仪器分析-UV-vis

《仪器分析》

华中农业大学食品科技学院仪器分析教研室( 刘晓宇)

仪器分析是食品科学与工程专业和食品安全专业的基础课程之一，是测定物质的化学组成、含量、状态和进行科学研究与质量监控的重要手段。课程内容既有成分分析又有结构分析，既有无机分析又有有机分析。它是从事化学、生物、地质、食品分析等学科工作人员的基础知识。

通过本课程的学习，使学生能基本掌握常用仪器分析方法，初步具有应用此类方法解决相应问题的能力。

常用仪器分析方法是：原子发射光谱法、原子吸收光谱法、紫外-可见吸收光谱法、红外吸收光谱法、核磁共振波谱法、、色谱法、质谱法等。通过本课程的学习，学生对这些方法的原理、仪器结构及其应用要有基本的理解。

具体的要求可归纳为：

1．理解各分析方法的原理。如定性、定量分析的依据，有关的定律、公式及其应用。

2．知道有关仪器的结构。如仪器由几部分组成，有哪些重要部件，简单工作过程。

3．了解各方法的特点、应用范围及局限性，能根据实际问题，选择合适的方法。

4．掌握各方法的分析步骤和数据处理。了解各方法对样品的要求与样品的处理，实验条件的选择，基本数据的运用，分析数据的处理。

第一章绪论

授课主要内容

第一节仪器分析简介

一、仪器分析和化学分析

分析化学(a n a l y t i c a l c h e m i s t r y)是研究物质化学组成的测量和表征的科学。主要任务是鉴定物质的化学组成、结构和测量有关组分的含量。是研究物质及其变化的重要方法。

•化学分析：以物质的化学反应为基础的分析方法。

•仪器分析（物理物化分析）：以物质的物理和物理化学性质(光、电、热、磁等)为基础的分析方法这类分析方法一般要依靠仪器来完成，故习惯上称为仪器分析。

二、仪器分析方法的分类

（一）光学分析法(spectroscopic analysis)

以物质的光学性质（吸收，发射，散射，衍射）为基础的仪器分析方法。

包括原子吸收光谱法、原子发射光谱法、紫外-可见吸收光谱法、红外光谱法、核磁共振波谱法等。(二)电分析(electrical analysis)：

电流分析，电位分析，电导分析，电重量分析,库仑法，伏安法。

（三）色谱分析(chromatography analysis) ：

气相色谱法，液相色谱法

（四）其它仪器分析方法(other analysis)：

1. 质谱法

2. 热分析法包括热重法、差热分析法、示差扫描量热法等。

3. 电子显微镜，超速离心机，放射性技术等。

三、仪器分析的特点

多学科交叉

(1)仪器分析法具有很强的检测能力

绝对检出限可达微克、纳克、皮克、甚至飞克数量级。

(2)仪器分析法的取样量较少。

可用于微量分析（0.1~10mg或0.01~1mL)和超微量分析（<0.1mg或<0.01mL)

(3)仪器分析具有很高的分析效率

(4)仪器分析法具有更广泛的用途

可用于成分分析，价态、状态及结构分析，在线分析等。而化学分析一般只能用于离线的成分分析。

(5)仪器分析的仪器设备比较复杂，价格比较昂贵。

四、仪器分析在生产实践及科学研究中的作用

1. 应用于传统领域：医药、食品、商检、公安、国防、材料、能源、环保等

2. 应用于前沿领域

例：遗传研究仪器确定DNA双螺旋结构

生命科学研究利用核磁共振、质谱确定蛋白质等大分子结构

五、仪器分析的发展历史及发展趋势

发展历史：

第一阶段：起始于20世纪初，这正是分析化学的第一次变革时期。

第二阶段：20世纪40年代后，物理学和电子学的发展，促进了各种仪器分析方法的迅

速建立，仪器分析成为分析化学中的重要支柱。并形成了第二次变革。

第三阶段：20世纪70年代后，是仪器分析日新月异发展的时期。也是分析化学的第三

次变革时期。

与分析仪器发明相关的诺贝尔奖获得者

The m en awarded the Nobel prize relating to invention of analytical instrum ent 获奖时间获奖者姓名获奖内容

1907 M ichelson, et al 首次制造精密光谱仪器

1922 Aston, et al 发明质谱测定同位素

1923 Pregl, et al 发明有机物微量分析

1930 Ram an, et al 发现拉曼效应

1944 Rabi, et al 用共振方法记录原子核磁性

1948 Tiselius, et al 用电泳法发现血浆蛋白性质

1952 Bloch, et al 发展核磁共振精细测量法

1952 M artin, et al 发明分配色谱

1959 Heyrovsky, et al 发明极谱法

1981 Siegbahn, et al 发明高分辨电子光谱法

1986 Bloem bergen, et al 发展激光光谱学

1986 Bining, et al 创制扫描隧道显微镜

1991 Ernst, et al 发展高分辨核磁共振方法

发展趋势：

1.计算机技术在仪器分析中更广泛地应用，分析仪器实现了自动化。

2.不同仪器分析方法联用，提高了仪器分析的功能。

3.新型仪器更加微型化，智能化。

落地式—台式—移动式—便携式—手提式— Lab-on-a-Chip(芯片实验室)

第二节定量分析方法的评价指标

•灵敏度：物质单位浓度或单位质量的变化引起响应信号值变化的程度，称为方法的灵

敏度，用S表示。

•精密度：是指使用同一方法，对同一试样进行多次测定所得测定结果的一致程度。

精密度用测定结果的标准偏差 s或相对标准偏差(s r )量度。

•准确度: 试样含量的测定值与试样含量的真实值（或标准值）相符合的程度称为准确

度。

•检出限：某一分析方法可以检出被测物质的最小浓度或最小质量，称为该方法对该物

质的检出限。以浓度表示的称为相对检出限，以质量表示的称为绝对检出限。