黄崇庭生化分析仪原理比色法朗伯比尔定律.ppt

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1、生化分析仪分析原理生化分析仪分析原理-比色法比色法美康生物技术支持部广西黄崇庭A=lg(I0/It)=bc1、前言ALTASTTBILDBILTPALBALPGGTCRUABUN.TCTGHDLLDLCKCKMBHBDHLDH.ASORFCRPCCP.生化分析仪：一个可以靠“灯泡”就能检测出人体血清、血浆中的各种成分的仪器？Why?Why?Why?2、光分析基础知识2.12.1 光分析法的概念及分类光分析法的概念及分类光分析法：光分析法：基于电磁辐射能量与待测物质相互作用后所产生的辐基于电磁辐射能量与待测物质相互作用后所产生的辐射信号与物质组成及结构关系所建立起来的分析方法；射信号与物质组成及

2、结构关系所建立起来的分析方法；相互作用方式相互作用方式：发射、吸收、反射、折射、散射、干涉、衍射等：发射、吸收、反射、折射、散射、干涉、衍射等根据是否有能级跃迁根据是否有能级跃迁，可以分为，可以分为光分析法光谱分析法：发射、吸收（原子吸收、分子吸收）、散射吸收（原子吸收、分子吸收）、散射拉曼光拉曼光谱法）谱法）非光谱吸收：反射、折射、干涉、衍射等2.2吸收光谱法定义：各种物质由于其结构不同，对电磁波的吸收也不同，每种物质都有其特征性的吸收光谱，据此可对物质进行定量和定性分析的方法。吸收光谱法紫外可见光光度法：紫外可见分光光度法是利用被测物质对紫外可见光区辐射的吸收特征和吸收强度，对物质的组成进

3、行定性和定量分析的一种分析方法，属于分子吸收光谱法。原子吸收光谱法特点：1.灵敏度较高2.精密度和准确度较高3.选择性较强4.仪器设备较简单，操作易掌握。5.应用范围广2.3紫外可见光光度法基本理论光的基本性质：光的基本性质：光的基本性质光是一种电磁波，又表现为光子束流。光的波粒二象性:E=hv=hc/E-光子能量；h-普朗克常数；c-光速；-波长由上式公式可知，波长越大能量越小，波长越小，能量越大。吸收光谱:当辐射能通过某些吸光物质时，物质的原子或分子吸收与其能级跃迁相应的能量由基态或低能态跃迁到较高能态，这种由物质对光辐射的选择性吸收而得到的原子或分子光谱称为吸收光谱。物质对光是选择性吸收

4、的吸收曲线:为了精确表明溶液对不同波长光的吸收情况,可将不同波长的单色光依次通过某一固定浓度的有色溶液,测量该溶液对各单色光的吸收程度,即吸光度,以波长为横坐标,吸光度为纵坐标作图所得曲线,即为吸收曲线,或称吸收光谱。物质对光的吸收物质对光的吸收关于物质吸收曲线的几点讨论：关于物质吸收曲线的几点讨论：1、不同物质的最佳吸收波长不一样。2、同一种物质在不同浓度下，吸收程度不一样，但是波长相同。3、根据吸收曲线的特点，可以提供物质的结构信息，是定性分析的依据之一。3、朗伯-比尔定律-吸光光度法定量分析的依据入射光强度透射光强度透光率两边取负对数我们将透射光与入射光的比值T称为透光率，T越小，光吸收

5、能力越强，T越大，物质光吸收能力越大。透光率T与吸光度A的定义公式1为了表示物质吸收光的强度，我们用吸光度A来表示，将公式两边取负对数得A=-lg(T)=lg(1/T)=lg(I0/It)公式2是吸光度A的定义式，A值越大，表明物质对光的吸收越大朗伯定律：朗伯定律：当用一种适当波长的单色光照射一固定浓度的溶液时，其吸光度与光透过的液层厚度b成正比，即公式3A=K1b比尔定律：比尔定律：当用一种适当波长的单色光照射一溶液时，若液层厚度一定，则吸光度与溶液浓度c成正比，即公式4A=K2c公式2浓度C恒定时，吸光度A与厚度b成正比溶液厚度b恒定,吸光度A与浓度C的关系成正比根据公式3和公式4可知，吸

6、光度A与溶液浓度厚度、浓度均成正比例关系，即朗朗伯伯-比尔定律比尔定律A=KbcK是比例系数，也可称为吸光系数，与吸光物质的本性、入射光波长、溶剂及温度等因素有关。吸光系数的物理意义是吸光系数的物理意义是:吸光物质在单位浓度及单位厚度时的吸光度。在一定条件下(单色光波长、溶剂、温度等)，吸光系数是物质的特性常数，同两个能级的跃迁几率有关。不同物质在同一波长的单一色光照射下，具有不同的吸光系数，常作为定性分析的依据。当厚度一定时，吸光度与浓度呈线性关系，吸光系数就是斜率，这是定量分析的依据。吸光系数愈大，灵敏度愈高。吸光系数的影响因素：吸光系数的影响因素：入射波长、温度、吸光物质性质、溶剂等吸光

7、系数的讨论吸光系数常有三种表示方式吸光系数常有三种表示方式:(1)摩尔吸光系数:当溶液浓度以mol/L表示时，液层厚度的单位为cm时，吸光系数表示为摩尔吸光系数:。摩尔吸光系数。的意义是浓度为1mol/L的溶液，厚度为Icm时的吸光度。:的单位是Lmol-1cm-1A=bc(2)吸光系数a:当溶液浓度以g/L表示时，液层厚度的单位为cm时，吸光系数k表示为吸光系数的单位是Lg-1cm-1A=abc摩尔吸光系数与吸光系数a的关系有=MaM一被测物质的摩尔质量。(3)百分吸光系数或称比吸光系数到撬:其意义是指浓度为1%(W/V)的溶液，厚度为lcm时的吸光度。一般吸光物质的吸光系数大于1X104，

8、具有较高灵敏度，小于1X103灵敏度较小朗伯比尔定律的适用条件(1)入射光为平行单色光且垂直照射.(2)吸光物质为均匀非散射体系.(3)吸光质点之间无相互作用（稀溶液）.(4)辐射与物质之间的作用仅限于光吸收,无荧光和光化学现象发生.偏离朗伯比尔定律现象该定律在一个均匀的体系中，吸光物质的浓度不变时，吸光度A与液层厚度b之间的线性关系是普遍成立的。但在实际工作中，吸光度A和浓度c之间的线性关系有时会失效，出现偏离朗伯比尔定律的现象，是个有限的定律。引起偏离的因素（1）吸光物质浓度:Lambert-Beer定律通常只适用于稀溶液。当c0.01mol/L时，吸光粒子彼此靠近，粒子的电荷分布发生改变

9、从而影响单个粒子独立吸收特定波长光的能力，导致对比尔定律的偏离。当c0.01mol/L时，一般对分子间的相互影响可忽略不计。(2)非单色光:Lambert-Bee定律是以单色光作入射光为前提推导出来的。在实际工作中，分光光度计是由滤光片或单色器从连续光谱中分离出来的一小段波长范围的复合光，这就可能造成对Beer定律的偏离。为了保证测定有较高的灵敏度，通常选择吸光物质的最大吸收波长作为分析用波长。在最大波长处，曲线一般较为平坦，吸光系数变化不大，对Lambert-Bee:定律的偏离程度较小。(3)光的散射:当试样有胶体、乳浊液或悬浮物质存在时，入射光通过溶液后，有部分光会因散射而损失，使吸光度

10、增大，导致对光吸收定律的偏离。质点的散射强度是与入射光波长的四次方成反比，所以散射对紫外光的测定影响较大。(4)光的折射:溶液的折射率随其浓度的改变而改变，而溶液的吸光系数和溶液的折射率有关。所以，当测定溶液浓度相差较大时，引起折射率明显变化，造成吸光系数随之而改变，导致偏离Beer定律。在实际工作，当浓度c0.01mol/L)，常会出现工作曲线弯曲的现象。如果在工作曲线弯曲部分求得样本浓度，必然造成较大测定误差，因此测定中必须确定合适的线性范围。（2）仪器误差:仪器误差主要是指由透光率读数及杂散光影响等因素所引起的误差。A、入射光的、入射光的“非单射性非单射性”：真正单色平行光是不存在的，一

11、般指波长在一定范围内的复合光。B、杂散光的影响、杂散光的影响:杂散光是指仪器内部通过非预定途径照射到检测器上的额外的光辐射。这主要是由于仪器光学系统不完善所造成。C、透光率读数的影响、透光率读数的影响:任何紫外分光光度计都有一定的测量误差。这一误差可能来源于光源、检测器和显示系统等的测量误差的总和，最后表现为仪器的读数误差。利用T与Oclc相应的数据作图，可从图得出:当透光率读数为36.8%，即吸光度A为0.434时，其浓度测量的相对误差最小，当T=0.01时，相对误差为2.7%透光率太大或太小，浓度测量的相对误差均较大;透光率在15%-65%，即吸光度在0.2-0.7时，浓度测量的相对误差较

12、小。分析条件选择1、仪器条件的选择入射光波长的选择:选择最大吸收波长(Amax)的光作为入射光。其特点是:在此波长下测定，吸光系数大，可以得到最大的测量灵敏度;当最强吸收峰的峰形比较尖锐时，往往选用吸收稍低、峰形稍平坦的次强峰或肩峰进行测定;当有干扰物质存在时，有时不可能选择最大吸收波长作为入射光，此时则可根据“吸收尽可能大，干扰尽可能小”的原则来选择入射光波长，灵敏度虽然稍差，但仍可得到相当准确的满意结果。狄缝宽度的选择:狭缝宽度影响测定的灵敏度和校正曲线的线性范围。狭缝宽度大，入射光的单色性差，会使灵敏度下降，校正曲线偏离Lambert-Bee:定律。但狭缝宽度太小，光强度太小。吸收池的选

13、择:测定时吸收池的厚度应一致，透光性能要好，对于吸光度A0.65的溶液，应选用薄的吸收池，使吸光度A控制在0.2-0.65范围内，从而减少测定的光度误差。(2)选择适当的吸光度范围选择适当的吸光度范围:对同1台仪器，T为一定值。当吸光度读数落在0.2-0.65范围内，测定结果的相对误差较小。因此，需调节测定溶液的浓度，使其吸光度落在此范围内。(3)选择适当的空白溶液选择适当的空白溶液:测录吸光度时，通常利用空白溶液来调节仪器零点，这样可以消除由于吸收池壁及溶剂对入射光的反射和吸收带来的误差。如果空白溶液选择不当，会使标准溶液不通过原点或不成直线。溶剂空白:选择原则：当显色剂及其它试剂均无色，被

14、测试样中又无其他有色离子时，选用溶剂参比。操作方法：不加样品和任何试剂，用纯溶剂（如蒸馏水或其他有机溶剂）作参比溶液。试剂空白选择原则：当显色剂本身有颜色或其它试剂有颜色，被测试样中又无其他有色离子时，选用试剂参比。操作方法：用不加试样（用蒸馏水或其他纯溶剂代替试样），而显色剂和其他试剂都相同的溶液作参比溶液样品空白:选择原则：当试样溶液有颜色，而试剂、显色剂均无颜色时，选用样品空白。操作方法：用不加显色剂的样品溶液作参比溶液。平行操作空白:选择原则：当操作过程中由于试剂、器皿、水和气等因素引入了一定量的被测试样组分的干扰离子，操作方法：按试样组分完全相同的操作步骤，用不加被测试样组分的试样进

15、行平行操作，以消除操作过程中引入干扰杂质所带来的误差。不显色空白:在有的显色反应中，如改变试剂加入顺序或改变操作条件(如应加热改为不加热)，可使显色反应不发生，这样配制的空自溶液中有样品溶液或试剂的颜色，但待测组分未能显色(由于条件改变)即称为不显色空白。6、郎伯比尔定律的定量分析方法6.1微量单组分测定（1）标准曲线法:根据Lambent-Beer定律，在液层厚度、测定波长和其他测试条件保持不变时，则在一定浓度范围内，测得的吸光度与溶液中待测物质的浓度成正比。因此，可以用标准曲线法(称为校正曲线法或工作曲线法)进行定量。标准曲线法是配制一系列不同浓度C的标准溶液，以不含被测组分的空自溶液为参

16、比，在相同条件下测定标准溶液的吸光度A，绘制A-C曲线，这种曲线就是标准曲线。在相同条件下测定未知样品的吸光度，从标准曲线上就可找到与之对应的样品浓度。标准曲线法计算方式：因素法标准曲线法计算方式：因素法A=KC，所以C=A/K，K是曲线的平均斜率；但是生化仪喜欢将K=1/K,所以C=KA,不同生化仪定标结果中的定标因子含义可能不同，后续。标准曲线法计算方式：利用最小二乘法，线性回归计算标准曲线法计算方式：利用最小二乘法，线性回归计算Y=aX+bR2 为相关系数，可以反映吸光度和浓度相关关系是否良好，为相关系数，可以反映吸光度和浓度相关关系是否良好，Y为吸光度为吸光度A，X为浓度，为浓度，a为斜率，为斜率，b为截距为截距所以所以 X=（Y-b)/a （2）标准对照法：标准曲线适用于一定截距不一定为0时，如果曲线过0点，可以直接采用已知浓度Cs和As,该法计算误差较大(3)吸光系数法A=bcC=A/b,为吸光系数，b是溶液厚度6.2、微量多组分测定a、b不重叠直接测定(1)联立方程法(2)双波长测定法双波长优点：可消除样品散射及其他物质的干扰、仪器杂散光以及光源的波动等的影响。（1）等吸收波长法（2）系数倍率法7、朗伯比尔定律的扩展应用朗伯比尔定律是研究吸光物质对光吸收的基本定律，那么对于光吸收不敏感的物质是否可以利用该定律进行测定？终点吸光光度法动力学吸光光度法谢谢