现代食品检测技术ppt课件第二版.ppt

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1、现代食品检测技术,食品科学与工程系,现代食品检测技术,第一章 绪 论,第一节 食品质量与安全现状及现代食品 检测技术的主要任务及内容,一、食品质量安全现状1、食品质量安全存在的问题食源性的中毒问题 由食源性污染引起的的疾病，已成为目前危害我国公民健康的最重要因素之一，有微生物性食物中毒，化学性食物中毒，还有些原因不明或尚未查明原因的食物中毒。食品污染的问题 大量农药化肥兽药生产调节剂等的使用，尤其是滥用国家已禁止的农药，从源头上给食品安全带来极大隐患。,2、引起食源性中毒和食品污染的原因,食品加工企业不能按照工艺要求操作超量使用和滥用食品添加剂、非法添加物引起食品安全问题 从最初曝光的二恶英、

2、红汞、甲醛、激素、面粉添加剂、面粉漂白剂、假酒、洗衣粉油条、陈化粮毒米、苏丹红、瘦肉精、铁酱油、毛发酱油，到牛奶业普遍使用三聚氰胺、养殖业普遍滥用抗生素、食品工业违规滥用食品添加剂、滥用氢化油、农药残留严重超标等等。这些问题已对人民生命健康和民族生存构成严重威胁。,食品安全事件大品牌,食品安全事件之“橡胶门” 2010年7月，美国的麦乐鸡被检出含有橡胶化学成分“聚二甲基硅氧烷”。其发言人称，在麦乐鸡中添加该物质，是基于安全理由，用以防止炸鸡块的食油起泡。,食品安全事件大品牌,食品安全事件之“砒霜门” 2009年11月，农夫山泉和统一两家公司生产的部分批次果汁饮品被海口市工商局检测出“含砒霜”。

3、不过耐人寻味的是，海南省工商局最后宣称，初检结果有误，海口市工商局在工作过程中存在程序不当的地方。,食品安全事件大品牌,食品安全事件之非法添加夏枯草 2009年5月，卫生部就之前杭州市民状告“王老吉”召开新闻发布会，声明该饮料中含有的夏枯草不在允许食用的87种中药材名单中，这意味着流传了170多年的凉茶涉嫌违法添加非食用物质，造成了该产品的销量下降。,食品安全事件大品牌,食品安全事件之鸡蛋含三聚氰胺 2009年2月，“咯咯哒”问题鸡蛋所用饲料厂的法人代表获刑，该厂于08年9月两次向饲料中加入三聚氰胺。08年10月，在香港对从内地进口的鸡蛋中检测出三聚氰胺后，引起了广泛关注，所以问题饲料被查出。

4、,食品安全事件大品牌,食品安全事件之三聚氰胺奶粉 2009年1月，三鹿“三聚氰胺奶粉”案终审宣判。自08年7月始，全国各地陆续收治婴儿泌尿系统结石患者多达1000余人，9月11日，卫生部调查证实这是由于三鹿集团生产婴幼儿配方奶粉受三聚氰胺污染所致。,食品安全事件大品牌,食品安全事件之水饺检出致病菌 2007年4月，在广西壮族自治区销售的“思念”、“龙凤”品牌云吞及水饺被检出金黄色葡萄球菌。这一检测结果的公布之后，商家采取措施，对购买到问题批次产品的消费者提供退货服务。,食品安全事件大品牌,食品安全事件之奶粉碘超标 2005年5月，雀巢金牌成长3+奶粉在浙江被抽检出碘含量超标，引发了该品牌奶粉在

5、全国范围的撤柜。,食品安全事件大品牌,食品安全事件之“苏丹红” 2005年3月，上海市相关部门在对肯德基多家餐厅进行抽检时，发现新奥尔良鸡翅和新奥尔良鸡腿堡调料中含有“苏丹红”成分。事发后，肯德基餐厅停止售卖这两种产品，同时销毁所有剩余调料。”,食品安全事件大品牌,食品安全事件之掺假粉丝 2004年5月，中央电视台每周质量报告的一期“龙口粉丝掺假有术”节目揭露，部分正规粉丝生产商为降低成本，在生产中掺入粟米淀粉，并加入了可能致癌的碳酸氢铵化肥、氨水用于增白。,二、现代食品检测技术的主要任务及内容,1、检测目的 评价食品品质及其安全性。2、检测任务 食品检测的任务是运用物理、化学、生物等学科的基

6、本理论及各种科学技术，对食品工业生产中的物料包括食品原料、辅助材料、半成品、成品、副产品等的状态和主要成分含量及微生物状况进行分析检测。 3、检测方法 感官检验法、化学分析法、仪器分析法、微生物分析法和酶分析法。,第二节 仪器分析法,一、概述 仪器分析是指采用比较复杂或特殊的仪器设备，通过测量物质的某些物理或物理化学性质的参数及其变化来获取物质的化学组成、成分含量及化学结构等信息的一类方法。 这些方法一般都有独立的方法原理及理论基础,二、仪器分析特点,1、优点(1)操作简便，分析速度快，容易实现自动化。(2)选择性好。(3)灵敏度高，检出限量可降低。 (4)样品用量少，可进行不破坏样品分析，适

7、合 复杂组成样品分析。(5)用途广泛，满足特殊要求。,2、仪器分析不足,（1）相对误差较大。（2）仪器设备复杂，价格昂贵，维护及环 境要求较高。（3）仪器分析的方法是一种相对分析的方 法，一般需要已知组成的标准物质来对 照，而标准物质的获得常常是限制仪器 分析广泛应用的原因之一。,三、仪器分析的历史发展概况,第一次革命 仪器分析的三次巨大变革 分析天平的发明 溶液理论的建立 化学分析占主导地位，仪器分析种类少和精 度低；第二次巨大变革 第二次世界大战前后的科学技术 物理学和电子技术的发展为仪器分析奠定了 基础,核磁共振（NMR）诺贝尔化学奖1952年；极谱，诺贝尔化学奖1959年；气相色谱，诺

8、贝尔化学奖1952年。第三次变革 计算机的发明，尤其微机的发展，给仪器分析带来全新的革命；实现分析过程连续、快速、实时、智能。,发展中的仪器分析,20世纪90年代后，各种新方法、新内容广泛应用： （1）化学计量学 （2）毛细管电泳； （3）高效膜分析技术； （4）超临界萃取； （5）分子分析 （6）毫微秒分析 （7）生物芯片,联用分析技术已成为当前仪器分析的重要发展方向。 联用分析技术：1.气相色谱质谱法（GCMS）2.气相色谱质谱法质谱法（GCMSMS）3.气相色谱原子发射光谱法（GCAES）4.液相色谱质谱法（HPLCMS）,四、仪器分析方法的分类,仪器分析,电化学分析法,光分析法,色谱分

9、析法,热分析法,分析仪器联用技术,质谱分析法,1、电化学分析方法的分类,电化学分析法,电位分析法,电解分析法,电泳分析法,库仑分析法,极谱与伏安分析法,电导分析法,2、色谱分析方法的分类,色谱分析法,气相色谱法,薄层色谱法,液相色谱法,激光色谱法,电色谱法,超临界色谱法,3、光分析方法的分类,光分析法,原子吸收法,红外法,原子发射法,核磁法,荧光法,紫外可见法,4、其他分析方法的分类,其他分析法,质谱分析法,联用技术,热分析法,五、分析仪器组成,分析仪器种类多，应用范围广，原理差异大，然而不论分析仪器是简单还是复杂它们都是由四个基本的部分组成， 1、信号发生器 2、检测器 3、信号处理器 4、

10、结果显示,六、分析方法的选择,对样品了解： 准确度、精确度要求； 可用样品量； 待测物浓度范围； 可能的干扰； 样品基体的物化性质； 多少样品（经济）。,对方法的要求：,精度 绝对偏差、RSD（相对偏差）、变 异系数；误差系统误差、相对误差；灵敏度 校正曲线灵敏度、分析灵敏度；检出限浓度范围定量限于线性检测限；选择性选择性系数。,其它方法学的特性：,分析速度；易操作性；操作者熟练程度的要求；仪器成本；每个样品分析的成本；环境代价。,第三节 课程主要内容与学习方法,一、课程主要内容总32学时 内容与学时分配参考绪论（1学时）紫外-可见分光光度法（4学时）红外光谱法（4学时）荧光分析法（3学时）原

11、子吸收与原子荧光光谱法（5学时）电位分析与电导分析法（3学时）气相色谱法（4学时）高压液相色谱法（含离子色谱） （4学时）食品样品前处理技术（4学时）,二、课程性质与目标,1、课程性质化学+物理学+电子技术+计算机（综合性学科）2、课程目标 培养两类人才： 分析仪器的熟练应用者解决问题 创新型人才发现问题，开拓新领域； (1) 掌握常用仪器分析方法原理、应用，熟悉仪器结构； (2) 使学习者具备选择适宜的分析方法的能力； (3) 学习创新思维方式。,三、课程的学习方法,1. 抓住主线 特点原理用途；重点在原理2. 归纳共性与个性 色谱法：共性：复杂混合物分离分析 个性：流动相-原理-对象3.

12、处理好整体与局部 分析仪器结构流程关键部件4. 勤 书山无路勤为径！,现代食品检测技术,第二章 紫外-可见分光光度法,第一节 紫外-可见吸收光谱分析基本原理,1.概述紫外可见吸收光谱：分子价电子能级跃迁。波长范围：100750 nm.(1) 远紫外光区: 100200nm (2) 近紫外光区: 200400nm(3)可见光区:400750nm可用于结构鉴定和定量分析。 电子跃迁的同时，伴随着振动转动能级的跃迁;带状光谱。,2、吸收曲线,：吸收波长；：摩尔吸光系数1、次峰 2、肩峰 3、波谷 4、最大吸收峰用不同波长的单色光照射，测吸光度；,吸收曲线,同一种物质对不同波长光的吸光度不同。吸光度最

13、大处对应的波长称为最大吸收波长max 不同浓度的同一种物质，其吸收曲线形状相似max不变。而对于不同物质，它们的吸收曲线形状和max则不同。,吸收曲线可以提供物质的结构信息，并作为物质定性分析的依据之一。,吸收曲线,不同浓度的同一种物质，在某一定波长下吸光度 A 有差异，在max处吸光度A 的差异最大。此特性可作作为物质定量分析的依据。在max处吸光度随浓度变化的幅度最大，所以测定最灵敏。吸收曲线是定量分析中选择入射光波长的重要依据。,3.电子跃迁与分子吸收光谱,物质分子内部三种运动形式： （1）电子相对于原子核的运动； （2）原子核在其平衡位置附近的相对振动； （3）分子本身绕其重心的转动。

14、分子具有三种不同能级：电子能级、振动能级和转动能级三种能级都是量子化的，且各自具有相应的能量。分子的内能：电子能量Ee 、振动能量Ev 、转动能量Er 即: EEe+Ev+Er evr,能级跃迁,电子能级间跃迁的同时，总伴随有振动和转动能级间的跃迁。即电子光谱中总包含有振动能级和转动能级间跃迁产生的若干谱线而呈现宽谱带。,讨论：,（1）转动能级间的能量差r：0.0050.050eV，跃迁产生吸收光谱位于远红外区。远红外光谱或分子转动光谱；（2）振动能级的能量差v约为：0.05eV，跃迁产生的吸收光谱位于红外区，红外光谱或分子振动光谱；（3）电子能级的能量差e较大120eV。电子跃迁产生的吸收光

15、谱在紫外可见光区，紫外可见光谱或分子的电子光谱；,讨论：,（4）吸收光谱的波长分布是由产生谱带的跃迁能级间的能量差所决定，反映了分子内部能级分布状况，是物质定性的依据； （5）吸收谱带的强度与分子偶极矩变化、跃迁几率有关，也提供分子结构的信息。通常将在最大吸收波长处测得的摩尔吸光系数max也作为定性的依据。不同物质的max有时可能相同，但max不一定相同； （6）吸收谱带强度与该物质分子吸收的光子数成正比，定量分析的依据。,第二节 紫外可见吸收光谱与分子结构的关系,一、电子跃迁的类型 有机化合物的紫外可见吸收光谱是三种电子跃迁的结果：电子、电子、n电子。,分子轨道理论：成键轨道反键轨道。,当外

16、层电子吸收紫外或可见辐射后，就从基态向激发态(反键轨道)跃迁。主要有四种跃迁所需能量大小顺序为：n n ,1跃迁,所需能量最大；电子只有吸收远紫外光的能量才能发生跃迁； 饱和烷烃的分子吸收光谱出现在远紫外区； 吸收波长200 nm；例：甲烷的max为125nm , 乙烷max为135nm。 只能被真空紫外分光光度计检测到； 作为溶剂使用；,2n跃迁,所需能量较大。 吸收波长为150250nm，大部分在远紫外区，近紫外区仍不易观察到。 含非键电子的饱和烃衍生物(含N、O、S和卤素等杂原子)均呈现n* 跃迁。,3 跃迁,所需能量较小，吸收波长处于远紫外区的近紫外端或近紫外区，max一般在104Lm

17、ol1cm1以上，属于强吸收。 乙烯*跃迁的max为162nm，max为: 1104 Lmol-1cm1。,C=C 发色基团， 但 *200nm。,max=162nm 助色基团取代 * （K带)发生红移。,4. n跃迁,不饱和键中杂原子上的n电子到*轨道的跃迁。,所需能量小，吸收波长处于在近紫外可见区，值小。, 跃迁与 跃迁的比较,跃迁机率大，是强吸收带； 跃迁机率小，是弱吸收带。,二、生色团、助色团和吸收带,1 生色团 能吸收紫外、可见光的结构单元，是含有非键轨道和分子轨道的电子体系。,2 助色团是能使生色团吸收峰向长波方向位移并增强其强度的官能团，是带有非键电子对的基团。,OH, NH2,

18、 SH及卤族元素,3 红移和蓝移 (或紫移)红移：吸收峰的波长max向长波方向移动。蓝移(紫移)：吸收峰的波长max向短波方向移动。,4、吸收带,（1）K吸收带：由跃迁产生的，由于分子中存在共轭结构而引起的,max大于104Lmol1cm1，强吸收带。吸收峰在217-280nm，共轭体系越大，吸收波长越长，吸收强大增大。（2）R吸收带：由n跃迁产生的，1001000，弱吸收。吸收峰在近紫外区。,（3）B吸收带：由芳香族化合物的跃迁和苯环的振动的重叠引起的，是一组精细结构吸收带，吸收峰在230-270 nm之间，=100，B吸收带的精细结构常用来判断芳香族化合物，但苯环上有取代基且与苯环共轭或在

19、极性溶剂中测定时，这些精细结构会简单化或消失。 （4）E吸收带：由芳香族化合物的跃迁产生的，是芳香族化合物的特征吸收。,苯*跃迁的三个吸收带,E1带: 180 nm =47000,E2带: 204 nm =7000,B带: 250 nm =100,三、影响紫外可见吸收光谱的因素,1.共轭效应 共轭效应使吸收的波长向长波方向移动，吸收强度也随之加强。,CH2=CH2 165nm 10000,CH2=CH-CH=CH2 217 nm 21000,CH2=CH-CH=CH-CH=CH2 258 nm 34000,化合物 max (nm) max,电子共轭体系增大， 红移， 增大。,空间阻碍使共轭体系

20、破坏，max蓝移， max 减小。,R=R=Hmax =294 nm, max=27600,R=H, R=CH3, max =272 nm, max=21000,2.助色效应,助色效应使助色团的n电子与发色团的电子共轭，结果使吸收的波长向长波方向移动，吸收强度随之加强。 C=C 发色基团， 但 *200nm。 max=162nm 助色基团取代 *（K带)发生红移。,3.超共轭效应,这是由于烷基的键与共轭体系的键共轭而引起的，其效应使吸收的波长向长波方向移动，吸收强度加强。但增加的幅度很小。4.溶剂的影响 常用溶剂有己烷、庚烷、环己烷、二氧杂几烷、水、乙醇等等，特别是极性溶剂，对溶质吸收峰的波长

21、、摩尔吸光系数，形状都可能产生影响，这是因为溶剂和溶质间常形成氢键，或溶剂的偶极使溶质的极性增强，引起 *或n吸收带的迁移。,无溶剂效应,极性溶剂效应,*,n,n,*,能量,1) 对*跃迁和n*跃迁的影响,溶剂极性增加， * 跃迁吸收带红移， n*跃迁吸收带蓝移。,*和n*跃迁的溶剂效应,溶剂 正己烷 CHCl3 CH3OH H2O,*max/nm 230 238 237 243,n*max/nm 329 315 309 305,报告某物的紫外、可见吸收光谱时，需注明所使用的溶剂。,2) 溶剂的选择,a. 溶剂应能很好地溶解被测试样，溶剂对溶质应该是惰性的。,b. 在溶解度允许的范围内，尽量选

22、择极性较小的溶剂。,c. 溶剂在样品的吸收光谱区应无明显吸收,四、各类有机化合物的紫外可见特征吸收光谱,1 饱和烃及其取代衍生物,饱和烷烃的分子只有跃迁，吸收光谱出现在远紫外区； 吸收波长200 nm； 只能被真空紫外分光光度计检测到；作为溶剂使用。,2 不饱和烃,1) 非共轭不饱和烃,CH2=CH-(CH2)2-CH3 184 nm,CH2=CH-(CH2)2-CH=CH2 185nm,CH2=CH2 165 nm,烯烃 max,2) 共轭不饱和烃,CH2=CH-CH=CH-CH=CH2: max= 258nm,3) 羰基化合物,R带：n *跃迁，弱吸收,K带： *跃迁，强吸收,K带: 红移

23、R带: 蓝移,R带: 270300 nm K带: 150nm,Y= H, R,Y= -NH2, -OH, -OR,K带: 红移220260 nmR带: 红移310330 nm,C=O,=,4) 苯及其衍生物,苯*跃迁的三个吸收带,E1带: 180 nm =47000,E2带: 204 nm =7000,B带: 250 nm =100,苯环上的取代基使 B带简化、红移，吸收强度增大。,苯环与羰基双键共轭羰基双键：K带和R带红移；苯环：B带简化，E2带与K带重合且红移,乙酰苯的紫外吸收光谱,5) 稠环芳烃及杂环化合物,苯的三个吸收带红移，且强度增加。苯环的数目越多，波长红移越多。,第三节 紫外-可

24、见分光光度计,一、基本组成二、分光光度计的类型,仪器,紫外-可见分光光度计,一、基本组成,光源,单色器,样品室,检测器,显示,1. 光源 在整个紫外光区或可见光谱区可以发射连续光谱，具有足够的辐射强度、较好的稳定性、较长的使用寿命。,可见光区：钨灯作为光源，其辐射波长范围在3202500 nm。 紫外区：氢、氘灯。发射185400 nm的连续光谱。,2.单色器,将光源发射的复合光分解成单色光并可从中选出一任波长单色光的光学系统。 入射狭缝：光源的光由此进入单色器； 准光装置：透镜或返射镜使入射光成为平行光束； 色散元件：将复合光分解成单色光；棱镜或光栅；,聚焦装置：透镜或凹面反射镜，将分光后所

25、得单色光聚焦至出射狭缝； 出射狭缝。,3.样品室,样品室放置各种类型的吸收池（比色皿）和相应的池架附件。吸收池主要有石英池和玻璃池两种。在紫外区须采用石英池，可见区一般用玻璃池。4.检测器 利用光电效应将透过吸收池的光信号变成可测的电信号，常用的有光电池、光电管或光电倍增管。,5. 结果显示记录系统 检流计、数字显示、微机进行仪器自动控制和结果处理。,二、分光光度计的类型,1.单光束 简单，价廉，适于在给定波长处测量吸光度或透光度，一般不能作全波段光谱扫描，要求光源和检测器具有很高的稳定性。,2.双光束 自动记录，快速全波段扫描。可消除光源不稳定、检测器灵敏度变化等因素的影响，特别适合于结构分

26、析。仪器复杂，价格较高。,3.双波长 将不同波长的两束单色光(1、2) 快束交替通过同一吸收池而后到达检测器。产生交流信号。无需参比池。= 12nm。两波长同时扫描即可获得导数光谱。,光路图,第四节 紫外-可见吸收光谱的应用,一、定性分析max：化合物特性参数，可作为定性依据；1 吸收曲线比较法吸收峰的数目，形状， max, max等。max ， max都相同，可能是一个化合物；1)与标准谱图比较标准谱图库：46000种化合物紫外光谱的标准谱图 The sadtler standard spectra ,Ultraviolet2) 与标准化合物的吸收光谱比较,2 计算不饱和有机化合物max的经

27、验规则,1) 伍德沃德(Woodward-Fieser)规则,适用于共轭烯烃(不多于四个双键)、共轭烯酮类化合物*跃迁吸收峰max的计算。,P67表5-2,异环二烯基数：214环外双键：52，3，4，5位烷基取代：45 计算：239 nm,共轭烯烃,例：水芹烯有两种异构体，经其他方法测定其结构为A及B。其紫外光谱：体的max为263 nm (max为2500)，体的max为231 nm (max为900) 。试问A及B何者为体，何者为体？,A,B, 、 不饱和羰基化合物,2) 斯科特(Scott)规则,适用于芳香族羰基取代衍生物max的计算,基数：230对位胺基：58 计算：288 nm,测定

28、：288nm,二 结构分析,1 判别顺反异构体,顺式,反式,max=280nm max=13500,max=295nm max=27000,2 判别互变异构体,酮式:max=272nm,max=16,烯醇式:max=243nm,max=16000,3. 可获得的结构信息,（1）200-400nm 无吸收峰。饱和化合物，单烯。（2） 270-350 nm有吸收峰（=10-100）醛酮 n* 跃迁产生的R 带。（3） 250-300 nm 有中等强度的吸收峰（=200-2000），芳环的特征 吸收（具有精细解构的B带）。（4） 200-250 nm有强吸收峰（104），表明含有一个共轭体系（K）带

29、。共轭二烯：K带（230 nm）；不饱和醛酮：K带230 nm ，R带310-330 nm260nm,300 nm,330 nm有强吸收峰，3,4,5个双键的共轭体系。,三、定量分析：,1、朗白比耳定律 当用一束强度为Io的单色光垂直通过厚度为b、吸光物质浓度为C的溶液时，溶液的吸光度正比于溶液的厚度b和溶液中吸光物质的浓度C的乘积。数学表达式为：A=lg(I0/I)=-lgT=KbCT：透光率 透过光强度与入射光强度的比值（1）比例常数K的几种表示方法：比例常数表示吸光物质对某波长光的吸收程度。与吸光物质的性质、入射光的波长及温度等因素有关。 K值随着b和C的单位不同而不同。,1）吸光系数：

30、,当溶液浓度c的单位为g/L,溶液液层厚度b的单位为cm时，K叫“吸光系数”，用a表示，其单位为L/gcm，此时： A=abC 由式可知：a=A/bc，它表示的是当c=1g/L、b=1cm时溶液的吸光度。 2）摩尔吸光系数： 当溶液浓度c的单位为mol/L，液层厚度b的单位为cm时，K叫“摩尔吸光系数”，用表示，其单位为L/molcm，此时： A=bc,=A/bc， 它表示的是当C=1mol/L，b=1cm时，物质对波长为的光的吸光度。 与a之间的关系为： =aMM为吸光物质的分子量。 和a的大小都可以反映出吸光物质对波长为的单色光的吸收能力,一般用来表示。,（2）影响值的因素：,内因-吸光物

31、质分子结构； 外因入射光波长； 可作定性鉴定参数，也可用以估量定量方法的灵敏度：值愈大，方法灵敏度愈高。在max处： max 105 灵敏度超高 max（610）104 灵敏度高 max（26）104 灵敏度中等 max 2 104 灵敏度不高,例1：铁（）浓度为5.010-4 gL-1的溶液,与1,10-邻二氮杂菲反应,生成橙红色络合物.该络合物在波长508 nm ,比色皿厚度为2cm时,测得A=0.190 。计算1,10-邻二氮杂菲亚铁的a及。(已知铁的相对原子质量为55.85)解：根据比耳定律 A =abc 得： a= A/bc =0.190/(25.010-4)=190 Lg-1cm-

32、1 = Ma =55.85190=1.1104 Lmol-1cm-1,例2 ：已知某化合物的相对分子量为251，将此化合物用已醇作溶剂配成浓度为0.150 m mol L-1溶液，在480nm处用2.00cm吸收池测得透光率为39.8%，求该化合物在上述条件下的摩尔吸光系数和吸光系数。解：已知溶剂浓度c=0.150mmo l.L-1，b=2.00cm, T=0.398, 由Lambert-Beer定律得：480nm=A/ cb = -lg0.398/0.15010-3 2.00 =1.33 103 ( L mol-1 cm-1) 由=aM , 得:a= /Ma= /251=5.30(L g-1

33、 cm-1),（3）吸收定律的适用条件：,1）必须是使用单色光为入射光；2）溶液为稀溶液；3）吸收定律能够用于彼此不相互作用的多组分溶液。它们的吸光度具有加合性，且对每一组分分别适用，即： A总= A1+ A2+ A3+ An =1bc1+2bc2+3bc3+nbcn（4）吸收定律对紫外光、可见光、红外光都适用,2 偏离朗伯-比耳定律的原因,bc=KcAC，作图，应得到一过 原点的直线，称标准曲线或工作曲线。但在实际中，常发现标准曲线不成直线，这种情况称偏离朗伯-比耳定律。,（1）由于非单色光引起的偏离,（2）由于溶液本身的化学和物理因素引起的偏离a 由于介质不均匀性引起的偏离b 由于溶液中的

34、化学反应引起的偏离,3 几种常用定量分析方法,1）标准曲线法（工作曲线法）第一步：绘制吸收曲线，找出测定波长第二步：配标准系列，测绘出标准曲线第三步：在相同条件下，配制样品，测其A第四步：在标准曲线上查出样品浓度,单组分定量方法,单组分定量方法,标准曲线法,本法特点：分析同种类的大批试样比较方便。因为这样一条标准曲线，只要操作条件不变，就可供一段时间内使用，不必每做一个试样分析都要同时作一条标准曲线。注意事项： 标准溶液的组成与浓度应尽量与试样接近； 如仪器条件和操作条件（试剂、酸度、温度）变化了，则应校正曲线，或重新制作标准曲线。,2）标准加入法,在相同条件下，配样液和样加标液，测出其吸光度

35、，两者相比较，即可得出样品浓度的一种分析方法。设配制的样液和样加标液的浓度为Cx 、Cs+x ，测出吸光度对应为AX、AS+x，据A=abc 有： AX=axbxCx (1) AS+x=as+xbs+xCs+x (2),在相同条件下测同一种物质，则有 as+x = ax bs+x = bx比较（1） （2）得：AX /AS+x= Cx/Cs+x (3) 而 Cs+x=(VxCx+VsCs)/(Vx+Vs) (4) 将（4）代入（3）得：Cx =VsAXCs /（Vx+sAx+S- AX Vx）本法特点：在样品溶液中加入一个小体积(Vs)的标准溶液，对试液的组成无大的影响，这就能使配制的样品溶液

36、和样品加标溶液的组成基本保持一致，能获得较准确的分析结果。科研试验常使用此法。,3）、多组分定量方法,第五节 显色反应及其影响因素,显色反应：将待测组分转变成可能测量的有色 化合物的反应。显色剂：待测组分形成有色化合物的试剂。,一、对显色反应的要求,1 选择性好；2 灵敏度足够高；3 有色化合物组成恒定，符合一定的化学式；4 有色化合物的化学性质应足够稳定；5 有色化合物与显色剂之间的颜色差别要大。 6 颜色差别用对比度表示，要求60nm。二、显色条件的选择显色条件：M+R=MR反应相关条件。显色剂浓度及用量;酸度;温度; 显色时间;缓冲溶液种类及用量; 用表面活性剂的加入等等。选择的总原则：

37、AMR最大且恒定,显色条件的选择,1 显色剂R的用量显色反应一般可用下式表示： M + R MR 被测组分 显色剂 有色化合物,2 溶液的酸度,1） 影响显色剂的平衡浓度和颜色 M + HR MR + H+ 许多显色剂在不同的酸度下有不同的颜色。例1-(2-吡啶偶氮)-间苯二酚(PAR)，,2）影响被测金属离子的存在形态,大部分金属离子易水解.例，Al3+在pH4时，有下列水解反应：Al(H2O)63+ Al(H2O)5OH2+ + H+2Al(H2O)5OH2+ Al2(H2O)6(OH)33+H+3H2O 显然，这些水解反应的存在，对显色反应的进行是不利的，如生成沉淀，则使显色反应无法进行

38、。,3）影响络合物的组成,某些显色反应，酸度不同，络合比不同，其色不同。例磺基水杨酸与Fe3+的反应，在不同酸度下，可生成1:1、1:2和1:3三种不同颜色的络合物，故测定时应控制酸度。 PH 络合物 颜 色 1.8-2.5 Fe(Ssal)+ 紫 4-8 Fe(Ssal)2- 棕 褐 8-11.5 Fe(Ssal)33- 黄Ssal: 磺基水杨酸显色反应的适宜酸度，由实验来定。,固定溶液中被测组分与R的浓度，调节溶液不同的pH值，测定A ，作pH-A曲线，从中找出适宜的pH值范围。,3 显色温度,显色反应常在室温下进行。但是，有些显色反应必需加热至一定温度才能完成。例:用硅钼蓝法测硅时生成硅

39、钼黄的反应，在室温下需要10min以上才能完成，而在沸水浴中，则只需30s便能完成。,4 显色时间,有些显色反应瞬间完成，溶液颜色很快达到稳定，并在较长时间内保持不变；有些虽能迅速完成，但络合物的颜色很快就开始褪色；有些进行很缓慢，溶液颜色需经一段时间后才稳定。应据实际情况，确定最合适的时间测定。,5 副反应的影响,溶液中副反应存在时，会影响反应的完全程度。6 溶剂 有机溶剂常降低有色化合物的离解度，从而提高了显色反应的灵敏度。例，偶氮氯膦法测Ca2+，加乙醇后，A明显增加.此外，有机溶剂还可能提高显色反应的速度。如，氯代磺酚S测Nb，在水溶液中显色需要几个小时，加丙酮后，则只需30min。,

40、7 溶液中共存离子的影响,消除共存离子干扰的方法： 1）控制溶液的酸度 ; 2）加入掩蔽剂 ; 3）利用氧化还原反应，改变干扰离子的价态 ; 4）利用校正系数 ; 5）利用参比溶液消除显色剂和某些共存有色 离子的干扰 ; 6）选择适当的波长 ; 7）采用适当的分离方法.,第六节 测量误差和测量条件的选择,一、 仪器测量误差 在光分析中，仪器误差是测量不准确的主要因素。适宜的吸光度范围:(T:15-65%)或（A : 0.2-0.8）最佳的取值点:T=36.8%或A=0.434,二、测量条件的选择,为使测定结果有较高的灵敏度和准确度，必须注意： 1 入射光波长的选择 最大吸收原则： 选max的光

41、作入射光。此时，灵敏度较高，测定时偏离朗伯-比耳定律的程度减小，其准确度也较好。 “MR的吸收最大、对MR测定的干扰最小”的原则：当有干扰物质存在时，应据此来选择入射光的波长。,例;丁二酮肟比色法测钢中的镍，丁二酮肟镍max470nm，试样中的铁用酒石酸钠钾掩蔽后，在470nm也有吸收，对测定有干扰。当测500nm后干扰较小。因此，可在520nm处测定，否则，要分离铁后才能测定.,2 控制适当的吸光度范围,为使测量结果的测量误差较小，准确度较高，应控制A在 0.2 - 0.8 (0.434)范围内。方法： 选择不同厚度的吸收池。 控制溶液浓度，如改变试样称量和改变溶 液稀释度等。,例.某钢样含

42、镍约0.12%，用丁二酮肟光度法（=1.3104Lmol-1 cm-1）进行测定。试样溶解后，转入100mL容量瓶中，显色，再加入水稀释至刻度。取部分试液于波长470nm处用1cm吸收池进行测量，如果希望此时的测量误差最小，应称取试样多少？(镍: 58.69)解： A= b C C=A/b 将A=0.434 b=1 =1.3104 Lmol-1 cm-1 代入上式 C=0.434/ 1.3104 =3.34 10-5 mol L-1 设应称取试样 Wg， 则:W0.12% =10010-33.3410-558.69 W=0.16g,3 选择适当的参比溶液,在吸光度测量中,必须将溶液装入由透明材

43、料制成的比色皿中.由于材料及溶剂对I0将产生一定的反射、吸收、散射等，最终导致It减弱。 参比溶液的作用：使光强度的减弱仅与溶液中待测物的浓度有关。方法：用光学性质及厚度相同的比色皿盛纯试剂作参比，调节仪器，使透过参比皿的A=0或T=100%。,参比溶液的选择,现代食品检测技术,第三章 红外光谱法,1、红外光谱：分子中基团的振动和转动能级跃迁产生 振-转光谱,第一节 红外光谱分析基本原理一、概述,辐射分子振动能级跃迁红外光谱官能团分子结构,近红外区中红外区远红外区,红外光谱图：纵坐标为吸收强度，横坐标为波长 （ m ）和波数1/ 单位：cm-1可以用峰数，峰位，峰形，峰强来描述。,应用：有机化

44、合物的结构解析。定性：基团的特征吸收频率；定量：特征峰的强度；,2、红外光谱与有机化合物结构,二、红外吸收光谱产生的条件,1、满足两个条件： (1)辐射应具有能满足物质产生振动跃迁所需的能量； (2)辐射与物质间有相互偶合作用。,对称分子：没有偶极矩，辐射不能引起共 振，无 红外活性。 如：N2、O2、Cl2 等。 非对称分子：有偶极矩，红外活性。,2、分子振动方程式,分子的振动能级（量子化）： E振=（V+1/2）hV ：化学键的 振动频率； ：振动量子数。,双原子分子的简谐振动及其频率化学键的振动类似于连接两个小球的弹簧,任意两个相邻的能级间的能量差为：,K化学键的力常数，与键能和键长有关

45、， 为双原子的折合质量 =m1m2/（m1+m2） 发生振动能级跃迁需要能量的大小取决于键两端原子的折合质量和键的力常数，即取决于分子的结构特征。,表 某些键的伸缩力常数（毫达因/埃）,键类型 CC C =C C C 力常数 15 17 9.5 9.9 4.5 5.6峰位 4.5m 6.0 m 7.0 m 化学键键强越强（即键的力常数K越大）原子折合质量越小，化学键的振动频率越大，吸收峰将出现在高波数区。,例题: 由表中查知C=C键的K=9.5 9.9 ,令其为9.6, 计算波数值。,正己烯中C=C键伸缩振动频率实测值为1652 cm-1,三、分子中基团的基本振动形式,1两类基本振动形式伸缩振

46、动 亚甲基：,变形振动 亚甲基,甲基的振动形式,伸缩振动 甲基：,变形振动 甲基,对称s(CH3)1380-1 不对称as(CH3)1460-1,对称 不对称s(CH3) as(CH3)2870 -1 2960-1,例水分子（非对称分子）,四峰位、峰数与峰强,1 峰位 化学键的力常数K越大，原子折合质量越小，键的振动频率越大，吸收峰将出现在高波数区（短波长区）；反之，出现在低波数区（高波长区）。,2 峰数 峰数与分子自由度有关。无瞬间偶基距变化时，无红外吸收。,峰数,非线性分子振动形式：3N-6 N：组成分子的原子数。线性分子振动形式：3N-5实际峰数比理论数少很多，主要原因如下： 无偶极矩变

47、化的振动不产生红外吸收。 吸收峰完全相同时，发生简并。 峰弱，仪器检测不出。 吸收峰落在红外仪器测定区域（4000-650cm-1）以 外。 强宽峰会覆盖与它频率相近的弱而窄的峰。,3、峰强, 瞬间偶基距变化大，吸收峰强； 键两端原子电负性相差越大（极性越大），吸收峰 越强； 对称性越小，吸收峰越强。 问题：C=O 强；C=C 弱；为什么？ 吸收峰强度跃迁几率偶极矩变化 吸收峰强度 偶极矩的平方 偶极矩变化结构对称性； 对称性差偶极矩变化大吸收峰强度大 符号：s(强)；m(中)；w(弱)红外吸收峰强度比紫外吸收峰小23个数量级；,CO2分子有一种振动无红外活性线性分子 3N-5=33-5=4对

48、称伸缩振动：无峰反对称伸缩振动： 2349 cm-1面内变形，面外变形均为667 cm-1,五、常用术语,1 基频峰：由基态跃迁到第一激发态，产生一个强的吸收峰。2 倍频峰：由基态直接跃迁到第二激发态，产生一个弱的吸收峰。3 合频吸收：同时激发两个基频振动到激发态，吸收带频率是两个基频振动频率之和。4 振动偶合：当相同的两个基团在分子中靠得很近时，其相应的特征吸收峰常发生分裂，形成两个峰，一个比原来的高，另一个比原来的低。如酸酐。,5、费米共振：当一个基团的倍频或合频与另一个基团的基频相近，并且具有相同的对称性由于发生相互作用，使弱的倍频或合频谱带明显的增强或谱带发生分裂。 苯甲酰氯,第二节

49、红外光谱与分子结构一、红外吸收光谱的特征性,与一定结构单元相联系的、在一定范围内出现的化学键振动频率基团特征频率（特征峰）；例： 2800 3000 cm-1 CH3 特征峰； 1600 1850 cm-1 C=O 特征峰；基团所处化学环境不同，特征峰出现位置变化：CH2COCH2 1715 cm-1 酮CH2COO 1735 cm-1 酯CH2CONH 1680 cm-1 酰胺,红外光谱信息区,常见的有机化合物基团频率出现的范围：4000 670 cm-1依据基团的振动形式，分为四个区：(1)4000 2500 cm-1 XH伸缩振动区（X=O，N，C，S）(2)2500 1900 cm-1

50、 三键，累积双键伸缩振动区,(3)1900 1200 cm-1 双键伸缩振动区(4)1200 670 cm-1 XY伸缩， XH变形振动区,二、分子结构与吸收峰,1 XH伸缩振动区（4000 2500 cm-1 ）（1）OH 3650 3200 cm-1 确定 醇、酚、酸 在非极性溶剂中，浓度较小（稀溶液）时，峰形尖锐，强吸收；当浓度较大时，发生缔合作用，峰形较宽。,注意区分NH伸缩振动：3500 3100 cm-1,（3）不饱和碳原子上的=CH（ CH ） 苯环上的CH 3030 cm-1 =CH 3010 2260 cm-1 CH 3300 cm-1,（2）饱和碳原子上的CH,3000 c