液对某个波长范围 单色光的吸收强度，可以获得紫外-可见吸 收光谱。实际的波长范围是百度文库90-400nm(紫 外区)和400-780nm(可见光区)。
透射比（透光率）T：
T I I溶液 I0 I溶质
二、紫外-可见吸收光谱
1、概述
紫外-可见吸收光谱（ultraviolet-visible absorption spectra)是分子吸收紫外-可见光区10-800nm的电磁波而产 生的吸收光谱，简称紫外光谱（UV）。
其中10-190nm为原紫外区（真空紫外区），190400nm为近紫外区（石英紫外区），400-800nm可见光区。
分子中价电子经紫外或可见光照射时，电子从低能级 跃迁到高能级，此时电子就吸收了相应波长的光，这样产 生的吸收光谱叫紫外光谱。
可以跃迁的电子有：电子, 电子和n电子。跃 迁的类型有： *, n *, *, n *。
*，对应10-190nm的远紫外区； n *, *, n *，对应190nm以上的近紫外区和可见光
c(mol/L)以及摩尔吸光系数ε[L/(mol·cm)]。
对于给定的体系，在低浓度(c≤0.1mol/L)时，
A和样品浓度之间存在线性关系。但在高浓度时， 由于样品内分子间距离变小，其相互作用增强并
影响电荷分布，这种分子间的微扰明显地影响待 测组分捕获特定波长的能力， ε可能发生变化， 使之偏离线性工作曲线。
3、仪器
（1）光度计
单道系统：仅用一个检测器，单色器缓慢扫描通过光谱时， 它依次测量每一个分辨单元的强度。高分辨率时对应较窄 的狭缝，200-400nm用氘灯，400nm以上用钨灯。
多道系统：阵列检测器（n个硅二极管），所有强度的光谱 被同时测量，测量时间减小至1/n，信噪比增加 n 倍。 不需要窄的狭缝，200-800nm均使用氘灯。
P0：入射光束的辐射能； P：投射出的光束的辐射能。
量子产率φ对任何一个给定系统都是定值。
P P010 -bc
其中：ε——摩尔吸光系数，L/(mol·cm);
b——光程，cm;
c——待测组分的浓度，mol/L。
当待测组分的浓度很低时，εbc<0.01，PF可写为：
PF 2.303 P0bc
进一步归类为：PF P0c
“吸收”，有必要先对溶液进行澄清处理。 ➢参比池溶剂的选择 （2）分析操作 ➢确定比色池
（3）测定波长的选择
最好选择在待测组 分的最大吸收波长处测 定，因为此处吸光度值 不随波长变化，且灵敏 度高，更符合LamderBeer定律。
5、标准曲线
根据标准曲线可确定待测组分的浓度与吸光度 之间的关系，标准溶液最好采用与待测样品相同 的试剂同时制备。
区； 常见的紫外谱图波长范围为200-400nm。
既然一般的紫外光谱是指近紫外区，即 200-400nm， 那么就只能观察 *和 n *跃迁。也就是说紫 外光谱只适用于分析分子中具有不饱和结构的化合物。
紫外-可见吸收光谱的特点
➢测量灵敏度和准确度高； ➢应用范围广； ➢对多种金属元素和非金属元素及其化合物