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    .. 仪器设备

    研究定量分析和定性分析的方法

    发布日期: 2017-06-30
    浏览次数: 90

            众所周知,紫外可见分光光度计是一种应用很广的分析仪器。当前它已成为全世界历史最悠久、使用最多、覆盖面最广的分析仪器。它的应用领域非常广泛,已是制药、医疗卫生、化学化工、环保、地质、机械、冶金、石油、食品、商检、生命科学、材料科学、计量科学、农业科学、林业科学、渔业科学等领域中的科研、 教学、生产工作中,使用最多的分析仪器。它的应用主要有定性分析、纯度检查、 参与结构分析、参与定性分析、氢键强度的测定、络合物组成及稳定常数的测定、 反应动力学研究等,特别在有机分析中应用非常广泛。本节将对紫外可见分光光度计在定量分析、定性分析、纯度检查、结构分析等方面的应用,作一简单讨论。 
     
    一、定量分析方法 
     
    定量分析是紫外可见分光光度计应用中的最主要用途。本节简要介绍7种定量分析方法,及其具体应用实例。 
     
    (1) 绝对法目前,绝对法是紫外可见分光光度计诸多分析方法中使用最多的种方法。这是一种以比耳定律A=εbc为基础的分析方法。某一物质在一定波长下的ε值是一个常数,石英比色皿的光程是已知的,也是一个常数。因此,可用紫外可见分光光度计在λmax波长处,测定样品溶液的吸光度值A。然后,根据比耳定律c = A/(εb),则可求得该样品溶液的含量或浓度。 
     
    (2) 标准法在选定的波长处,在相同的测试条件下,分别测试标准样品溶液c标和被测试样品溶液〔样的吸光度A标和A样。然后,按下式求得样品溶液的浓度或含量。 
     
     
     
    (3)比吸收系数法在药物分析中,经常采用比吸收系数法。其原理如下式所描述: 
     
     
     
    式中,为标准物质的比吸收系数,可通过实际测试得到,或从有关手册中查到;为被测样品的碑吸收系数。 
     
    例如,纯痢特灵的A(367nm) = 746,在相同的测试条件下,测定浓度为0.001%的痢特灵样品的吸光度值为A=0.739,得出=739.则样品中有写灵的含量为:(739/746) X100%=99.06% 
     
    比吸收系数法多用于测定样品溶液的浓度。但是,根据比耳定律,被测试样溶液的浓度与吸光度应呈直线关系,而在实际测试中如果试样的浓度较高现实际测量到的吸光度值偏离线性关系。这种离比耳定律的原因,是由于紫外线可见分光光度计的杂散光、噪声、基线平直度和光谱带宽以及试样的前处理、玄年的化学平衡等所引起的。因此,一般情况下,不采用这种方法。 
     
    (4) 标准曲线法紫外可见分光光度计最常用的定量分析方法是标准曲线法。 首先,用标准物质配制一定浓度的溶液,然后,将该溶液配制成一系列的标准溶液。在一定波长下,测试每个标准溶液的吸光度,以吸光度值为纵坐标标准溶液 对应的浓度值为横坐标,绘制标准曲线。最后,将样品溶液按标准曲线绘制程序测得吸光度值,在标准曲线上查出样品溶液对应的浓度或含量: 
     
    所配制的标准溶液的吸光度在0.11.5范围内.吸收测定的锖密度可达0.5%。当摩尔吸收系数ε105L/(mol.cm)、光程为1cm、浓度为1X10-61.5X10-5mol/L时,即可得到0.11.5范围内的吸光度。再低一点的浓度也能检测出来,但主要取决于仪器的噪声。有时因为仪器的噪声限制,样品过稀时测量的准确度和重复性都很差。还要注意的是,分析测试的上限也不能千篇一律的定为1.5。因为杂散光的限制有的紫外可见分光光度计仪器的检测上限达不到A=1.5, 而有的仪器(如TU-1901等)A可以超过1.5,有的甚至可达A=3以上。 综上所述,紫外可见分光光度计的最低检测浓度不但与摩尔吸收系数有关,而且与仪器的噪声、光谱带宽等有关;而紫外可见分光光度计的最高检测浓度,也不但与摩尔吸收系数有关,而且与仪器的杂散光、光谱带宽等有关;因此,使用者要特别注意对紫外可见分光光度计的杂散光噪声(基线平直度)、光谱带宽等的选择。 
     
    (5) 最小二乘法最小二乘法实际上也就是回归方程法。因为,分光光度法中试样的吸光度A与试样的浓度c之间的关系可用一条直线来描述。即c=aA+b(ab为常数)。 
     
    因为篇幅所限,再加最小二乘法的适用范围并不普遍,所以本书不对最小二乘法作详细讨论。但提出应用最小二乘法(回归法)时,应注意两点: 
     
    回归方程是在特定条件下求得的,不能随便套用; 
     
    分光光度法中试样的吸光度A与试样的浓度c之间的关系,应建立在回归方程中的取值范围内,否则,不能随便外推。 
     
    (6) 解联立方程法解联立方程法只适用于两个以上、在紫外区吸收峰互不重叠组分的测定,也不是常用的方法。本书也不作详细讨论。 
     
    (7) 示差分光光度法示差分光光度法也不是紫外可见分光光度计应用中常用的方法。本书也不作详细讨论但应注意三点: 
     
    示差分光光度法中最重要的是选择适当浓度的参比溶液,参比溶液越接近样品溶液,则测定的结果就越准确; 
     
    示差分光光度法解决了普通分光光度法中不适用的高含量或痕量物质的分析问题; 
     
    示差分光光度法要求紫外可见分光光度计的稳定性好、灵敏度高(噪声小、 杂散光小)。 
     
    二、定性分析方法 
     
    一般来讲,一台紫外可见分光光度计很难或不可能用来作定性分析(结构极其简单的物质除外)。如果要对某些比较复杂的未知物质进行定性,除紫外可见分光光度计外, 必须要有红外、质谱、色谱,甚至波谱等仪器才能解决问题。但对特定的物质,是可以利用紫外吸收光谱的数据定性的。有时还可以用标准物质等来作定性分析。 
     
    (1) 利用紫外吸收光谱的数据定性如果未知物的紫外吸收光谱的最大吸收峰波长Amax、最小吸收峰波Amin、最大摩尔吸光系数emax,以及吸收峰的数目、位置、拐点与标准光谱数据完全一致,就可以认为是同一种化合物。但是,如果未知物的紫外吸收光谱的峰较多、结构比较复杂,那么只用一台紫外可见分光光度计是不能作定性分析的。必须还要有色谱、红外、质谱、波谱多种仪器联合使用,才能作物质的定性分析。 
     
    (2) 利用标准物质定性对比较复杂的样品,一台紫外可见分光光度计是不能作定性分析的。但是,比耳定律A=εbc又可写成lgA=lgε+lgbc。因为bc只影响物质对光吸收的强度,并不改变吸收光谱的形状所以,我们对同一化合物来讲, IgAlgε为纵坐标,波长为横坐标绘制的吸收光谱图的形状应该是一致的。因此,在相同条件下,测定未知物的吸收光谱,与所推断化合物的真实标准物的吸收光谱直接比较,就可初步定性。 
     
    如果两吸收光谱的形状和吸收峰的数目、位置、拐点等完全一致,就可初步判定未知物与标准物是同一种物质。但是要注意,物质不同但光谱相似的特殊情况; 如十甲基联苯与联苯、联菲与菲、联萘与萘等,由于杂质的存在都有aβ不饱和酮,而紫外吸收光谱类似。 
     
    (3) 用紫外吸收光谱的波长位置,初步判断有机化合物的生色基团例如,如果发现在210250nm有强吸收峰,则可能有双键并处在共轭状态;在260nm 300nm330mn有高强度的吸收带,表示有35个共轭单位;如果在270300nm 有弱吸收(ε=10100),表示有羟基的存在;在250300nm有中强度吸收(ε= 100010000),表示有苯环的特征等。 
     
    因为分子对紫外光的吸收只是分子生色基团和助色基团的特征,而不是整个分子的特征。所以,只靠一个紫外光谱来确定一个未知物的结构,或确定一个未知物的官能团是不现实的。还要配合红i外光谱、质谱、核磁共振波谱,以及其他方法的联合鉴定才能最后得出可靠结论。 
     
    某些分子的生色基团和共轭效应

     

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