卫生化学

光谱分析法：利用物质与辐射能作用时所产生的吸收信号或辐射信号的特征和强度而建立起来的定性、定量及结构分析方法，一起来学习紫外-可见分光光度法、原子吸收分光光度法知识。

紫外-可见 分光光度法

• 基本概念
  • 光的性质
    • 电磁辐射
      • 光子的波粒二象性
      • 光的波动性
  • 电磁波谱
    • 远紫外光——10~200nm
    • 近紫外光——200~400nm
    • 可见光——400~760nm
    • 微波——0.1~100cm
  • 光谱分析法：利用物质与辐射能作用时所产生的吸收信号或辐射信号的特征和强度而建立起来的定性、定量及结构分析方法
• 基本原理
  • 吸收光谱形成
    • 分子对电磁辐射的选择性吸收
      • 分子电子能级间的能量差胃1~20eV（对应波长1.25~0.06μm）主要位于紫外-可见光区
      • 分子发生能级跃迁时所产生的吸收光谱为电子光谱常称为紫外-可见吸收光谱
        • 吸收峰
        • 最大吸收波长
        • 谷
        • 肩峰
        • 末端吸收
  • 吸收光谱与分子结构的关系
    • 有机化合物的电子跃迁类型
      • σ→σ
      • n→σ
      • 兀→兀
      • n→兀
    • 无机化合物的电子跃迁类型
      • 电荷迁移跃迁：金属配合物中电子从配位体轨道跃迁到中心离子轨道上的跃迁
      • 配位场跃迁
  • 光的吸收定律
    • 朗伯-比耳定律（Lamber-Beer定律）
      • 透光度
      • 吸光度
      • 摩尔吸光系数
      • Lamber-Beer定律表达式
    • 偏离Lamber-Beer定律的因素
      • 光学因素：非单色光、杂散光
      • 溶液的物化因素：浓度、均匀性
• 紫光-可见分光光度计
  • 部件
    • 光源
      • 紫外光——氢灯、氘灯
      • 可见光——钨灯、卤钨灯
    • 单色器
      • 棱镜
      • 光栅
    • 吸收池
    • 检测器
      • 光电管
      • 光点倍增管
    • 显示系统（用于可见光）
  • 类型
    • 单光束分光光度计
    • 双光束分光光度计
    • 双波长分光光度计
• 紫外-可见分光光度法实验技术
  • 分析条件的选择
    • 显色反应条件的选择
      • 显色反应的要求
      • 显色反应条件的选择
    • 测量条件的选择
      • 测量波长的选择
      • 吸光度读书范围的选择
      • 参比溶液的选择
  • 定性及定量分析
    • 定性分析
      • 测量波长的选择
      • 吸光度读书范围的选择
      • 参比溶液的选择
    • 定量分析
      • 测量波长的选择
      • 吸光度读书范围的选择
      • 参比溶液的选择
    • 应用示例
      • 苯酚及生活饮用水中挥发酚的测定
      • 室内空气中二氧化硫的测定

原子吸收 分光光度法

• 基本概念
  • 根据待测元素形成原子蒸汽中的基态原子对于其特征谱线的吸收作用来进行定量的分析方法
• 基本原理
  • 原子吸收光谱形成
    • 共振吸收线：电子从基态跃迁到最低激发态发出的谱线；
    • 共振发射线：电子从最低激发态跃迁回基态发出的谱线；
  • 谱线宽度与谱线轮廓
    • 谱线变宽
      • 热变宽：多普勒变宽
      • 压变宽：①劳伦兹变宽；②赫鲁兹马克变宽
      • 自吸、自蚀
      • 场致变宽：斯塔克变宽和塞曼变宽
      • 吸收线宽度主要取决于多普勒变宽和劳伦兹变宽
    • 谱线轮廓
      • 积分吸收法（真值）：测吸收线轮廓所包围的面积
      • 峰值吸收法（近似值）：满足锐线光源条件①发射线中心频率与吸收线中心频率相同；②发射线半宽度小于吸收线半宽度
  • 定量依据
    • 服从朗伯-比尔定律*的条件①N0能代表N（基态原子数代表待测元素原子数）②使用锐线光源（发射线中心频率与吸收线中心频率相同、发射线半宽度远小于吸收线）
• 仪器
  • 光源
    • 空心阴极灯
      • 电流过小：发射强度不够，信噪比小，且不稳；
      • 电流过大：
        • b阴极温度升高，ΔvD变大
        • a阴极周围溅射物多，基态原子云密度大，会吸收共振线，产生自吸或自蚀
        • c阴极元素损耗多
        • d内充气体压力下降
  • 原子化器
    • 火焰原子化器
      • 火焰结构
        • ①干燥区：燃气被加热到着火温度
        • ②蒸发区：燃烧不充分，中间有蓝色核心
        • ③原子化区：温度较高
        • ④电离化合区：氧化充分、燃烧充分，产物扩散进入大气
      • 火焰类型
        • ①空气-乙炔焰：不适于吸收线在短波区的元素
        • ②N2O-C2H2焰：温度高，还原性气氛强，测定难解离元素
        • ③空气-氢气焰：共振吸收线在短波区的元素
      • 火焰燃助比
        • ①中性焰：不能测易形成耐高温氧化物的元素
        • ②富燃焰：强还原性气氛，测定易形成难熔氧化物的元素
        • ③贫燃焰：温度较低，适合碱金属的分析
      • 精密度高
    • 石墨炉原子化器
      • ①无火焰原子化器样品100%被激发
      • ②原子被限制在狭窄的热的石墨管壁中，停留时间较长，一般为10-3~10-2s
      • 灵敏度高、选择性高、试样用量少、可直接测定粘稠试样和固定试样
  • 分光系统
    • 线色散率=两条谱线间距/波长差
      • 倒线色散率D=Δλ/Δx
    • 分辨率=λ平均/Δλ,分开邻近两条谱线的能力
    • 集光本领：通过单色器出狭缝的光束的强度
    • 光谱通带
      • 光谱简单—选宽的光谱通带（0.4nm）
      • 光谱复杂—（0.2nm），消除邻近谱线的干扰
  • 检测系统
    • 普遍用光电倍增管
  • 显示系统（用于可见光）
• 干扰及消除
  • 光谱干扰
    • 待测元素共振线外的其他谱线
    • HCL（空心阴极管）内充气体的谱线
    • HCL的杂质元素发射的共振线
    • 火焰或试样中杂质的发射
    • 减小光谱通带 较窄的光谱通带 选用有优质HCL 换分析线，较小的光谱通带
  • 物理干扰
    • 溶质和溶剂的性质变化，喷雾效率下降，火焰中原子浓度减小
      • ①尽可能使标液与试液组成相似 ②尽可能不用粘度大的硫酸和磷酸 ③采用标准加入法
  • 电离干扰
    • 基态原子电离，使吸光度下降
      • ①采用低温火焰 ②加入消电离剂
  • 化学干扰
    • ①加入抑制剂：释放剂、保护络合剂 ②化学分离
  • 背景吸收
    • 分子吸收
    • 光散射：固体微粒
    • 火焰气体的吸收：远紫外区吸收严重
    • ①氘灯连续光源扣背景：灵敏度高、动态线性范围宽、消耗低；仅对紫外区有效 ②塞曼效应扣背景：利用光的偏振特性；灵敏度较低、线性范围窄、费用高 ③用邻近非吸收线的吸收扣除背景 ④用“空白溶液”扣除背景
• 定量分析
  • 方法
    • 标准曲线法
      • ①每次测定均绘制标准曲线②标准与样品基体完全一致③每次测定应扣除空白值或用空白溶液调零
    • 标准加入法
      • 工作曲线的延长线在横轴上的截距的绝对值即为试样的浓度
  • 特点
    • 灵敏度
      • 在一定浓度时，吸光度的增量与相应的待测元素浓度或质量的增量之比
    • 检出限
      • 能够给出两或三倍于噪声电平的信号所对应的元素浓度或元素量