近红外分光光度法
近红外分光光度法指导原则
一、概述
近红外（Near Infrared，简称NIR）光是指介于可见光与中红外之间的电磁波，谱区范围是780~2526 nm (12820~3959cm-1)，通常又将此波长范围划分为近红外短波区（780~1100 nm）和近红外长波区（1100~2526 nm）。与中红外相比，该区域主要是O-H、N-H、C-H和S-H等含氢基团振动光谱的倍频及合频吸收，谱带宽，重叠较严重，而且吸收信号弱，信息解析复杂，所以尽管该谱区被发现较早，但其分析价值一直未能得到足够的重视。近年来，由于计算机与化学计量学软件的发展，特别是化学计量学的深入研究和广发应用，使NIR光谱分析技术成为发展最快、最引人注目的光谱分析技术。与传统的分析方法比较，NIR光谱分析技术拥有分析速度快、多指标同时测定、样品无损等许多独到之处。
与其它分析方法一样，NIR光谱分析方法也存在不足之处。首先，它是一种间接的分析技术，需要通过收集大量具有代表性的标准样品，通过已有的标准分析方法测出准确的参考数据，再运用化学计量学软件建立校正模型，才能预测未知样品的相关信息。建立可靠的校正模型是NIR光谱分析技术实现成功分析的关键，而模型的建立需耗用大量的人力、物力和财力。其次，由于NIR 谱区为分子倍频与合频的振动光谱，信号弱，谱峰重叠严重，所以目前还仅能用于常量分析，被测定组分的含量一般应大于0.1%。此外，在进行NIR光谱分析时，应考虑样品的特征、分析实验的设计及数据处理等多方面的问题，才能获得准确的分析结果，这就需要在样品NIR光谱扫描条件的选择、标准分析方法的建立以及建模方法的优化等方面进行研究。
二、仪器相关背景
（一）仪器
NIR光谱仪的记录波长范围为780~2526 nm (12820~3959cm-1)。NIR光谱仪按样品测定方式分为透射和反射两种类型。仪器由光源、单色器（或干涉仪）、检测器、数据处理系统等组成。常用的单色器有棱镜型、光栅型、声光可调型
和傅立叶变换型。高强度的光源石英壳钨灯，如石英卤素钨灯光源较为稳定。检测器常用的材料有硅、硫化铅、砷化铟、铟镓、汞镉碲和氘代硫酸三甘肽。常规的普通样品池、光纤探头、液体透射池、积分球是一些常用的采样装置。需根据供试品的类型选择合适的检测器和采样系统。
（二）仪器性能指标的控制
1．波长
使用在780~2526 nm (12820~3959cm-1)范围内具有特征吸收的合适的标准
物质（例如含镝、钬、铒等稀土氧化物）进行波长的校验，在校验的波长范围内至少需检查三个波长。对于傅立叶变换型的仪器，可以使用一个已被证明过的标准物质的狭窄谱线进行验证。
可接受的波长不确定度为：1200nm±1nm (8300 cm-1±8 cm-1), 1600 nm± 1nm (6250 cm-1±4 cm-1), 2000 nm± 1.5nm (5000 cm-1±4 cm-1)。
2．光学线性度
用一组透光率或反射率已知的标准物质检查光谱仪的线性。使用标准物质检查仪器相应值的稳定性。
3．仪器的分辨率
NIR光谱仪的分辨率是指仪器对于紧密相邻的峰可以分辨的最小波长间隔，表示仪器实际分开相邻两峰的能力，它是最重要的仪器指标之一，也是仪器质量的综合反映。
仪器的分辨率主要取决于仪器分光系统的性能，对于色散型仪器而言，其分辨率取决于分光后狭缝截取的波段精度，狭缝越小截取的波段越窄，分辨率越高。但随之而来的是能量急剧下降，灵敏度不断降低，为了兼顾检出灵敏度，就不能让狭缝无限制的缩小来提高分辨率，因此，要让色散型的仪器分辨率达到0.1 cm-1，又能得到一张质量良好的谱图是很困难的事。而对于傅立叶变换型的NIR光谱仪有多路通过的特点，无狭缝的限制，仪器的分辨率仅仅取决于干涉采样数据点的多少，即取决于动镜移动的距离，而动镜的移动由激光控制，因此较易获得高质量、高分辨的近红外光谱图。
4．波长准确度
波长的准确度是指仪器所显示的波长值和分光系统实际输出单色光的波长值之间相符的程度。波长准确度可用波长误差，即上述两值之差来表示。保证波长准确度是NIR仪器能够准确测试样品的前提，是保证分析结果准确的前提。近红外分析结果是通过用已知化学值的标准样品的建立的模型来分析待测样品，如果波长准确度不能保证，整组数据就会因波长的移动（即X轴发生了平移）而使每个数据产生偏差，造成分析结果的误差。同时，模型传递也会受到影响。波长准确度主要取决于光学系统的结构，此外还受到温度的影响。傅立叶变换NIR光谱仪因内部装有波长校正系统，仪器的光学结构简单，干涉仪只有一个动镜是运动部件，且运动速度又受到高稳定的氦－氖干涉系统的监视，加之在傅立叶变换型仪器中使用了单色性能极好的氦－氖干涉系统作为采样标尺，因此测量的重复性和准确度都非常高。而色散型仪器和滤光片型的仪器需要使用已知波长且性质稳定的标准物质经常进行校正，因此波长准确度较低。
5．波长精密度
波长精密度又被称为波长重复性，是指对同一样品进行多次扫描，光谱峰位置间的差异程度或重复性，通常用多次测量某一谱峰所得波长的标准差来表示。波长精密度是体现仪器稳定的一个重要指标，取决于光学系统的结构，与波长准确度一样，也会影响分析结果的准确性。仪器的光学系统可动部件越少，则仪器的波长精密度越高。
6．信噪比
信噪比就是样品吸光度与仪器吸光度噪声的比值。仪器吸光度噪声是指在一定的测试条件下，在确定的波长范围内对样品进行多次测量，得到光谱吸光度的标准差，仪器的噪声只取决于仪器光源的稳定性、电子系统的噪声、检测器产生的噪音以及环境产生的噪声，比如电子系统设计不良、仪器接地不良、外界电磁干扰等因素都会使仪器的噪声增大。信噪比是NIR光谱仪非常重要的指标之一，直接影响分析结果的准确度和精确度。因为NIR光谱分析是一种弱信号的提取技术，在一个很强的背景信号下提取出相对较弱的有用信息，得到分析结果，所以信噪比显得尤为重要。一般测试信噪比的方法分为两种，一种
是峰－峰值，另一种是均方根值（RMS），其中峰－峰值更能客观地反映出信噪比。
7．杂散光强度
杂散光是指分析光以外被检测器接收的光，主要是由于光学器件表面的缺陷、光学系统设计不良以及机械零件表面处理不佳等因素引起的，尤其是色散型NIR光谱仪器的设计中，杂散光的控制非常关键，往往是导致仪器测量出现非线性的主要原因。杂散光对分析测量的影响在分析高吸光度样品时更为明显。抗杂散光能力越强，仪器的灵敏度越高。傅立叶变换型NIR光谱仪检测器上检测到的信号，不是光的实际信号，而是按照f=2vυ（其中f－调制频率；v－动镜移动速度；υ－波数），故外界高杂散光不会干扰检测，可当作直流分量处理。一般情况下，傅立叶变换型仪器的杂散光信号可以忽略不计，同时其优秀的抗干扰能力也保证了它有良好灵敏度和高的信噪比。只有在考察光栅型仪器时才需要考虑这个指标。
8．软件功能以及数据处理能力
软件是现代NIR光谱仪器的主要组成部分，软件一般有光谱采集软件和化学计量学处理软件两部分组成。不同公司的软件差异较大。光谱化学计量学软件一般由谱图的预处理、定性或定量校正模型的建立和未知样品的预测三大部分组成。有些公司的软件的智能化程度较高，可以推荐最佳波段、最优主成分数等指标，适于初学者或经验丰富者使用；有些软件的智能化程度则差些，仅适合经验较为丰富者使用。
（三）采样原理与技术
NIR分析的采样技术具有相当大的选择弹性，可依不同样品性质或环境而改变。一般主要有三种采样方式（图1）。其中以漫反射式较为常用。
图1 NIR光谱仪三种采样装置简图
A透射式测量、B漫反射式测量、C透反射式测量
如图2所示，当光束入射到粉末状的晶粒层时，一部分光会在各晶粒面产生镜面反射，另一部分会折射入表层晶粒内部，经部分吸收后射至内部晶粒界面，再发生反射，折射吸收，如此反复多次，最后由粉末表层朝各个方向辐射出来，此辐射光称为漫反射光。
图2 NIR光源照射到物体表面之后不同的交互作用
三、主要影响因素
影响NIR光谱的主要因素有溶剂和样品的性质，如样品温度、样品的含水量和残留溶剂、样品厚度、样品光学性质、多晶型和样品的实际储存时间等。
（一）溶剂
除2.7~3.0μm区域外，大多数溶剂都可以在近红外区使用，几种代表性溶剂的光谱区如图3，同时附有最佳使用光程。分子间的键合作用，NIR带受溶剂影响较大，因此在对未知物分析时，标准物与样品必须使用同一溶剂。
图3 NIR光谱仪常用溶剂
直线部分表示可用光谱区间，线上的数据表示最大合适光程，单位cm
（二）样品和环境
样品的温度、含水量和残留溶剂、厚度、光学性质、多晶型和实际储存时间等都将影响NIR光谱。
1、温度和湿度
温度变化会改变样品分子间的作用力，如温度变化水分子中OH键的振动和转动会发生变化，从而改变NIR吸收带的形状或发生漂移。因此对较高温度敏感的样品需要配置恒温装置来保证样品的状态。
湿度变化会使得样品光谱中水吸收峰的变化从而影响模型分析的稳定性，但值得注意的是，样品的湿度测定也是NIR光谱分析的一项重要功能。
样品中某些对湿度和温度敏感以及大气环境如氧气敏感的成分也是使模型不稳定的因素。
2、样品在光学窗口的位置、探头深度以及包装状况
样品在光学窗口的测定位置要具备良好的光学重复性，对于半透明的样品，探头的插入深度会有影响，包装材料的透明程度会直接影响吸光度，需要在建立模型的时候考虑这些因素。
3、其它因素
样品的粒度影响光对样品的穿透特性和反射特性，粒度变化使光在样品粒子中的光程发生变化，从而影响样品对光的吸收系数和散射系数，导致整个谱图发生变化，影响近红外模型的预测精度。
样品压制过程由于压力不同而造成样品厚度不同，对于近红外漫反射分析可能在图谱上产生差异从而影响定量分析的结果。为了减小样品厚度的影响应在装样时注意装样高度，保证建模和预测样品光谱采集条件的一致性。
测试中，样品的均匀性是NIR分析准确性的一个重要因素。比如近红外漫反射定量分析主要是分析浅层样品的组分浓度，如果样品不均匀，浅层样品的组分浓度与内部样品的浓度不一致，这样的漫反射光谱测出的浓度就不能代表样品这一组分的浓度。在NIR光谱分析过程要尽量减小样品均匀性对分析带来的影响。
（三）仪器
1、仪器部件或进样装置的更换
老式NIR光谱仪器更改采样模式通常需要手动更换采样附件，比如进行透射分析就得将透射分析模块插入样品腔。这种分析方式有可能出现光路偏差从而影响到采集光谱的质量。因此分析过程需要尽量避免由于手动更换部件不仔细而造成得误差，或者使用同时兼容多种采样模块的新型NIR仪进行分析。
2、模型转移
模型转移效果主要取决于两个方面：
（1）分析仪器硬件的一致性实现模型转移需要两台近红外仪器之间硬件的差异较小，比如光源、分光系统、检测器等，硬件差异大小直接决定同一样品在两台仪器获得的光谱是否一致从而影响模型转移精度；硬件一致性的衡量标准通常是在不同的仪器上测定水峰的波数，看不同系统之间波数的偏差；另外也要测定同一标准样品如甲苯在不同仪器上的谱图，然后进行差谱扣除，看看最终基线在纵坐标上吸光度的波动；此外还有考察更换光源和激光器后仪器的水峰的波动，波动值最好在小数点第三位。
（2）采样条件的一致性两台仪器实现模型转移还要求光谱采集条件（比如温度、湿度等）一致，以保证样品在两台仪器间获得光谱的重现性足够好从而实现模型转移。若采集条件不一致造成光谱差异有可能无法实现直接模型转移（无标转移），则需要用新仪器采集标样光谱添加进模型进行模型转移（有标转移）。
采样条件包括：建立SOP的工作流程，使得操作人员在操作的时候不会轻易改的采样参数如分辨率、采集次数、扫描速度等。
反射背景尽量内置，这样不会受到外面杂质的污染，背景的扣除尽量自动化，避免不同的人操作不同。
四、分析原理和分析方法
一张NIR光谱图既可以给出活性成分、辅料的化学组成信息、还可以给出化学成分的物理参数信息（如晶型、旋光度、密度等）以及制剂的工艺特征信息（如制粒大小、硬度、包衣厚度等）和部分包装材料的信息，所以利用NIR 既可以做定性分析也可以做定量分析，但与常规的分析方法不同的是，NIR技术不是通过观察供试品或测量供试品谱图参数直接进行定性或定量分析，而是首先通过测定样品校正集的光谱、组成或性质数据（组成或性质数据需通过其他认可的标准方法测定），采用合适的化学计量学方法建立校正模型，再利用建立的校正模型对未知样品的光谱数据进行计算，从而实现定性或定量分析。
（一）定性分析
NIR谱带较宽，特征性不强，很少像其他光谱（如UV、IR、NMR）那样用于化合物基团的识别及结构的鉴定。NIR的定性分析一般是用于被分析样品在已知样品集中的位置。常用的方法包括：
1、主成分分析（Principal Component Analysis， PCA）法：利用PCA方法将多种波长下的光谱数据压缩到有限的几个因子空间内，再通过样品在各个因子空间的得分确定其归属类别，但PCA对样本与校正集间的确切位置缺乏定量的解释。其缺点是当真药与劣药的含量相当接近时此法容易判错。
2、马氏距离（Mahalanobis Distance， MD）法：该方法的核心是通过多波长下的光谱距离定量描述出测量样本离校正集样本的位置，因而在光谱匹配、异常点检测和模型外推方面都很有用。但应用该方法时，波长位置的选择非常重要，波长点过少，光谱得不到合理得描述；波长点过多，计算量大，为此，也有人提出将PCA与马氏距离相结合解决模型得适用性问题，可以充分利用PCA对大量光谱数据进行降维处理，也较好地解决了马氏距离计算时波长点的选择问题，避免了大量光谱数据直接进行马氏距离计算出现的共线性或计算量大等问题，且克服了采用PCA自身进行判断界限不易量化的问题。
3、软独立模式分类(Soft Independent Modeling of Class Analogy， SIMCA)法：这种方法实质上是主成分分析( PCA)和马氏距离的结合应用。它首先对样品的光谱数据矩阵进行PCA，目的是将数据降维，用较少的变量去解释原来资料中的大部分变异，以消除众多信息共存中相互重叠的信息部分。使用PCA压缩后的光谱数据代替原始光谱数据计算马氏距离,不仅能反映全谱数据信息，而且也能压缩参加计算马氏距离的变量数，并能保证矩阵不存在共线问题。
（二）定量分析
NIR测量时一般不需对样品进行预处理，但测定的光谱可能受到各种干扰因素的影响。利用单一波长下获得的光谱数据很难获得准确的定量分析结果。NIR光谱结构复杂，谱图重叠较多，所以在进行定量分析时，一般采用多波长下获得的数据并进行一定的数据处理才能获得准确可靠的分析结果。常用的多元回归方法有以下几种：
1、多元线性回归（Multi linear regression, MLR）：MLR法计算简单，物理意义明确，易于理解，是滤光片NIR光谱仪上较常用的多元校正方法，在可记录全NIR光谱的仪器上也偶有应用。当光谱信号和分析物浓度线性相关，光谱噪音较少，分析物与样品中其它组分间不存在相互作用时，MLR是一个很有效的校正方法。它的缺点是只能使用较少数目的波长信号，常会丢失许多光谱信息，因此若波长选择错误便有可能过拟合。此外，如果光谱数据存在严重的共线性，MLR的预测准确度将大幅度降低。
2、主成分回归（Principal Component Regression，PCR）：原理与PCR在解释光谱数据时起着重要作用，从主成分权重中能够确定主成分与哪个组份有关，但确切而全面地解释每个主成分代表什么含义迄今仍是最难解决的问题。
3、偏最小二乘法（Partial Least Square，PLS）：该法是一种全光谱分析方法，充分利用多个波长下的有用信息，无需刻意的选择波长，并能滤去原始数据噪音，提高信噪比，解决交互影响的非线性问题，很适合在NIR中使用。实验证明，PLS法同近红外漫反射光谱法结合，直接分析很多固态药品如磺胺甲基异唑、安体舒通、安乃近、磺胺脒等是可行的。
4、人工神经网络法（Artificial Neural Networks，ANN）：近年来兴起的ANN法研究，根据样品各组分的光谱数据建立人工神经网络模型，预测未知样品并讨论影响网络的各参数。采用ANN法的最大优点是其抗干扰、抗噪音及强大的非线性转换能力，对于某些特殊情况ANN会得到更小的校正误差和预测误差。
此外，支持向量机（Support Vector Machine，SVM）、拓扑（Topology，TP）等方法也在NIR光谱分析中得到应用。
五、应用范围
NIR光谱技术具有快速、准确、对样品无破坏优势，不仅可用于“离线”检验，还能实现“在线”检测，广泛地应用于药品、食品、石油、化工等领域的物料分析和生产过程监测。
（一）化学分析
1．定性分析
可对药材、饮片、药品活性成分、辅料、制剂、中间产物、化学原料以及包装材料进行鉴别。
2．定量分析
可定量测定中药活性成分、药品活性成分和辅料；测定某些脂肪类化合物的化学值，如羟值、碘值和酸值等，水分的测定，羟基化程度测定以及溶剂量的控制。
（二）物理分析
1．晶型和结晶性、多晶性、假多晶性和粒度测定。
2．溶出行为、崩解模式、硬度测定。
3．薄膜包衣均匀度，厚度等性质检测。
4．制剂过程控制，如对混合和制粒过程的监测。
六、应用中的基本要求
（一）定性分析
首先建立参考谱库，然后进行数据预处理和数据评估，最后对数据库的专属性和耐用性进行验证。
1．参考谱库的建立
记录适宜数量批数的某物质的谱图，这批物质必须按照建立好的质量标准已进行了全面的测试，并包含了该物质的各种信息（如生产企业、物理形态、粒度等的不同）。该套光谱包含了各种鉴别信息，据此可用该谱库对被测物质进行鉴别。
2．数据预处理
建立一个分类或校正模型前，必须对谱图进行某种数学预处理，典型的方法有多元散射校正、Kubelka-Munk变换，能使噪音降低的谱图压缩技术以及谱图一阶或二阶导数的数学计算法，在某些情况下可采用归一化法。做任何数学
转换时必须防止基础信息丢失或人为信息的引入。因此在所有情况下使用数学转换的合理性必须充分说明。
3．数据评估
数据评估时将被测物质的谱图在数学相关性或其他相关的算法基础上直接与谱库中单一或平均参考谱图比较，有多种不同的计算方法；如相似度匹配方法、聚类分析方法、基于马氏距离的判别分析方法、偏最小二乘判别分析方法、SIMCA（soft independent modeling by class analogy）方法等。
4．数据库的验证
（1）专属性
专属性的验证系指利用数据库鉴别阳性样品时能给出正确的结果，并足以区分阴性样品。应使用一些与谱库中的物质在化学结构上相近的物质进行挑战性验证，验证结果应能将这些物质与谱库中的物质区分。对谱库中有代表性而未用于建库（如不同批次、混合样等）的同类样品，进行验证时应能给出阳性结果。
（2）耐用性
耐用性系指测定条件发生细小变动时，测定结果保持不受影响的承受程度。耐用性主要考察方法本身对于可变试验因素的抗干扰能力。经试验，应说明小的变动能否通过设计的系统适用性试验，以确保方法有效。
在预处理和校正算法的参数没有改变的情况下，考查分析中正常操作条件有微小变化的影响，如：
①不同操作者、环境条件（如实验室中的温度、湿度）变化的影响。
②样品在光学窗口的位置、探头的深度以及包装状况的影响。
③仪器部件或进样装置的更换。
④样品粒度、样品厚度、样品均匀性等其它因素。
（二）定量分析
首先建立一个校正模型的参考谱库，然后进行数据的预处理，最后进行方法学验证。
1．校正模型的参考谱库的建立
首先记录某指标含量已知、适宜数量样品的光谱集，然后建立NIR与样品某指标含量联系起来的数学模型。可以使用任何一个经过校正、能够清楚而确切地由数学表达并给出正确结果的定量校正方法，常用的方法由多元线性回归法、主成分回归法和偏最小二乘法等。
2．数据的预处理
系指近红外谱图数据的数学变换，目的是在建立校正模型前增强光谱特征和（或）去除（或降低）不需要的变异源。根据应用目的可选择适宜的数据预处理和校正算法。
3．方法学验证
NIR定量分析的方法学验证与其它分析方法的要求相似。对于每一个被验证的参数，其可被接受的限度范围必须与该方法应用的目的一致。通常应考虑专属性、线性、范围、准确度、精密度、检测限、定量限、耐用性、系统适用性试验等。
（1）专属性
是指在其他成分存在的情况下，所用分析方法是否能够准确测定目标分析物的含量。
（2）线性
近红外的线性与传统分析方法的线性不同，由于近红外方法的建立一般采用多元回归，为二级分析方法，所以它的线性主要用待分析物的预测结果与参考值之间的关系来评价。
（3）范围
是指能够满足一定的准确度、精密度和线性要求时，测试方法适用的试样中被分析物的高低限浓度或量的区间。
范围应根据剂型和检测项目的要求确定。
①含量测定范围应为测试浓度的80％～100％或更宽。
②制剂含量均匀度范围应为测试浓度的70％～130％。
③溶出度范围应为限度的±20％。
（4）准确度
是指用所建方法测定的结果与真实值或认可的参考值之间的接近程度。一般以回收率（％）表示。
它应在规定的范围内建立。其验证多以回收率试验来进行，试验设计需在规定范围内，制备3个不同浓度的样品，各测定3次，测定已知加入量的回收率（％）或测定结果平均值与真实值之差及其可信限。
（5）精密度
是指在规定的测试条件下，同一均质样品，经多次取样进行一系列检测所得结果之间的接近程度（离散程度）。其目的是考察分析方法在不同的时间、操作人员、实验室下，所得结果的重现性和重复性。
精密度一般用偏差、标准偏差或相对标准偏差表示。用标准偏差或相对标准偏差表示时，取样测定次数应有统计学意义，至少用6次结果进行评价。
精密度可以从三个层次考察：重复性、中间精密度、重现性。
①重复性
是指在同样的操作条件下，在较短时间间隔内，由一个分析人员测定所得结果的精密度。
②中间精密度
是指在同一试验室，由于试验室内部条件改变，如时间、分析人员、仪器设备、测定结果的精密度。变动因素一般为日期、分析人员、设备。
③重现性
是指不同实验室之间不同分析人员测定结果的精密度。
（6）检测限
是指试样中的被分析物能够被检测到的最低量，但不一定要准确定量。主要方法包括直观法和信噪比法两种。无论用何种方法，均应用一定数量的样品，其浓度为近于或等于检测限，进行分析，以可靠地测定检测限。
（7）定量限
是指试样中的被分析物能够被定量测定的最低量，其测定结果应具有一定的准确度和精密度。常用信噪比法确定定量限，一般以信噪比为10：1时相应的浓度或注入仪器的量进行确定。
（8）耐用性
耐用性主要考察方法本身对于可变试验因素的抗干扰能力。开始研究分析方法时，就应考虑其耐用性。如果测试条件要求苛刻，则建议在方法中予以写明。
（9）系统适用性试验
对一些仪器测试方法，在进行方法验证时，有必要将分析设备、电子仪器与实验操作、被测试样品等一起当作完整的系统进行评估。系统适用性便是对整个系统进行评估的指标。系统适用性试验参数的设置需根据被验证方法类型而定。4、方法再验证
当被测物质物理性质发生改变，或物质的来源改变时均有必要对已建立的定性模型进行再验证。当样品组成发生变化、生产工艺发生改变及原料的来源（或级别）发生改变时，则需要对已建立的定量模型进行再验证。模型维护是近红外应用的一个重要方面，当分析目标样品发生变化时则需要在已建模型中添加新的样品以扩充其代表性，并重新校正，从而提高模型的稳健性，达到模型维护的目的。
5、模型传递
当近红外模型传递到另一台仪器上时，必须考虑仪器型号、数据格式、光谱范围、数据点数量、光谱分辨率等。必须用有代表性的样品（样品数量依据模型确定）在一台仪器上建立模型，这批样品分别在建立模型仪器（源机）和另一台仪器（目标机）上扫描光谱，用源机上所建立的模型分别预测两台仪器扫描的光谱，对两台仪器的测定结果进行统计验证，以确证该模型在目标机上是否有效，如果同一模型在两台仪器上的预测结果有显著差别，则需要利用数学方法进行校正，或在目标机上重新建立校正模型。
红外分光光度法
中文名称：红外分光光度法 英文名称：infrared spectrophotometry 定义：通过测定物质在波长2.5～25 μm(按波数计为4000～400 cm-1)的红 外光区范围内光的吸收度，对物质进行定性和定量分析的方法。所用仪器为 红外分光光度计 仪器：红外分光光度计 流程：光源->吸收池->单色器->检测器->记录装置 分为色散型（已淘汰）和干涉型。 色散型： 光源：一般常见的为硅碳棒，特殊线圈，能斯特灯（已淘汰）。 色散元件：反射光栅 检测器：真空热电偶及Golay池 吸收池：液体池和气体池（具有岩盐窗片） 干涉型： 光源：同色散型 单色器：迈克尔逊干涉仪 检测器：多用热电性硫酸三甘肽（TGS）或光电导性检测器。 图解析 解析原则：四先四后相关法 先特征（区），后指纹(1250/cm)。先最强（峰），后次强（峰）。先粗查，后细找。先否定，后肯定。 红外识谱歌 外可分远中近，中红特征指纹区， 1300来分界，注意横轴划分异。 看图要知红外仪，弄清物态液固气。 样品来源制样法，物化性能多联系。 识图先学饱和烃，三千以下看峰形。 2960、2870是甲基，2930、2850亚甲峰。 1470碳氢弯，1380甲基显。 二个甲基同一碳，1380分二半。 面内摇摆720，长链亚甲亦可辨。 烯氢伸展过三千，排除倍频和卤烷。
末端烯烃此峰强，只有一氢不明显。 化合物，又键偏，～1650会出现。 烯氢面外易变形，1000以下有强峰。 910端基氢，再有一氢990。 顺式二氢690，反式移至970； 单氢出峰820，干扰顺式难确定。 炔氢伸展三千三，峰强很大峰形尖。 三键伸展二千二，炔氢摇摆六百八。 芳烃呼吸很特征，1600～1430。 1650～2000，取代方式区分明。 900～650，面外弯曲定芳氢。 五氢吸收有两峰，700和750； 四氢只有750，二氢相邻830； 间二取代出三峰，700、780，880处孤立氢醇酚羟基易缔合，三千三处有强峰。 C－O伸展吸收大，伯仲叔醇位不同。1050伯醇显，1100乃是仲， 1150叔醇在，1230才是酚。 1110醚链伸，注意排除酯酸醇。 若与π键紧相连，二个吸收要看准， 1050对称峰，1250反对称。 苯环若有甲氧基，碳氢伸展2820。 次甲基二氧连苯环，930处有强峰， 环氧乙烷有三峰，1260环振动， 九百上下反对称，八百左右最特征。 缩醛酮，特殊醚，1110非缩酮。 酸酐也有C－O键，开链环酐有区别， 开链强宽一千一，环酐移至1250。 羰基伸展一千七，2720定醛基。 吸电效应波数高，共轭则向低频移。 张力促使振动快，环外双键可类比。 二千五到三千三，羧酸氢键峰形宽， 920，钝峰显，羧基可定二聚酸、 酸酐千八来偶合，双峰60严相隔， 链状酸酐高频强，环状酸酐高频弱。 羧酸盐，偶合生，羰基伸缩出双峰， 1600反对称，1400对称峰。 1740酯羰基，何酸可看碳氧展。
紫外可见分光光度法思考题与练习题
思考题与练习题 1.有机化合物分子中电子跃迁产生的吸收带有哪几种类型？各有什么特点？在分析上较有实际 应用的有哪几种类型？ 2.无机化合物分子中电子跃迁产生的吸收带有哪几种类型？何谓配位场跃迁？请举例加以说 明。 3.采用什么方法可以区别n－π*和π－π*跃迁类型？ 4.何谓朗伯－比耳定律(光吸收定律)?数学表达式及各物理量的意义如何？引起吸收定律偏离 的原因是什么? 5.试比较紫外可见分光光度计与原子吸收分光光度计的结构及各主要部件作用的异同点。 6.试比较常规的分光光度法与双波长分光光度法及导数分光光度法在原理及特点是有什么差 别。 7. 分子能发生n－σ*跃迁，为227nm(ε为900)。试问：若在酸中测量时，该吸收峰会怎样变化？为什么？ 答案: n－σ*跃迁产生的吸收峰消失。 8. 某化合物的为305nm，而为307nm。试问：引起该吸收的是n－π*还是π－π*跃迁？ 答案:为π－π*跃迁引起的吸收带。 9.试比较下列各化合物最大吸收峰的波长大小并说明理由。 (a) (b) (c) (d) 答案: d > c > a > b。 10.若在下列情况下进行比色测定，试问：各应选用何种颜色的滤光片？(1) 蓝色的Cu(Ⅱ)－NH3 配离子；
(2) 红色的Fe(Ⅲ)－CNS－配离子； (3) Ti(Ⅴ)溶液中加入H2O2形成黄色的配离子。 答案: (1)黄色；（2）蓝绿色；（3）蓝色。 11. 排列下列化合物的及的顺序：乙烯、1,3,5－己三烯、1,3－丁二烯。 答案: 1,3,5－己三烯 > 1,3－丁二烯 > 乙烯。 12. 基化氧(4－甲基戊烯酮，也称异丙又丙酮)有两种异构体，其结构为：(A)CH2=C(CH3)－CH2－CO(CH3),(B)CH3－C(CH3)=CH－CO(CH3)。它们的紫外吸收光谱一个为235nm(ε为12000)，另一个在220nm以后无强吸收。判别各光谱属于何种异构体？ 答案:。 13.紫罗兰酮有两种异构体，α异构体的吸收峰在228nm(ε＝14000)，β异构体吸收峰在 296nm(ε＝11000)。该指出这两种异构体分别属于下面的哪一种结构。 (Ⅰ)(Ⅱ) 答案: I为β，II为α。 思考题与练习题 14.如何用紫外光谱判断下列异构体： (a) (b) (c) (d)
红外分光光度法课后答案-仪器分析-梁生旺
红外分光光度法课后答案 1.分子吸收红外光能级跃迁，必须满足什么条件？ 答：①分子吸收的红外辐射应具有刚好满足分子振动跃迁所需的能量。 ②分子振动只有使偶极矩发生变化的振动形式才能吸收红外辐射。 2.何为红外非活性振动？ 答：分子发生能级跃迁需要产生偶极矩的变化，如果只振动而无偶极矩变化，那么红外光谱上无吸收曲线。 3.乙酰乙酸乙酯存在酮式和烯醇式两种互变异构体，二者的红外光谱有何区别？答：烯醇式红外吸收中的羰基和羟基振动频率因为其内部形成氢键而向短波移动。 4.苯甲酸乙酯和苯乙酸甲酯可否用红外光谱区别？为什么？ 答：能；①苯乙酸甲酯的乙基因为和苯环的大π键形成p-π共轭，其振动频率向短频方向移动。 ②苯甲酸乙酯的羰基因为和苯环形成π-π共轭，其振动频率向短频方向 移动。 5.试推测分子式为C9H6O2的化合物结构。 答
该红外图谱中有关炔基的振动频率并未标出，但图上可以明显的看见其特征吸收峰。另在920cm处的吸收峰为苯的芳氢面内伸缩振动引起的。 6.一化合物为无色可燃液体，有果子香味，沸点为7 7.1，微溶于水，易溶于有机溶剂。其分子式为C4H8O2，推测其结构式。 答：Ω=2+2x4-8/2=1，故含有双键。 842cm处的吸收属于乙基的面内摇摆振动频率。 9.一白色粉末，有特殊气味，熔点为76.5，稍溶于水，溶于乙醇和乙醚。质谱分析，确定分子式为C8H8O2.试推测其结构式。 答：Ω=2+2x8-8/2=5，故含有苯环或为芳香化合物。 927cm处为芳氢的面内振动引起的。1690处的吸收峰为高强吸收峰，无干扰峰，可确认为羧基的羰基基团。
8.某未知物的分子式为C10H12O.推断其结构式。 答：Ω=2+2x10-12/2=5，故含有苯环或为芳香化合物。 1390、1365cm处的两个峰，分裂峰，吸收强度几乎相同，说明含有偕二甲基（异丙基）。 830cm的吸收峰说明苯环上含有对位取代。 2820、2720cm处的特征吸收峰则表示分子结构中含有醛基。 3030、3060cm处为芳氢的伸缩振动、
紫外-可见分光光度法练习题
紫外-可见分光光度法 一、单项选择题 1．可见光的波长范围是 A、760~1000nm B、400~760nm C、200~400nm D、小于400nm E、大于760nm 2．下列关于光波的叙述，正确的是 A、只具有波动性 B、只具有粒子性 C、具有波粒二象性 D、其能量大小于波长成正比 E、传播速度与介质无关 3．两种是互补色关系的单色光，按一定的强度比例混合可成为 A、白光 B、红色光 C、黄色光 D、蓝色光 E、紫色光 4．测定Fe3+含量时，加入KSCN显色剂，生成的配合物是红色的，则此配合物吸收了白光中的 A、红光 B、绿光 C、紫光 D、蓝光 E、青光 5．紫外-可见分光光度计的波长范围是 A、200~1000nm B、400~760nm C、1000nm以上 D、200~760nm E、200nm以下 6．紫外-可见分光光度法测定的灵敏度高，准确度好，一般其相对误差在 A、不超过±％ B、1%~5% C、5%~20% D、5%~10% E、%~1% 7．在分光光度分析中，透过光强度（I t）与入射光强度（I0）之比，即I t / I0称为 A、吸光度 B、透光率 C、吸光系数 D、光密度 E、消光度8．当入射光的强度（I0）一定时，溶液吸收光的强度（I a）越小，则溶液透过光的强度（I t） A、越大 B、越小 C、保持不变 D、等于0 E、以上都不正确9．朗伯-比尔定律，即光的吸收定律，表述了光的吸光度与 A、溶液浓度的关系 B、溶液液层厚度的关系 C、波长的关系 D、溶液的浓度与液层厚度的关系 E、溶液温度的关系 10．符合光的吸收定律的物质，与吸光系数无关的因素是 A、入射光的波长 B、吸光物质的性质 C、溶液的温度 D、溶剂的性质 E、在稀溶液条件下，溶液的浓度 11．在吸收光谱曲线上，如果其他条件都不变，只改变溶液的浓度，则最大吸收波长的位置和峰的
分析化学基础知识——第七课 红外分光光度法
第七课红外分光光度法 一、概述 1.红外区波长范围及分区 波长范围：0.76μm-1000μm 分区： 2.红外吸收光谱的表示方法 3.IR的特点 适用于气、液、固态样品、且样品用量少。 大多数化合物均有红外吸收，除了单原子分子和同核分子。 红外光谱中的吸收峰较多，特征性强，适合用于定性和结构解析。红外光谱仪的价格相对低廉。 定量分析灵敏度差，准确度低，主要用于定性分析。 不适合作含水样品的分析。 二、基本原理 分子振动和红外吸收 吸收峰的位置 吸收峰的强度 1.分子振动和红外吸收 双原子分子的振动与红外吸收 分子振动简单的双原子A-B间的振动可近似地用谐振子模型来描述振动频率可由虎克定律和牛顿定律推导出来 A、B视为两个刚性小球 化学键视为质量忽略不计的弹簧
A、B间的振动视为简谐振动 红外吸收 入射光频率与分子振动频率相等时，分子将吸收入射光，振动振幅加大，产生吸收光谱，因此，所吸收光的频率为： 多原子分子振动形式 伸缩振动γ弯曲振动δ （1）伸缩振动 键长变化但键角不变的振动 它包括两种类型 对称伸缩振动γs 反称伸缩振动γas 亚甲基的伸缩振动
（2）弯曲振动 键角发生周期性变化，但键长不变的振动。它包括以下几种类型 面内弯曲振动 AX2 面外弯曲振动 变形振动AX3 面内弯曲振动（β） 剪式振动（δ） 面内摇摆振动（ρ） 面外弯曲振动（γ） 面外摇摆振动（ω）
扭曲振动（τ） 变形振动 对称变形振动（δs） 不对称变形振动（δas） （3）振动自由度 双原子分子：一种振动形式 多原子分子：振动形式复杂，可以分解为许多简单的基本振动。基本振动的数目称为振动自由度，可以用作估计基频峰的可能数目。 振动自由度的计算 分子的运动形式分为：平动、振动和转动，则：振动自由度=总自由度-平动自由度-转动自由度 设：分子含有N个原子 则：总自由度为3N,平动自由度为3 转动自由度为3（对于非线形分子） 或2（对于线形分子） 振动自由度 非线形分子线形分子 3N-6 3N-5 H2O分子的振动自由度 3×3-6=3 CO2的振动自由度
红外光谱法和原子吸收分光光度法习题
红外光谱法和原子吸收分光光度法习题 一、单选题 1.二氧化碳分子的平动、转动和总自由度的数目分别为（） A、2，3，3 B、3，2，8 C、3，2，7 D、2，3，7 E、7，2，3 2.乙炔分子的平动、转动和振动自由度的数目分别为（） A、3，2，7 B、2，3，4 C、3，4，2 D、4，2，3 E、4，3，2 3.一种能作为色散型光谱仪的色散元件材料为（） A、玻璃 B、石英 C、红宝石 D、卤化物晶体 E、金属 4. 下列分子中，不能产生红外吸收的是（） A、CO O B、H 2 C、SO 2 D、H 2 5. 下列化学键的伸缩振动嗦产生的吸收峰波数最大的是（） A、C=O B、C-H C、C=C
D、O-H 6. 在醇类化合物中，O-H伸缩振动频率随溶液浓度增加而向低波数移动，原因是（） A、溶液极性变大 B、分子间氢键增强 C、诱导效应变大 D、易产生振动偶合 7. 羰基化合物a.RCOR, b.RCOCl,c. RCOH,d.RCOF中，C=O伸缩振动频率最高的是（） A、a B、b C、c D、d 二、多选题 1.下列属于影响基团频率的因素有（） A、诱导效应 B、共轭效应 C、氢键 D、杂化效应 E、振动耦合 2.为了测定固体试样的红外光谱图，对固体试样的制备方法有（） A、溶液法 B、粉末法 C、糊状法 D、薄膜法 E、压片法 三. 问答题 1.按照V 频率增加的顺序排列下列化合物，并说明理由。 C=O
A. C O CH 3 B. CH3C CH3 O C. CH3C OCH3 O 2.下列两个化合物的红外光谱有何不同？ CH3-CH2-CH=CH2 CH3-CH=CH-CH3 A B 原子吸收分光光度法习题 一、单选题 1.在原子吸收分光光度法中，原子蒸气对共振辐射的吸收程度与（）。 A、透射光强度I成正比 B、基态原子数N 成正比 C、激发态原子数N j 成正比 D、被测物质原子数N j /N 成正比 E、透射光强度I成反比 2.AAS选择性好，是因为（）。 A、原子化效率高 B、光源发出的特征辐射只能被特定的基态原子吸收 C、检测器灵敏度高 D、原子蒸气中基态原子数不受温度影响 E、线性范围宽 3.在原子吸收分光光度计中，、广泛采用的光源是（）。 A、无极放电灯 B、空心阴极灯 C、氢灯 D、钨灯 E、氘灯 4.原子吸收分光光度法中，光源的作用是（）。
红外分光光度法检验标准操作规程
红外分光光度法检验标准操作规程 目的：建立红外分光光度法标准操作规程，以确保检验结果的正确性与准确性。 范围：本规程适用于红外分光光度法。 职责：检测中心、质量管理部对本规程实施负责。 内容： 1.简述 化合物受红外辐射照射后，使分子的振动和转动运动由较低能级向较高能级跃迁，从而导致对特定频率红外辐射的选择性吸收，形成特征性很强的红外吸收光谱，红外光谱又称振-转光谱。 红外光谱是鉴别物质和分析物质化学结构的有效手段，已被广泛应用于物质的定性鉴别、物相分析和定量测定，并用于研究分子间和分子内部的相互作用。 习惯上，往往把红外区分为3个区域，即近红外区（12800～4000cm，0.78～2.5m）。其中中红外区是药物分析中最常用的区域。红外吸收与物质浓度的关系在一定范围内服从于朗伯-比尔定律，因而它也是红外分光光度法定量的基础。 红外分光光度计分为色散型和傅里叶变换型两种。前者主要由光源、单色器（通常为光栅）、样品室、检测器、记录仪、控制和数据处理系统组成。以光栅为色散元件的红外分光光度计，以波数为线性刻度，以棱镜为色散元件的仪器，以波长为线性刻度。波数与波长的换算关系如下： 波数（cm-1 ）= 104 /波长μm 傅里叶变换型红外光谱仪（简称FT-IR）则由光学台（包括光源、干涉仪、样品室和检测器）、记录装置和处理系统组成，由干涉图变为红外光谱需经快速傅里叶变换。该型仪器现已成为最常用的仪器。 2 红外分光光度计的检定 所用仪器应按现行国家质量与核查技术监督局“色散型红外分光光度计检定规程”、“傅里叶变换红外光谱仪检定规程”和《中国药典》附录规定，并参考仪器说明书，对仪器定期进行校正检定。
红外分光光度法
红外分光光度法 一、填空题 1. 红外光谱是介于与之间的电磁波，其波长范围是。 2. 化合物的红外吸收曲线可由来描述。 3. 不同分子在红外谱图中出现的吸收峰位，是由所决定的。 4.乙醛CH3CHO的v c=0为1731cm-1，若醛上氢被一氯原子所取代形成CH3—C—Cl后，则v c=0向移动。 5. 丙酮的v c=0为l715cm-1，若其中一个甲基被一苯基所取代形成苯乙酮后，则v c=0向移动。 6. 化合物的v c=0为l663cm-1，若8位上氢被甲基取代后则v c=0由于因而频率。 7. 红外光谱中所说的特征频率区是指的区间，其特点是。 8. 苯甲醛的红外光谱中出现了2780cm-1和 2700cm-1两个吸 收峰，是由而产生的。 9. 分子内形成氢键与分子间形成氢键一样会使基团的振动频率向低波数移动。但是分子间氢键而分子内氢键。 10. 压片法所用的KBr必须进行干燥处理，一般要在左右。 11. 含羟基的样品，因溴化钾分散剂易吸水，干扰羟基的测定，因此采用特别合适。 12. 调糊法常用的悬浮剂有 , 但此法不能用于样品中的鉴定。 13. 液体池窗板很容易吸潮变乌，致使透光性变坏，因此使用时禁止，拆装时应 , 在的房间操作。 14. 液体池法需选择溶剂，一般常用的溶剂有 。 15. 顺-2-丁烯与反-2-丁烯的红外光谱在区域有显著不同的特征。顺式r C-H在处有数强吸收而反
式r C-H在有很强吸收峰。 16.氢键使v OH向且。 17. 一纯品的分子式为 C5H3NO，其红外光谱中有1725、2210、2280 cm-1，此化合物最可能结构是。 18. 一种苯的氯化物在 900～69Ocm-1区域波没有吸收峰，它的可能结构为。 19. 有一种溴甲苯C7H7Br，有一单峰在801cm-1，它的结构式为。 20. 化合物SO2的平动自由度为，转动自由度为 , 振动自由度为。 二、单项选择题 1、某化合物受电磁辐射作用后，振动能级发生变化，所产生的光谱波长范围是( ) A. 紫外光 B. X射线 C. 微波 D. 红外线 2、由红外光谱测得S—H的伸缩振动为 2000cm-1，S—D的伸缩振动频率为( ) A.1440cm-1 B.2000cm-1 C.4000cm-1 D.1000cm-1 3、乙烯分子的振动自由度为( ) A.20 B.13 C.12 D.6 4、乙炔分子的振动自由度为( ) A.12 B.7 C.6 D.5 5、苯分子的振动自由度为( ) A.32 B.36 C.30 D.31 6、下列化学键伸缩振动产生的基频峰出现在最低频的是() A. C-H B. C-N C. C-C D. C-F 7、分子式为C8H7ClO s的化合物其不饱和度为( ) A.5 B.4 C.6 D.2 8、CO2分子没有偶极矩这一事实表明该分子是( ) A. 以共价键结合的 B. 角形的 C. 线性的并且对称 D. 非线性的 9、下列羰基化合物中，v c=0出现最高波数者为( ) O O O A. R—C—R′ B. R—C—Cl C. R—C—H
红外吸收光谱分析及其应用
红外吸收光谱分析及其应用 20世纪50年代初期，红外光谱仪问世，揭开了有机物结构鉴定的新篇章。到了50年代末期，已经积累了大量的红外光谱数据，到70年代中期，红外光谱法成为了有机结构鉴定的重要方法。红外光谱测定的优点： 1、任何气态、液态、固态样品都可以进行红外光谱的测定，这是核磁、质谱、紫外等仪器所不及的。 2、每种化合物均有红外吸收，又有机化合物的红外光谱可以获得丰富的信息。 3、常规红外光谱仪价格低廉，易于购置。 4、样品用量小。 红外吸收光谱分析也叫红外分光光度法，十一研究物质分子对红外辐射的吸收特性二建立起来的一种定性（包括结构分析）、定量分析法。根据试样的红外吸收光谱进行定性、定量分析和确定分子结构等分析的方法，称为红外吸收光谱法。 原理：当分子中某个基团的振动频率和红外光的振动频率一致时，分子就吸收红外光的能量，从原来的基态振动能级跃迁到能量较高的振动能级。物质对红外光的吸收曲线称为红外吸收光谱（IR）。 分子吸收红外光必须满足如下两个条件： 1.红外光的能量应恰好能满足振动能级跃迁所需要的能量，当红外光的频率与分子中某基团的振动频率相同时，红外光的能量才恩能够被吸收。 2.分子必须有偶极矩的变化。 与UV（紫外光谱）相比，IR的特点：IR频率范围小、吸收峰数目多、吸收曲线复杂、吸收强度弱。IR峰出现的频率位置由振动能级差决定；吸收峰的个数与分组振动自由度的数目有关；吸收峰的强度则主要取决于振动过程中偶极矩变化的大小和能级跃迁的几率。 红外吸收光谱具有高度的特征性，除光学异构外，没有两种化合物的红外光谱是完全相同的。红外光谱中往往具体要几组相关峰可以互相佐证而增强了定性和结构分析的可靠性，因此在官能团定性方面，是紫外、核磁、质谱等结构分析方法所不及的。红外光谱法可测定链、位置、顺反、晶型等异构体，而质谱法对异构体的鉴别则无能为力；红外光谱测定的样品范围广，无机、有机、高分子等
紫外-可见分光光度法习题(答案与解析)
紫外-可见分光光度法习题 一、选择题（其中1~14题为单选，15~24题为多选） 1．以下四种化合物，能同时产生B吸收带、K吸收带和R吸收带的是（） A. CH2CHCH O B. CH C CH O C. C O CH3 D. CH CH2 2．在下列化合物中，π→π*跃迁所需能量最大的化合物是（） A. 1,3-丁二烯 B. 1,4-戊二烯 C. 1,3-环已二烯 D. 2,3-二甲基-1,3-丁二烯 3．符合朗伯特-比耳定律的有色溶液稀释时，其最大吸收峰的波长位置（） A. 向短波方向移动 B. 向长波方向移动 C. 不移动，且吸光度值降低 D. 不移动，且吸光度值升高 4．双波长分光光度计与单波长分光光度计的主要区别在于（） A. 光源的种类及个数 B. 单色器的个数 C. 吸收池的个数 D. 检测器的个数 5．在符合朗伯特-比尔定律的范围内，溶液的浓度、最大吸收波长、吸光度三者的关系是（） A. 增加、增加、增加 B. 减小、不变、减小 C. 减小、增加、减小 D. 增加、不变、减小 6．双波长分光光度计的输出信号是（） A. 样品吸收与参比吸收之差 B. 样品吸收与参比吸收之比 C. 样品在测定波长的吸收与参比波长的吸收之差 D. 样品在测定波长的吸收与参比波长的吸收之比 7．在紫外可见分光光度法测定中，使用参比溶液的作用是（） A. 调节仪器透光率的零点 B. 吸收入射光中测定所需要的光波 C. 调节入射光的光强度 D. 消除试剂等非测定物质对入射光吸收的影响 8．扫描K2Cr2O7硫酸溶液的紫外-可见吸收光谱时，一般选作参比溶液的是（） A. 蒸馏水 B. H2SO4溶液 C. K2Cr2O7的水溶液 D. K2Cr2O7的硫酸溶液 9．在比色法中，显色反应的显色剂选择原则错误的是（） A. 显色反应产物的ε值愈大愈好 B.显色剂的ε值愈大愈好 C. 显色剂的ε值愈小愈好 D. 显色反应产物和显色剂，在同一光波下的ε值相差愈大愈好 10．某分析工作者，在光度法测定前用参比溶液调节仪器时，只调至透光率为95.0%，测得某有色溶液的透光率为35.2%，此时溶液的真正透光率为（） A. 40.2% B. 37.1% C. 35.1% D. 30.2% 11．用分光光度法测定KCl中的微量I—时，可在酸性条件下，加入过量的KMnO4将I—氧化为I2，然后加入淀粉，生成I2-淀粉蓝色物质。测定时参比溶液应选择（） A. 蒸馏水 B. 试剂空白 C. 含KMnO4的试样溶液 D. 不含KMnO4的试样溶液 12．常用作光度计中获得单色光的组件是（） A. 光栅(或棱镜)+反射镜 B. 光栅(或棱镜)+狭缝 C. 光栅(或棱镜)+稳压器 D. 光栅(或棱镜)+准直镜 13．某物质的吸光系数与下列哪个因素有关（） A. 溶液浓度 B. 测定波长 C. 仪器型号 D. 吸收池厚度 14．假定ΔT=±0.50％A=0.699 则测定结果的相对误差为（） A. ±1.55％ B. ±1.36％ C. ±1.44％ D. ±1.63％
红外分光光度法鉴别
演示性试验 实验二十六 红外分光光度法鉴别 氢化可的松与醋酸氢化可的松 一、实验目的 1.了解红外分光光度计的基本原理及操作方法。 2.熟悉利用红外光谱鉴别药物的方法。 二、仪器与试药 1.仪器 FI 型光栅红外分光光度计 玛瑙乳钵 2.试药 溴化钾 三、实验原理 1.氢化可的松： 分子中三个羟基的存在，形成分子内及分子间的氢键缔合，使羟基的谱带变宽向低波数移动，V OH 约为3400cm ﹣1，C 20酮的Vc=o 为1715cm ﹣1，△4-3-酮的Vc=o 为1645cm –1，原因是与羟基形成氢 键、与双键共轭，故向低波数移动；Vc=o 为1620cm –1，由于C 3酮基形成氢键向低波数移动时，1620cm –1峰表现为肩峰：Vc=o1140～1000cm –1。 2.醋酸氢化可的松： 酯链羟基，因诱导效应，降低了羟基的极性，增强了双键成分因而增强了键力，使Vc=o 为1750cm –1;C 20酮基的位置在1710cm –1,△4-3-酮的Vc=o 为1635cm ﹣1;Vc-o-c1240cm ﹣1和1060cm ﹣1 是酯类的红外光谱特征。 四、实验内容： 取干燥供试品 1～2mg 与200mg 溴化钾（干燥并过 200目筛）粉末，在玛瑙乳钵中研磨均匀，将样粉适量置压片模具中，均匀覆盖模底，装置模具，联接真空系统，抽气5分钟（除去混于粉末中的湿气及空气，）然后，边抽气边加压至8吨维持5分钟，去除真空，取下模具，去除透明的供试品溴化钾片，置于样品框中，将样品框置于红外分光光度仪的光路中，空白置于参比光路，选择适当的增益、狭缝、程序及扫描时间，扫描区间为4000cm ﹣1～400cm ﹣1,得红外光谱曲线。 五、注意事项 1.供试品的纯度必须符合要求。 2.研磨样品时，应在红外灯下小心操作。 3.实验用溴化钾必须干燥、纯度符合要求并且颗粒均匀。 4.某些供试品在固体状态测定时，可能因为同质多晶型，测得图谱与标准图谱不符，此时应 CH 3O
红外分光光度法
红外光谱法 红外光谱法又称“红外分光光度分析法”。简称“IR”,分子吸收光谱的一种。利用物质对红外光区的电磁辐射的选择性吸收来进行结构分析及对各种吸收红外光的化合物的定性和定量分析的一法。 红外光谱法的一般特点 特征性强、测定快速、不破坏试样、试样用量少、操作简便、能分析各种状态的试样、分析灵敏度较低、定量分析误差较大。 红外光谱法的应用 1.定性分析和结构分析 红外光谱具有鲜明的特征性，其谱带的数目、位置、形状和强度都随化合物不同而各不相同。因此，红外光谱法是定性鉴定和结构分析的有力工具 2.定量分析 红外光谱法对试样的要求 红外光谱的试样可以是液体、固体或气体，一般应要求： （1）试样应该是单一组份的纯物质，纯度应>98%或符合商业规格才便于与纯物质的标准光谱进行对照。多组份试样应在测定前尽量预先用分馏、萃取、重结晶或色谱法进行分离提纯，否则各组份光谱相互重叠，难于判断。 （2）试样中不应含有游离水。水本身有红外吸收，会严重干扰样品谱，而且会侵蚀吸收池的盐窗。 （3）试样的浓度和测试厚度应选择适当，以使光谱图中的大多数 吸收峰的透射比处于10%~80%范围内。 目前主要有两类红外光谱仪：色散型红外光谱仪和傅立叶变换红外光谱仪。 一、色散型红外光谱仪 1 . 光源 红外光谱仪中所用的光源通常是一种惰性固体，同电加热使之发射高强度的连续红外辐射。常用的是Nernst灯或硅碳棒。Nernst灯是用氧化锆、氧化钇和氧化钍烧结而成的中空棒和实心棒。工作温度约为1700℃，在此高温下导电并发射红外线。但在室温下是非导体，因此，在工作之前要预热。它的特点是发射强度高，使用寿命长，稳定性较好。缺点是价格地硅碳棒贵，机械强度差，操
紫外分光光度法在药物分析中的应用
紫外分光光度法在药物分析中的应用 蒋贤森临床52 2152001037 摘要 药物分析是分析化学的一个重要应用领域，在药物分析工作中经常出现含复杂成分的药物或复方药物，对此经典的容量分析，重量分析等化学分析方法往往难于处理，一般都要借助于仪器分析方法，我国在药物分析方法上的研究经过几十年的发展已经有了很大的进步，用于药品质量控制的分析方法日益增多，使用的仪器类型日趋先进，并且仪器分析所占的比率越来越大，常用的仪器分析方法有紫外红外分光光度法气相色谱法液相色谱法毛细管电泳质谱法热分析法等，这些方法都有各自的特点和应用范围，紫外分光光度法由于具有方法简便灵敏度和精确度高重现性好可测范围广等明显优点，加之其仪器价格相对低廉易于维护因而越来越为分析工作者所重视，发展成为仪器分析方法中应用最广泛的方法以我国历版药典为例，紫外分光光度法的应用在其中占据很大的比例，高居各种仪器分析方法之首。虽然不断有新的分析方法出现，但紫外分光光度法因为具有灵敏度高快速准确等特点一直是制剂含量测定的首选方法，紫外分光光度法可广泛应用于分析合成药物，生物药品以及中药制剂等各种药物。 对紫外分光光度法，在飞速发展的现代药物分析领域中的可靠性
和作用作了总结，以大量的文献和数据说明紫外分光光度法仍然是有效可行的一种药物分析方法，紫外分光光度法发展到今天已经成为一种非常成熟的方法，衍生出许多种具体的应用方法如：双波长和三波长分光光度法差示分光光度法导数分光光度法薄层扫描紫外光谱法光声光谱法热透镜光谱分析法催化动力学分光光度法速差动力学分光光度法流动注射分光光度法以及化学计量学辅助的紫外分光光度法等等。 这些方法大都可用于药物分析的含量测定之中。 在此仅介绍其中的几种方法。 关键词：紫外分光光度法双波长三波长分光光度法差示分光光度法导数分光光度法 双波长三波长分光光度法 普通的单波长分光光度法要求试样透明无浑浊，对于吸收峰相互重叠的组分，或背景很深的试样分析往往难以得到准确的结果，双波长分光光度法简称双波长法，是在传统的单波长分光光度法的基础上发展起来的。使用二个单色器得到二个不同波长的单色光，它取消了参比池，通过波长组合在一定程度上能消除浑浊背景和重叠谱图的干扰，双波长法一般要求有二个等吸光度点，而三波长法，则只需在吸收曲线上任意选择三个波长 1 2 3 处测量吸光度，由这三个波长处的吸光度 A1 A2 A3计算 A A 与待测物浓度成正，因而可通过 A-C
仪器分析复习题
2016级成人高等教育中医学院本科班 《仪器分析》作业 班级: 姓名: 学号: 第一章绪论 1.仪器分析的特点。 2.仪器分析方法的类型。 3.学习仪器分析的方法。 第二章光谱分析法概论 一、名词解释 电磁辐射电磁波谱原子吸收光谱光谱法 二、简答题 1.简述光学分析法的三个过程。 2.光的波粒二相性基本参数 3.光谱区中紫外、可见、红外对应的波长范围？ 4.光谱法的仪器由哪几部分组成？它们的作用是什么？ 三、计算题 1.计算 (1) 2500cm-1波数的波长（nm) (2) Na 588-995nm相应的能量（eV) (3) 670. 7nm Li线的频率（Hz) 2.计算下列各种跃迁所需的能量范围（eV)及相应的波长范围 (1)原子内层电子跃迁 (2)原子外层电子跃迁 (3)分子的电子跃迁 (4)分子振动能级跃迁 (5)分子转动能级跃迁
3.阐述为什么原子光谱为线光谱，分子光谱为带光谱。如果说原子光谱谱线强度分布也是峰状的，对吗？为什么？ 第三章紫外-可见分光光度法 1.名词解释 透光率吸光系数（摩尔吸光系数、百分吸光系数）发色团和助色团吸收曲线标准曲线末端吸收试剂空白 2.物质对光的吸收程度可用哪几种符号表示，各代表什么含义？ 3.什么是朗伯-比尔定律？其物理意义是什么？ 4.简述导致偏离朗伯-比尔定律的原因。 5.什么是吸收曲线？制作吸收曲线的目的是什么？ 6.在分光光度法中，为什么要控制溶液的透光率读数范围在20%?65%之间？若T超出上述范围，应采取何种措施？ 7.简述紫外-可见分光光度计的主要部件及基本功能。 8.每100mL中含有0.701mg溶质的溶液，在1cm吸收池中测得的透光率为40.0%，试计算： (1)此溶液的吸光度。 (2)如果此溶液的浓度为0.420mg/100mL,其吸光度和百分透光率各是多少？ 第四章红外分光光度法 1.分子吸收红外光发生能级跃迁，必须满足的条件是什么？ 2.何为红外非活性振动？ 3.下列化合物能否用红外吸收光谱区别，为什么？ —ＣＨ２ＣＯＯＣＨ３—ＣＯＯＣ2Ｈ5 4.由茵陈篙分离出来的精油，其分子式为C12H10，UV EtOH λ239nm(ε537)， max 253nm(ε340)，红外光谱见课本P81，是解析其结构。 5.影响谱带位置的因素有哪些？
近红外分光光度法的测量模式及应用
药物分析结课论文 近红外分光光度法的测量 模式及应用 学生姓名： 学号： 任课教师： 所在学院： 专业： 中国·大庆 2012年12 月
近红外分光光度法的测量模式及应用 （黑龙江八一农垦大学） 摘要：近红外（near infrared）区域按ASTM定义是指波长在780—2526nm范围内的电磁波，是人们最早发现的非可见光区域，距今已有近200年的历史[1]。分光光度法是通过测定被测物质在特定波长处或一定波长范围内光的吸光度或发光强度，对该物质进行定性和定量分析的方法[3]。近红外分光光度法（near-infrared spectrophotometry ，NIRS）系通过测定被测物质的近红外谱区（波长范围约在780~2500nm，按波数计约为12800~4000cm-1）的特征光谱并利用适宜的化学计量学方法提取相关信息后，对被测物质进行定性、定量分析的一种分析技术[2]。 关键词：近红外分光光度法；测量模式；应用领域 1近红外分光光度法的原理和特点 近红外分光光度法是通过测定被测物质在近红外区的特征光谱进行定性定量分析的一种分析技术。由于近红外在常规光纤中有良好的传输特性，且具有仪器较简单、分析速度快、非破坏性和样品制备量小、几乎适合各类样品的分析以及可进行多组分多通道同时测定等特点。近年来，随着化学计量学、光纤和计算机技术的发展，近红外分光光度法在食品、化工、制药等许多领域，尤其是过程分析方面具有非常广泛的应用。近红外分光光度法的缺点是吸收信号弱、谱带宽、重叠较严、，而且吸收信号弱、信息解析复杂、光谱易动等[5]。 1.1化学分析[2] 1、定性分析 可对药品的活性成分、辅料、制剂、中间产物、化学原料以及包装材料进行鉴别。 2、定量分析 可定量测定药品的活性成分和辅料；测定某些脂肪类化合物的化学值，如羟值、
分光光度法(习题库)
分光光度法(习题库)
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7 分光光度法 一、单项选择题 （ B ）1、一束( )通过有色溶液时，溶液的吸光度与溶液浓度和液层厚度的乘积成正比。 A、平行可见光 B、平行单色光 C、白光 D、紫外光 （ D ）2、在目视比色法中，常用的标准系列法是比较 A、入射光的强度 B、透过溶液后的强度 C、透过溶液后的吸收光的强度 D、一定厚度溶液的颜色深浅 （ A ）3、__________互为补色 A、黄与蓝 B、红与绿 C、橙与青 D、紫与青蓝 （ C ）4、硫酸铜溶液呈蓝色是由于它吸收了白光中的 A、红色光 B、橙色光 C、黄色光 D、蓝色光 （ C ）5、某溶液的吸光度A=0.500；其百分透光度为 A、 69.4 B、 50.0 C、 31.6 D、 15.8 （ C ）6、摩尔吸光系数很大，则说明 A、该物质的浓度很大 B、光通过该物质溶液的光程长 C、该物质对某波长光的吸收能力强 D、测定该物质的方法的灵敏度低。 （ C ）7、符合比耳定律的有色溶液稀释时，其最大的吸收峰的波长位置 A、向长波方向移动 B、向短波方向移动 C、不移动，但峰高降低 D、无任何变化 （ C ）8、下述操作中正确的是 A、比色皿外壁有水珠 B、手捏比色皿的磨光面 C、手捏比色皿的毛面 D、用报纸去擦比色皿外壁的水 （ A ）9、某有色溶液在某一波长下用2cm吸收池测得其吸光度为0.750，若改用0.5cm和3cm吸收池，则吸光度各为 A、0.188/1.125 B、0.108/1.105 C、0.088/1.025 D、0.180/1.120 （ D ）10、用邻菲罗啉法测定锅炉水中的铁， pH需控制在4~6之间，通常选择（）缓冲溶液较合适。 A、邻苯二甲酸氢钾 B、NH3—NH4Cl C、NaHCO3—Na2CO3 D、HAc—NaAc （ C ）11、紫外－可见分光光度法的适合检测波长范围是 A、 400～760nm； B、 200～400nm
红外分光光度法
红外分光光度法 1 简述 化合物受红外辐射照射后，使分子的振动和转动运动由较低能级向较高能及跃迁，从而导致对特定频率红外辐射的选择性吸收，形成特征性很强的红外吸收光谱，红外光谱又称振-转光谱。 红外光谱是鉴别物质和分析物质化学结构的有效手段，已被广泛应用于物质的定性鉴别、物相分析和定量测定，并用于研究分子间和分子内部的互相作用。习惯上，往往把红外区分为3个区域，近红外区（12800~40000cm -1，0.78~2.5μ m），中红外区（4000~400cm -1 ，2.5~25 μ m）和远红外区（400~10cm -1 ，25~1000μ m）。其中中红外区是药物分析中最常用的区域。红外吸收与物质的关系在一定范围内服从朗伯-比尔定律，因而它也是红外分光光度法定量的基础。 红外分光光度计分为色散型和傅里叶变换型两种。前者主要由光源、单色器（通常为光栅）、样品室、检测器、记录仪、控制盒数据处理系统组成。以光栅为色散元件的红外分光光度计，以波数为线性刻度，以棱镜为色散元件的仪器，以波长为线性刻度。波数与波长的换算关系如下： 10000 波数（cm -1）= ） 波长（μm 傅里叶变换型红外光谱仪（简称FT-IR）则由光学台（包括光源、干涉仪、样品室和检测器）、记录装置和数据处理系统组成，由干涉图变为红外光谱需经快速傅里叶变换。该型号仪器现已成为最常用的仪器。 2 红外分光光度计的检定 所用仪器应按现行国家质量与核查技术监督局“色散型红外分光光度计鉴定规程”、“傅里叶变换红外光谱仪鉴定规程”和《中国药典》附录规定，并参考仪器说明书，对仪器定期进行校正检定。 2.1 波数准确度 2.1.1 波数准确度的允差范围傅里叶变换红外光谱仪在3000cm -1附近的波数误差应不大于±5cm -1，在1000cm -1附近的波数误差应不大于±1cm -1。2.1.2 波数准确度检定方法
分光光度法复习题
第十七章 吸光光度法复习题 一、填空题 17-1-1．已知某有色络合物在一定波长下用2cm 吸收池测定时其透光度T=0.60。若在相同条件下改用1cm 吸收池测定，吸光度A 为0.111，用3cm 吸收池测量，T 为0.46。 17-1-2．测量某有色络合物的透光度时，若吸收池厚度不变，当有色络合物浓度为C 时的透 光度为T ，当其浓度为1/3C 时的透光度为31 T 。 17-1-3．影响有色络合物的摩尔吸收系数的因素是 入射光的波长 17-1-4. 已知KmnO 4的摩尔质量为158g ·mol -1，其水溶液的k 545=2.2×103L ·mol -1·cm -1 。求此波长下质量分数为0.002%的KmnO 4溶液在3.0cm 吸收池中的透光度为14%。 17-1-5. 吸收曲线上光谱峰值处称为 最大吸收，它对应的波长称为 最大吸收波长，吸收曲线 的 形状 和 最大吸收波长与物质的分子结构有关，因此，吸收曲线的特征可作为对物质进行定性分析的基础。 17-1-6对于同一物质的不同浓度溶液来说，其吸收曲线的形状 相似 ；最大吸收波长 位置相同 ；只是吸收程度要 随浓度的改变而变化 ，表现在曲线上就是曲线的高低 不同 。 17-1-7多组分分光光度法可用解联立方程的方法求得各组分的含量，这是基于多组分溶液的吸光度等于___各组分吸光度之和_。 17-1-8分光光度法中所用的分光元件主要有 三棱镜 _和___光栅_两种。 二、选择题 17-2-1．符合朗伯-比尔定律的围，有色物的浓度、最大吸收波长、吸光度三者的关系是（ B ） A ． 增加， 增加，增加； B 减小，不变，减小； C ．减小，增加，增加； D 增加，不变，减小。 17-2-2.参比溶液是指（ A ） A 吸光度为零的溶液 B 吸光度为固定值的溶液 C 吸光度为1的溶液 D 以上三种溶液均不是 17-2-3．在分光光度分析中，常出现工作曲线不过原点的情况。下列说法中不会引起这一现象的是（C ）
红外分光光度法在油品检测中的应用
毕业论文文献综述 题目：红外分光光度法在油品检测中的应用学院：化学与药学院＿＿＿＿＿＿ 专业：材料化学＿＿＿＿＿＿＿＿ 班级：08级02班＿＿＿ 学号：20084177＿＿＿＿＿＿＿＿ 学生姓名：马鸽＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 指导教师：王秀霞 2011年10月25日
摘要 所谓红外分光光度法是通过测定物质在波长2.5～25 μm(按波数计为4000～400 cm-1)的红外光区范围内光的吸收度，对物质进行定性和定量分析的方法。 其原理是对物质自发发射或受激发射的红外射线进行分光，可得到红外发射光谱，物质的红外发射光谱主要决定于物质的温度和化学组成。对被物质所吸收的红射线进行分光，可得到红外吸收光谱。红外光谱具有高度的特征性，不但可以用来研究分子的结构和化学键，而且广泛地用于表征和鉴别各种化学物种。 关键词红外分光光度法，油品检测，应用原理，实验操作 选题的依据及意义 通过阅读多篇文献资料，在油品检测方面应用前景广阔，主要方向有以下几种：分析工业废水中的微量油，测定土壤中石油类的应用，测定水质中石油类和动植物油。并且通过对各种测油方法的比较，得出红外分光光度法是目前最理想的测油方法，包括对石油类，动植物油类的检测，在环境监测方面的用处也很大。 本课题研究内容 1．概述 现在油类（即石油类、动植物油）的测定方法很多，常用的分析方法是重量法、红外分光光度法、非分散红外法。其中重量法是常用的分析方法，它不受油品种限制。但操作繁杂，灵敏度低，只适于测定10mg/L以上的含油水样。方法的精密度随操作条件和熟练程度的不同差别很大。而非分散红外法适用于测定0.02mg/L以上的含油水样，当油品的比吸光系数较为接近时，测定结果的可比性较好；但当油品相差较大，测定的误差也较大，尤其当油样中含芳烃时误差要更大些，这时要注意消除其他非烃类有机物的干扰。目前监测分析中用得最多的是红外分光光度法，它克服了以上两种方法的不足，适用于0.01mg/L以上的含油水样，该方法不受油品种的影响，所以尤其在环境监测中能比较准确地反映水中石油类的污染程度。 2．各种测油方法的比较 2.1重量法。该方法的优点是不受油品的限制，缺点是操作复杂，重现性、灵敏度差，不能检出低沸点油。 2.2紫外法。该方法灵敏度较高，缺点是波长选择随油品的种类而定，不同种类的油采用不同的波长。由于地方与地方之间的油品差别很大，采用同一种方法测定的数据也无可比性。 2.3荧光法。该方法用紫外线照射，激发萃取剂中的油发出荧光。荧光强度越强，含油量越高。但有些油类不能被紫外线激发出荧光，而有些非油类荧光物质也能被紫外线激发出荧光。所以，荧光法灵敏度较高，但抗干扰性极差。 2.4非色散红外法。该方法优点是灵敏度较高。操作简便。缺点是测定结果随油品种类的变化而变化，对芳烃无反应，不能分辨甲基、亚甲纂，更不能显示油品结构，不适合对石油类的整体测量。 2.5红外分光光度法。该方法优点是灵敏度较高，适合于各种油品，选择性强，测定结果不受地方油品变化的影响，在不同地方测定的数据均具有可比性。 从上述分析可知，采用红外分光光度法测定值 3．红外分光光度法测油原理 用四氯化碳萃取水中的油类物质，测定总萃取物，然后将萃取液用硅酸镁吸附，经脱除动植