2025版中國(guó)藥典0400光學(xué)分析法內(nèi)容介紹
更新時(shí)間：2025-12-13 | 點(diǎn)擊率：16
光學(xué)分析法是基于電磁輻射作用于物質(zhì)所產(chǎn)生的輻射信號(hào)或所引起的輻射信號(hào)變化的分析方法。這些電磁輻射包括從γ射線(xiàn)到無(wú)線(xiàn)電波的所有電磁波譜范圍，電磁輻射與物質(zhì)相互作用的方式有發(fā)射、吸收、反射、折射、散射、干涉、衍射、偏振等。根據(jù)電磁輻射與物質(zhì)作用的性質(zhì)不同，光學(xué)分析法可分為光譜法和非光譜法。若電磁輻射和物質(zhì)相互作用時(shí)，不涉及能級(jí)間的躍遷，只改變傳播方向、速度或某些物理性質(zhì)，以此為依據(jù)建立的光學(xué)分析方法稱(chēng)為非光譜法，包括基于折射的折光率測(cè)定法（通則0622）、基于散射的多種分析方法如澄清度檢查法（通則0902第二法）、粒度和粒度分布測(cè)定法（通則0982第三法）等、基于衍射的X射線(xiàn)衍射法（通則0451）和基于偏振的旋光度測(cè)定法（通則0621）等。當(dāng)電磁輻射和物質(zhì)相互作用時(shí)，物質(zhì)內(nèi)部發(fā)生量子化的能級(jí)躍遷，對(duì)能級(jí)躍遷產(chǎn)生的發(fā)射、吸收或散射光的波長(zhǎng)或強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)量和分析的方法稱(chēng)為光譜法。據(jù)此，光譜法可分為發(fā)射光譜法、吸收光譜法、散射光譜法。光譜法還有多種分類(lèi)方法，如按與電磁輻射作用的物質(zhì)粒子單元的不同，光譜法又可分為原子光譜法和分子光譜法等。物質(zhì)通過(guò)電致激發(fā)、熱致激發(fā)或光致激發(fā)等激發(fā)過(guò)程獲得能量，變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)原子或分子M*，當(dāng)從激發(fā)態(tài)過(guò)渡到低能態(tài)或基態(tài)時(shí)產(chǎn)生發(fā)射光譜。通過(guò)測(cè)量物質(zhì)的發(fā)射光譜的波長(zhǎng)和強(qiáng)度進(jìn)行定性和定量分析的方法稱(chēng)為發(fā)射光譜法，通常發(fā)射光譜范圍為180～1400nm。發(fā)射光譜法包括原子發(fā)射光譜法，原子、分子和X射線(xiàn)熒光發(fā)射光譜法，分子磷光光譜法和化學(xué)發(fā)光法等，其中應(yīng)用較多的是原子發(fā)射光譜法和分子熒光發(fā)射光譜法。原子發(fā)射光譜法歸屬于原子光譜法。原子光譜法是利用原子在一定狀態(tài)下發(fā)射或吸收特定波長(zhǎng)電磁輻射所產(chǎn)生的光譜進(jìn)行元素定性、定量的分析方法。原子光譜是由原子外層或內(nèi)層電子能級(jí)的變化產(chǎn)生的，是元素的固有特征，表現(xiàn)形式為線(xiàn)光譜。原子由原子核及核外電子組成，原子核外的電子處于不同能量軌道運(yùn)動(dòng)時(shí)，其能量變化呈量子化，原子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可用其光譜項(xiàng)來(lái)表征：n為主量子數(shù)；L為總角量子數(shù)；S為總自旋量子數(shù)；J為內(nèi)量子數(shù)；M或2S+1為光譜項(xiàng)的多重性；每一個(gè)原子能級(jí)（態(tài)）對(duì)應(yīng)一個(gè)光譜項(xiàng)。只有符合光譜選律（選擇規(guī)則）的譜線(xiàn)才是允許的；那些不符合光譜選律的譜線(xiàn)，稱(chēng)為禁戒躍遷線(xiàn)。原子光譜分析主要利用L-S間耦合作用引起多重分裂造成的精細(xì)結(jié)構(gòu)譜線(xiàn)。由于核自旋磁矩和同位素效應(yīng)引起光譜支項(xiàng)分裂造成的極微小的譜線(xiàn)波長(zhǎng)差別稱(chēng)為原子光譜超精細(xì)結(jié)構(gòu)，是進(jìn)行原子光譜同位素分析的主要依據(jù)。在原子光譜的發(fā)射和吸收的過(guò)程中，能量最di的原子或離子稱(chēng)為基態(tài)原子或基態(tài)離子；能量高于基態(tài)能級(jí)以上的原子或離子稱(chēng)為激發(fā)態(tài)原子或離子，同時(shí)也存在著亞穩(wěn)態(tài)。從激發(fā)態(tài)回到基態(tài)或從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)所產(chǎn)生的譜線(xiàn)稱(chēng)為共振線(xiàn)，前者是共振發(fā)射線(xiàn)，后者是共振吸收線(xiàn)。同一元素相應(yīng)的共振發(fā)射線(xiàn)或共振吸收線(xiàn)波長(zhǎng)一致。每個(gè)元素有多條共振線(xiàn)，其中激發(fā)能量最di的共振線(xiàn)是第一共振線(xiàn)，其余類(lèi)推。在共振線(xiàn)中，第一共振線(xiàn)的強(qiáng)度通常最da。在原子光譜分析中通常選擇共振線(xiàn)作為分析線(xiàn)。但共振線(xiàn)都有自吸特性，因此要注意光源的自吸現(xiàn)象對(duì)分析測(cè)定帶來(lái)的影響。靈敏線(xiàn)一般均是指強(qiáng)度較大的一些譜線(xiàn)，通常具有較低的激發(fā)能和較大的躍遷幾率，多是一些共振線(xiàn)，激發(fā)能最di的共振線(xiàn)通常是理論上的zui靈敏線(xiàn)。通常用元素靈敏線(xiàn)進(jìn)行元素的檢測(cè)。元素靈敏線(xiàn)及其波長(zhǎng)分布，同樣與原子或離子的能級(jí)結(jié)構(gòu)間存在規(guī)律性聯(lián)系，取決于參加輻射躍遷的高低能級(jí)的能量差，越易激發(fā)的元素，其靈敏線(xiàn)的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，越難激發(fā)的元素，其靈敏線(xiàn)的波長(zhǎng)越短。當(dāng)樣品中某元素含量逐漸減小時(shí)，最后仍能觀察到的譜線(xiàn)稱(chēng)為最后線(xiàn)。以此可以估計(jì)某元素存在的大致含量。用于分析的靈敏線(xiàn)稱(chēng)為分析線(xiàn)。在進(jìn)行光譜分析時(shí)一般只需找出一根或幾根靈敏線(xiàn)即可。原子在不同能級(jí)間躍遷時(shí)，發(fā)射或吸收輻射的頻率與始末能級(jí)之間的能量差成正比。對(duì)應(yīng)于一定能級(jí)間的躍遷，原子發(fā)射或吸收一定波長(zhǎng)的輻射。原子光譜法研究原子譜線(xiàn)的波長(zhǎng)及其強(qiáng)度。譜線(xiàn)的波長(zhǎng)是定性分析的基礎(chǔ)；譜線(xiàn)的強(qiáng)度是定量分析的基礎(chǔ)。譜線(xiàn)強(qiáng)度的定量測(cè)定與光譜譜線(xiàn)的輪廓有很大關(guān)系。所謂譜線(xiàn)的輪廓，即指譜線(xiàn)的強(qiáng)度按頻率的分布值。原子光譜為銳線(xiàn)光譜，但并不只是一條幾何線(xiàn)，而是具有一定寬度和外觀輪廓的譜線(xiàn)。無(wú)論是發(fā)射譜線(xiàn)或吸收譜線(xiàn)均非單一頻率，而是具有一定的頻率范圍，即譜線(xiàn)具有一定的寬度。譜線(xiàn)的輪廓是單色光強(qiáng)度隨頻率（或波長(zhǎng)）的變化曲線(xiàn)，它由譜線(xiàn)的自然寬度、熱變寬、碰撞變寬、共振變寬、電致變寬、磁致變寬、自吸變寬等決定。由于采用不同的激發(fā)源，原子發(fā)射光譜法已發(fā)展成為多種分析技術(shù)：如火焰光度法（又稱(chēng)火焰發(fā)射光譜法）（通則0407）、電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（通則0411）和激光誘導(dǎo)擊穿光譜法等。分子熒光發(fā)射（激發(fā)）光譜法是應(yīng)用活性物質(zhì)經(jīng)光照射產(chǎn)生發(fā)射光分布光譜圖的特性進(jìn)行分析的方法。分子熒光激發(fā)光譜是激發(fā)光分布光譜圖，它以被激發(fā)物質(zhì)發(fā)射光的強(qiáng)度為縱坐標(biāo)，以入射（激發(fā)）光波長(zhǎng)為橫坐標(biāo)。如同在吸收光譜中一樣，有機(jī)化合物熒光所覆蓋的電磁波光譜重要的區(qū)域包括紫外區(qū)、可見(jiàn)區(qū)和近紅外區(qū)等，在250～800nm范圍。當(dāng)分子吸收光輻射后，能量以熱能的方式消散或以與吸收波長(zhǎng)相同或更長(zhǎng)的光輻射釋放。光的吸收和發(fā)射都是由于電子在分子不同能級(jí)間、不同軌道間發(fā)生躍遷造成的。在光的吸收和發(fā)射間存在一個(gè)時(shí)間延遲，對(duì)于大多數(shù)有機(jī)熒光化合物溶液，這一時(shí)間間隔也就是分子位于激發(fā)態(tài)的時(shí)間，大約為10-9～10-8秒。熒光的壽命很短，可與磷光相區(qū)別，后者壽命要長(zhǎng)許多，一般為10-3秒到幾分鐘。當(dāng)物質(zhì)所吸收的電磁輻射能與該物質(zhì)的原子核、原子或分子的兩個(gè)能級(jí)間躍遷所需的能量滿(mǎn)足ΔE=hν的關(guān)系時(shí)，將產(chǎn)生吸收光譜。根據(jù)吸收光譜所在的光譜區(qū)和能量傳遞方法不同，吸收光譜法可分為：原子吸收分光光度法（通則0406）、紫外-可見(jiàn)分光光度法（通則0401）、近紅外光譜法（通則0403）、紅外光譜法（通則0402）、遠(yuǎn)紅外光譜法和核磁共振波譜法（通則0441）。單色光輻射穿過(guò)被測(cè)物質(zhì)溶液時(shí)，在一定的濃度范圍內(nèi)被該物質(zhì)吸收的量與該物質(zhì)的濃度和液層的厚度（光路長(zhǎng)度）成正比，其關(guān)系可以用朗伯-比爾定律表述如下：E為吸收系數(shù)，常用百分吸收系數(shù)
表示，其物理意義為當(dāng)溶液濃度為1%（g/ml），液層厚度為1cm時(shí)的吸光度數(shù)值；c為100ml溶液中所含物質(zhì)的重量（按干燥品或無(wú)水物計(jì)算），g；上述公式中吸收系數(shù)也可以摩爾吸收系數(shù)ε表示，其物理意義為溶液濃度c為1mol/L和液層厚度為1cm時(shí)的吸光度數(shù)值。最da吸收波長(zhǎng)處的摩爾吸收系數(shù)表示為εmax。摩爾質(zhì)量為M的摩爾吸收系數(shù)ε和百分吸收系數(shù)有如下?lián)Q算關(guān)系：物質(zhì)對(duì)光的選擇性吸收波長(zhǎng)，以及相應(yīng)的吸收系數(shù)是該物質(zhì)的物理常數(shù)。在一定條件下，物質(zhì)的吸收系數(shù)是恒定的，且與入射光的強(qiáng)度、吸收池厚度及樣品濃度無(wú)關(guān)。當(dāng)已知某純物質(zhì)在一定條件下的吸收系數(shù)后，可用同樣條件將該供試品配成溶液，測(cè)定其吸光度，即可由上式計(jì)算出供試品中該物質(zhì)的含量。在可見(jiàn)光區(qū)，除某些物質(zhì)對(duì)光有吸收外，很多物質(zhì)本身并沒(méi)有吸收，但可在一定條件下加入顯色試劑或經(jīng)過(guò)處理使其顯色后再測(cè)定，故又稱(chēng)之為比色法。化學(xué)因素或儀器變化可引起對(duì)朗伯-比爾定律的偏離。溶質(zhì)間或溶質(zhì)與溶劑的締合、溶質(zhì)解離等引起溶質(zhì)分子濃度改變，將產(chǎn)生明顯的朗伯-比爾定律的偏離。非單色入射光、狹縫寬度效應(yīng)和雜散光等儀器因素也會(huì)造成朗伯-比爾定律的偏離。原子吸收光譜法吸收過(guò)程除可用朗伯-比爾定律描述外，還遵循原子發(fā)射光譜中所描述的原子光譜的基本原理。除原子吸收光譜法和核磁共振波譜法外，其他的吸收光譜法屬于分子光譜法。分子光譜法是由分子中電子能級(jí)、振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的變化產(chǎn)生的，表現(xiàn)形式為帶光譜，是光譜法的重要組成部分，分子光譜法主要有紫外-可見(jiàn)分光光度法、近紅外光譜法、紅外光譜法、拉曼光譜法（通則0421）、熒光分光光度法（通則0405）和分子磷光光譜法等。拉曼光譜雖屬于分子光譜，但不是吸收光譜，而是一種散射光譜。光散射法是測(cè)量由于溶液亞微觀的光學(xué)密度不均一產(chǎn)生的散射光，這種方法在測(cè)量分子量由1000到數(shù)億的多分散體系的平均分子量和粒度分布方面有重要作用。頻率為ν的單色光照射物質(zhì)，會(huì)發(fā)生散射現(xiàn)象。如果這種散射是光子與物質(zhì)分子發(fā)生能量交換引起，即不僅光子的運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生變化，它的能量也發(fā)生變化，則稱(chēng)為“非彈性光散射"，拉曼（Raman）散射是一種非彈性光散射。拉曼散射光的頻率（νm）與入射光的頻率之差，稱(chēng)為拉曼位移。拉曼位移的大小與分子的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)的能級(jí)有關(guān)，利用拉曼位移研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)的方法稱(chēng)為拉曼（Raman）光譜法。拉曼光譜法是一種非彈性光散射法，是指被測(cè)樣品在強(qiáng)烈的單色光（通常是激光）照射下發(fā)生光散射時(shí)，分析被測(cè)樣品發(fā)出的散射光頻率位移的方法。拉曼散射活性是一種分子特性（單位cm4/g），它決定隨機(jī)取向樣品中所觀察的拉曼譜帶強(qiáng)度。拉曼散射活性由產(chǎn)生的分子極化所決定，極化使分子運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生拉曼位移譜帶。通常，拉曼譜帶的強(qiáng)度與樣品的濃度呈正比關(guān)系。質(zhì)譜法（通則0431）是在離子源中將物質(zhì)離子化，再按質(zhì)荷比（m/z）將離子分離，通過(guò)測(cè)量離子的質(zhì)荷比和譜峰響應(yīng)強(qiáng)度而進(jìn)行成分的結(jié)構(gòu)和定量分析的一種常用的譜學(xué)方法。嚴(yán)格地講，質(zhì)譜法不屬于光譜法范疇，但基于其譜圖表達(dá)的特征性與光譜法的類(lèi)似，故通常將其與光譜法歸為一類(lèi)。電感耦合等離子體質(zhì)譜法（通則0412）是以電感耦合等離子體作為激發(fā)源，激發(fā)元素使其原子化或電離，采用質(zhì)譜分析器檢測(cè)電離離子，屬于一種無(wú)機(jī)質(zhì)譜法，也可以將其視為電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜與質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)。通常還將原子質(zhì)譜法歸為原子光譜法，但其檢測(cè)的是元素離子的質(zhì)量。上述常用光譜方法所用的電磁輻射波長(zhǎng)范圍主要從紫外光區(qū)至紅外光區(qū)。為了敘述方便，光譜范圍大致分成紫外區(qū)（190～400nm），可見(jiàn)光區(qū)（400～760nm），近紅外區(qū)（760～2500nm），中紅外區(qū)（2.5～25μm或4000～400cm-1）和遠(yuǎn)紅外區(qū)（400～10cm-1）?；诓捎梅止饧夹g(shù)，紫外-可見(jiàn)光譜法、（近、中、遠(yuǎn)）紅外光譜法、熒光光譜法和原子吸收光譜法又習(xí)慣分別稱(chēng)為紫外-可見(jiàn)分光光度法、（近、中、遠(yuǎn)）紅外分光光度法、熒光分光光度法和原子吸收分光光度法，它們所使用的相應(yīng)儀器則稱(chēng)為分光光度計(jì)。為保證測(cè)量的精密度和準(zhǔn)確度，所用儀器應(yīng)按照國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程或藥典各光譜法通則和分析儀器確證指導(dǎo)原則（指導(dǎo)原則9094）中的相應(yīng)規(guī)定，實(shí)施儀器確證并滿(mǎn)足相應(yīng)要求。對(duì)于多數(shù)藥物，紫外-可見(jiàn)光譜法定量測(cè)量的準(zhǔn)確性和靈敏度要比近紅外和紅外光譜法好，通常其專(zhuān)屬性不強(qiáng)，但是很適合用于定量分析，對(duì)于大多數(shù)物質(zhì)還是有用的輔助鑒別方法。近年來(lái)，近紅外光譜法的應(yīng)用日益廣泛，特別是在大量樣品的快速鑒別和水分測(cè)定方面。近紅外光譜法尤其適合測(cè)定羥基和氨基，例如乙醇中的水分，氨基存在時(shí)的羥基，碳?xì)浠衔镏械囊掖?，以及叔胺存在時(shí)的伯胺和仲胺等。在不含光學(xué)異構(gòu)體的情況下，任何一個(gè)化合物都有一個(gè)特定的紅外光譜，光學(xué)異構(gòu)體具有相同的中紅外光譜。但是，某些化合物在固態(tài)時(shí)會(huì)表現(xiàn)出多晶型，多晶型會(huì)導(dǎo)致紅外光譜的差異。通常，結(jié)構(gòu)中微小的差別會(huì)使紅外光譜有很明顯的差別。在紅外光譜中呈現(xiàn)大量的吸收峰，有時(shí)不需進(jìn)行預(yù)先分離，也可以定量測(cè)定成分已知的混合物中的某個(gè)特定成分。雖然拉曼光譜和紅外光譜的強(qiáng)度受不同的分子性質(zhì)所決定，但兩種光譜提供相似的分子振動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)信息。拉曼光譜和紅外光譜對(duì)于不同的官能團(tuán)表現(xiàn)不同的相對(duì)靈敏度，例如，拉曼光譜對(duì)碳硫鍵和碳碳鍵特別靈敏，且用拉曼光譜更容易鑒別某些芳香化合物。水有很強(qiáng)的紅外吸收但其拉曼散射卻特別弱。因此，拉曼光譜幾乎不受水的影響，適合于含水物的檢測(cè)。拉曼光譜有兩個(gè)主要不足：一是常規(guī)拉曼光譜最di檢測(cè)濃度通常為10-1～10-2mol/L，二是物質(zhì)中如存在熒光雜質(zhì)將干擾拉曼散射信號(hào)的檢測(cè)。光反射測(cè)量法與透射測(cè)量法提供的紅外光譜信息相似。由于光反射測(cè)量法僅探測(cè)樣品的表面成分，克服了與光學(xué)厚度和物質(zhì)散射性相關(guān)的困難。因此，反射測(cè)量更適用于強(qiáng)吸收物質(zhì)的檢測(cè)。一種常用的紅外光反射檢測(cè)技術(shù)被稱(chēng)為衰減全反射（ATR），也被稱(chēng)為多重內(nèi)反射（MIR）。當(dāng)品種項(xiàng)下給出紅外光譜或拉曼光譜數(shù)據(jù)時(shí)，字母s、m、w分別代表強(qiáng)峰、中等強(qiáng)度峰和弱峰；sh為肩峰，bd為寬峰，v表示非常的意思。熒光分光光度法比紫外-可見(jiàn)分光光度法的靈敏度高。在熒光光譜中，空白溶液的信號(hào)很低，因此由背景發(fā)射產(chǎn)生的干擾要小得多。通常，濃度低于10-5mol/L的化合物幾乎不能用紫外吸收光譜測(cè)定，而熒光光譜的測(cè)定濃度可以低至10-7～10-8mol/L。在鑒別、檢查和定量測(cè)定中，使用對(duì)照品進(jìn)行比較時(shí)，應(yīng)保證供試品和對(duì)照品在相同的條件下進(jìn)行測(cè)量。這些條件包括波長(zhǎng)（或波數(shù)）的設(shè)定，狹縫寬度的調(diào)整，樣品（池）的位置和校正以及光譜響應(yīng)水平。例如，紫外-可見(jiàn)分光光度法使用的吸收池在不同波長(zhǎng)下的透光率可能會(huì)有差異，必要時(shí)，應(yīng)對(duì)吸收池進(jìn)行多波長(zhǎng)點(diǎn)的校正。“同法制備"及“相同溶液"等描述，實(shí)際上是指標(biāo)準(zhǔn)樣品（通常是對(duì)照品）和供試樣品應(yīng)同法制備，同法檢測(cè)。在制備對(duì)照品溶液時(shí)，制備的溶液濃度（例如10%以?xún)?nèi)）只是期望濃度的近似值，而光譜響應(yīng)的計(jì)算則以精確的稱(chēng)量為基礎(chǔ)。“同時(shí)測(cè)定"及“同時(shí)測(cè)量"等描述，是指特定空白溶液的光譜響應(yīng)、對(duì)照品溶液的光譜響應(yīng)和供試品溶液的光譜響應(yīng)立即依序測(cè)定。
全國(guó)客服電話(huà)：4006-567-179 13761436048
當(dāng)前位置：
電子郵箱：
公司地址：上海市閔行區(qū)元江路5500號(hào)1幢