多种分子光谱介绍
Lambda系列的操作模式
Scan Time Drive Wave Program Concentration Kinetic
扫描 时间驱动 波长编程 浓度 动力学
Lambda 25/35/45 附件
Lambda 25/35/45附件和应用系统
Automation 自动化附件 Cell Changer 多池架转换器 Sipper 吸样泵 Autosampler System 自动进样器系统 Flow Injection System 流动注射系统 Special Applications 特殊应用 Dissolution System 溶出度系统 DNA Melt System DNA熔点测定系统 Color Measurements 色度测定 Thermostatting Accessories 恒温附件 Reflectance Accessories 反射附件 Specular reflectance 镜反射 Diffuse reflectance 漫反射
在线溶出度系统
The online Dissolution System can consist of: Lambda 25, 35, 45 Lambda Online Dissolution Kit (BUV-DSN01)
– PEDS Software (B019-3864) – Linear Transport (B2000186), Single Cell Holder (B200-0201), and 8 Cell Holder (B220-54118) – Manifold Complete (B019-6887) – Cable (B200-0139)
Peristaltic Pump Kit (B019-6955) PC and Printer of Choice
恒温附件 Thermostatting Accessories
水恒温类
分单池架或多池架 需另配温水循环器 温度范围: 20°(室温) - 60°C 精度: ± 0.2º C
杂散光的定义
(T true + stray radiation) x 100 % T observed = (100 + stray radiation)
杂散光对浓度测定的影响
5.0 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 True Absorbance
Lambda25/35/45系列紫外可见分光光度计
Lambda25/35/45 系列分光光度计性能指标
25 型
波长范围 nm
35 型
190-1100 0.5,1,2,4 0.01%T ±0.1 nm < 0.05nm ±0.003 A <0.001 A <0.0001A/h ±0.001 A <0.00008A
液体吸样泵
吸样泵 Multi-Sipper
PESI - peristaltic pump system 蠕动泵系统 Sample return function Micro kit for low sample volume VASI - vacuum pump system 真空泵系统 pinch valve PTFE solenoid valve for aspiration of halogenated solvents or aggressive liquids Accessory Kit not required !!!
cm -1
名称 无线电波 edium Short Free electrons Physical
– Autosampler AS 90 for FIAS (B050-9080) – Lambda FIAS Kit (B200-0309) »including FIAS 300, PEFIAS Software and all standard accessories required for determination of one analyte (Chemifold, 1 cm flowcell, tubings, adapters, etc.).
AS-93 自动进样器系统(B3142050)
流动注射系统Flow Injection System
The Lambda FIA System can consist of:
Lambda 25, 35, 45 and Lambda FIAS Kit (BUVFIA02) consisting of:
PC with two serial interfaces Matrix printer
流动注射分析原理示意图
Autosampler
Pump1
Valve
Carrier
Reagent
Pump2
Chemifold
Reaction loop
Flowcell
FIAS-300流动注射系统+AS-90
Measured Absorbance
0.005% Stray Radiation 0.01% Stray Radiation 0.05% Stray Radiation 0.1% Stray Radiation
标准曲线的线性动态范围与光度计的杂散光有关
杂散光低,Low stray radiation 线性范围宽 wide linear range 杂散光高, High stray radiation 线性范围窄 limited linear range
离子电子跃迁 Quartz transmission
Crystal transmission Ruled diffraction gratings Fourier transform spectroscopy
Dye lasers unable lasers Photoconductive detectors
45 型
190-1100 0.5,1,2,4 0.005%T ±0.1 nm < 0.05nm ±0.003 A <0.001 A <0.0001A/h ±0.001 A <0.00008A
190-1100 带 宽 nm 1.0 杂 散 光 0.01%T 波长精度 ±0.1 nm 波长重复性 < 0.05nm 光度计精度 ±0.003 A 光度计重复性 <0.001 A 基线漂移 <0.0001A/h
影响线性动态范围
Linear dynamic range 的主要是:
Photometric linearity
光度计线性指标 影响检测限
Detection limit的主要是 : 噪声水平 Noise Level 影响测定的准确度和精确度 Accuracy and Precision of Measurement的主要是 : 波长精度及重现性, 光度计精度及重现性 Wavelength and Ordinate Accuracy/Repeatability 稳定性 Drift 分辨率 Resolution
恒温元件 池架 (B0080819) 温水循环器 (L6310205)
恒温元件 8池架 (N1010567) 温水循环器 (L6310205)
Experimental notes
Crystal gratings
Photo-ionisation detectors
Photomultipliers and photographic plates
Photodiodes
紫外光谱区
紫外/可见：190~900 nm 真空紫外： 190 nm以下（通常~160 nm ）
phenomena
微波
红外 FarIRMidIR Near IR
紫外 X-ray Vacuum UV
ray
原子和分子
外层电子跃迁
Nuclear effects
内层电子跃迁
tomic and molecular hfs molecular rotations 分子 振动/转动 Tunable sources and detectors
流动注射分析应用
Ammonium Borate* Carbonate* Chloride Chromate* Cyanide Ethanol Fluoride Formaldehyde Iron Molybdate Nitrate Nitrite Phenols Phenols, on-line extraction* Phosphatase alk. Phosphate Phosphate in soil Phosphorus total Proteins Silicate Sulfate Sulfite Surfactants* Urea*
半导体控温类
分常规型或研究级
恒温附件选配原则
Chart Title
单 池 架
不需程序升温
程序升温 L6310010 PTP1 水恒温
多 池 架
不需程序温
程序升温 L6310011 PTP6 水恒温
半导体控温 N1010565
半导体控温 N1010566 (9+1)
升降温控元件 池架 (B0080819) 半导体控温循环水 (N1015158) 升降温控元件 8池架 (N1010587) 半导体控温循环水 (N1015158)
基线平直度 噪 声
±0.001 A <0.00008A
Lambda 25/35/45系列分光光度计的优点
双光束分光光度计 能自动扣除参比溶液本底 可靠的光学系统 稳定性高 杂散光低 线性范围宽，并具有高光度计精度 Lambda 45 型设有前置光栅 波长精度更高，杂散光更低 更宽的波长范围 Broad wavelength range 190 - 1100 nm 更高的扫描速度 High scan speed Up to 2880 nm/min
生物分子的光谱学分析
生物分子的光谱学分析光谱学是一门研究物质在电磁波谱区吸收、发射、散射等现象的学科。
在生物科学领域，光谱学是一项重要的手段，可以帮助研究者了解生物分子的结构和功能。
本文将介绍几种常见的生物分子光谱学分析方法，包括红外光谱、拉曼光谱、荧光光谱和紫外光谱。
一、红外光谱红外光谱是研究物质分子振动和转动的光谱学方法。
红外光谱图能够反映出不同波数下样品分子中的振动和转动状态，从而确定分子结构和化学键的类型。
在生物分子研究中，红外光谱技术广泛应用于蛋白质、核酸、多糖和其他生物分子的研究。
通过红外光谱，可以确定生物分子的结构、构象和组成。
例如，红外光谱可用来确定蛋白质的二级结构，通过测量蛋白质的频率区域来捕捉螺旋、折叠和延伸构象所产生的光谱特征。
同时，红外光谱还可以用来检测分子内的氢键以及某些氨基酸的含量。
这些信息对于了解蛋白质的折叠、稳定性和功能至关重要。
二、拉曼光谱拉曼光谱是一种反映物质分子振动和转动信息的非破坏性光谱学方法。
拉曼光谱通过测量样品与激光光束相互作用的散射光谱来研究样品的分子结构与化学键的类型。
与红外光谱不同，拉曼光谱使用可见或近红外激光与样品相互作用，故有更好的空间分辨率和更小的选型效应。
在生物分子研究中，拉曼光谱可用来确定蛋白质、核酸和多糖的三维结构、二级结构及其组成成分。
最近，拉曼光谱已成为生物分子高效直观的表征方法之一。
拉曼光谱可以消除流的影响，即对生物分子进行研究时分子固定位置不变时的分子振动行为，这与其他方法不同。
此外，由于可见和近红外光是拉曼光谱的激发源，所以样品的浓度不影响其结果，这使得拉曼光谱成为一种理想的组成分析技术。
三、荧光光谱荧光光谱是生物分子的激发发射光谱，指的是在样品受到辐射时，样品吸收光能量并排放出发光，常被用于研究DNA、RNA、蛋白质和细胞等生物大分子的结构、功能和活性。
荧光光谱是一种比较灵敏的分析技术，荧光分子对光的响应很敏锐。
在荧光光谱中，荧光发生最强的波长，也就是荧光峰的位置和强度是研究者需要关注的重点。
分子发光光谱法
内转换
内转换：同多重度电子能级中，等能级间的无辐 射能级交换。 通过内转换和振动弛豫，高激发单重态的电子 跃回第一激发单重态的最低振动能级。
外转换 外转换：激发分子与溶剂或其他 分子之间产生相互作用而转移能 量的非辐射跃迁； 外转换使荧光或磷光减弱或“ 猝灭”。
系间跨越 系间跨越：不同多重态,有重叠的转动能级间的非 辐射跃迁。 改变电子自旋，禁阻跃迁，通过自旋—轨道 耦合进行。
荧光强度对温度变化敏感。
一般地，随温度降低，溶液中荧光物质的量子效率和荧光强
度将增大，并伴随光谱的蓝移。温度增加，碰撞频率增加， 使外转换的去激发几率增加。
(3) pH的影响
对酸碱化合物，溶液pH的影响较大，需要严格控制； 如苯胺：在pH 5-12溶液中，以分子形式存在，有荧光。
pH< 5时以苯胺阳离子形式存在，无荧光
ex em
（3）可变波长同步扫描荧光法：使两单色器在扫描过程中以 不同的速率同时进行扫描，即波长可变。
同步扫描荧光法的特点：
优点：
（1）使光谱简化； （2）使谱带窄化；
（3）减小光谱的重叠现象；
（4）减小散射光的影响。
例如：采用同步扫描技 术检测如图萘、蒽、菲 、芘混合物，可简化光 谱，减少光谱重叠，提 高分辨率。 缺点： 因为同步扫描荧光损失了 其它光谱带所含的信息， 对光谱学的研究不利。
比较法：
在线性范围内，测定标样和试样的荧光强度，直接
比较。
三、荧光分析法的应用
可采用直接测定法或间接测定（荧光猝灭）法
1、无机化合物的分析
与有机试剂配合物后测量；可测量约60多种元素。 铍、铝、硼、镓、硒、镁、稀土常采用荧光分析法； 氟、硫、铁、银、钴、镍采用荧光熄灭法测定； 铜、铍、铁、钴、锇及过氧化氢采用催化荧光法测定； 铬、铌、铀、碲采用低温荧光法测定； 铈、铕、锑、钒、铀采用固体荧光法测定
常见高分子红外光谱谱图解析
常见高分子红外光谱谱图解析1. 红外光谱的基本原理1）红外光谱的产生能量变化ννhch==E-E=∆E12ννh∆E=对于线性谐振子μκπνc21=2）偶极矩的变化3）分子的振动模式多原子分子振动伸缩振动对称伸缩不对称伸缩变形振动AX2：剪式面外摇摆、面外扭摆、面内摇摆AX3：对称变形、反对称变形. 不同类型分子的振动线型XY2：对称伸缩不对称伸缩弯曲弯曲型XY2：不对称伸缩对称伸缩面内弯曲（剪式）面内摇摆面外摇摆卷曲平面型XY3：对称伸缩不对称伸缩面内弯曲面外弯曲角锥型XY3：对称弯曲不对称弯曲面内摇摆4）聚合物红外光谱的特点1、组成吸收带2、构象吸收带3、立构规整性吸收带4、构象规整性吸收带5、结晶吸收带2 聚合物的红外谱图1）聚乙烯各种类型的聚乙烯红外光谱非常相似。
在结晶聚乙烯中，720 cm-1的吸收峰常分裂为双峰。
要用红外光谱区别不同类型的聚乙烯，需要用较厚的薄膜测绘红外光谱。
这些光谱之间的差别反映了聚乙烯结构与线性—CH2—链之间的差别，主要表现在1000-870㎝-1之间的不饱和基团吸收不同，甲基浓度不同以及在800-700㎝-1之间支化吸收带不同。
低压聚乙烯（热压薄膜）中压聚乙烯（热压薄膜）高压聚乙烯（热压薄膜）2.聚丙烯无规聚丙烯等规聚丙烯的红外光谱中，在1250-830 cm－1区域出现一系列尖锐的中等强度吸收带（1165、998、895、840 cm－1）。
这些吸收与聚合物的化学结构和晶型无关，只与其分子链的螺旋状排列有关。
3.聚异丁烯CH3H2C CnCH3丁二烯聚合可以生成多种结构不同的异构体。
H2 CHCHC CH2C CCH2H2CC CCH2H2CH 1，2- 顺式1，4- 反式1，4-990、910 cm－1 775、741、690 cm－1 970 cm－1 1，2-聚丁二烯顺式1，4-聚丁二烯用于橡胶的顺式1，4-丁二烯的光谱中，730 cm－1的宽强吸收很特征，但反式1，4-和1，2-结构的吸收虽弱但仍很明显。
分子吸收光谱法
分子吸收光谱法
分子吸收光谱法是一种常用的分析方法，用于测定分子在特定波长范围内对光的吸收情况。
该方法利用分子在特定波长的光照射下，能够吸收光的能量，从而产生吸收峰。
分子吸收光谱法可用于研究物质的结构、测定物质的浓度以及研究反应动力学等。
常见的分子吸收光谱法包括紫外-可见吸
收光谱(UV-Vis)、红外吸收光谱(IR)和核磁共振光谱(NMR)等。
紫外-可见吸收光谱是最常用的分析方法之一，它通过测量分
子在紫外到可见光波长范围内吸收的光强来推断分子结构和浓度。
分子在特定波长下的吸收峰强度与分子中特定化学键的存在和浓度成正比。
红外吸收光谱利用物质在红外波长范围内对光的吸收，通过测量红外辐射穿过物质后的强度变化来推断物质的结构和化学键的存在。
红外吸收光谱可以用于鉴定物质的组成、研究其功能基团和判断化学反应的进行。
核磁共振光谱利用物质在磁场中核自旋的能级差别以及对外加射频辐射吸收和发射能量的差别，通过测量样品的核磁共振信号来推断物质的结构和化学环境。
核磁共振光谱可以用于确定分子的立体化学结构、鉴定物质的种类和测定分子的定量。
总之，分子吸收光谱法是一种重要的分析方法，可以用于研究物质的结构和性质，为许多领域的科学研究和实际应用提供有力支持。
多原子分子的结构及振动光谱
多原子分子的结构及振动光谱
多原子分子是由两个或更多原子结合而成的分子，其分子中心通常不是原子的位置所在。
由于原子之间存在化学键的相互作用，结构和振动状态可以给出分子的一些信息，如分子的几何结构、化学键的类型和长度等。
在分子的振动光谱中，我们可以观察到分子的振动模式，可分为拉伸振动和弯曲振动两类。
拉伸振动是指分子中一些化学键的伸缩运动，常用来描述键的类型和长度；弯曲振动是指分子中原子围绕某个共振轴的弯曲运动，常用来描述分子的几何构型。
此外，多原子分子的振动光谱还包含了谐振子和旋转能级。
谐振子是指分子中化学键的微小振动，其能量按照谐振子模型分布在一系列离散的能级上；旋转能级是指分子整体绕某个轴线的旋转运动，其对分子整体结构的影响可以在振动光谱中得到体现。
总的来说，多原子分子的结构和振动光谱提供了我们理解分子的基本属性和相互作用的重要工具。
分子荧光光谱法
荧光光谱 磷光光谱
辐射跃迁只使激发态分子衰变到基态的不同振动 能级，然后通过振动松弛进一步损失能量。
图2 萘的激发光谱I、荧光II和 磷光光谱III
荧光与分子结构的关系
具有大的共轭π键的结构 化合物
ϕF
λex/nm
λem/nm
含有π→π＊跃迁能级的芳 苯
0.11
205
278
香族化合物的荧光最强芳环 蒽
0.29
286
321
越大其荧光峰越移向长波长 萘
0.46
365
400
方向，且荧光长度往往比较
丁省
0.60
390
480
强。
戊省
0.52
580
640
取代基的影响
给电子基团，如-0H、-OR、 -NH2、-CN、-NR2等，使 荧光增强。
分子荧光光谱法
molecular fluorescence analysis
CONTENTS
01 概述/ 02 荧பைடு நூலகம்分析基本原理/ 03 荧光分析仪器 /
04 检测结果与分析/ 05 对比与发展 /
Part 01
概述
overview
原子光谱法 分子光谱法
主要研究内容
The Main Contents Of The Research
系间窜越 isc
03 不同多重态的两个电子态间的非辐射跃迁过 程（例如S1---T1，T1---S0）
内转换
振动弛豫
S2
系间跨越
S1
能
量
1h和13c nmr光谱以及质谱
1H和13C NMR光谱以及质谱是化学中常用的分析工具，可以揭示化合物的分子结构和组成，以下是它们的简单介绍：
1. 1H NMR光谱：将一种获得氢气的分子放置在具有外部磁场的NMR仪器内，可以得到1H NMR光谱图，这种光谱适用于分析含氢分子的化合物。
1H NMR光谱可以展示分子中氢原子的化学位移、相互作用和数量，从而确定分子中的官能团、化学环境以及连通性等信息。
2. 13C NMR光谱：13C NMR光谱的原理与1H NMR类似，但是区别在于它是用于分析含有碳的化合物。
因为相对而言，13C同位素在自然界存在的比例较小，因此13C NMR光谱的下降灵敏度较低。
不过，13C NMR光谱通常被用于得到官能团，环境的信息，再结合1H NMR可以得到更全面的信息。
3. 质谱：质谱是一种化学分析技术，可以用于确定化合物分子的分子量和其分子结构。
在质谱分析中，化合物被离子化并将离子分子质量放入一个质谱器内。
该质谱器测量出离子的质量和相对丰度，进而通过对其进行分析，可以揭示出化合物分子的分子量、结构和组成。
以上是化学分析中常用的1H和13C NMR光谱以及质谱的
简单介绍，它们可以被广泛应用于化学、药学、生物和环境科学等领域的研究中。
左旋多巴红外光谱
左旋多巴是一种多巴胺前体，在临床上被用作抗帕金森病药物。
在红外光谱中，左旋多巴主要表现出以下几个特征峰：
1.酚羟基伸缩振动峰：左旋多巴分子中有两个酚羟基，因此红外光谱中会出现两个酚羟基伸缩振动峰。
这些峰通常位于1200-1300 cm-1范围内。
2.芳香环伸缩振动峰：左旋多巴分子中含有苯环和苯甲酸环，因此红外光谱中会出现芳香环伸缩振动峰。
这些峰通常位于1500-1650 cm-1范围内。
3.羰基伸缩振动峰：左旋多巴分子中含有羰基，因此红外光谱中会出现羰基伸缩振动峰。
这些峰通常位于1750-1850 cm-1范围内。
4.甲基和亚甲基伸缩振动峰：左旋多巴分子中含有多个甲基和亚甲基，因此红外光谱中会出现多个甲基和亚甲基伸缩振动峰。
这些峰通常位于2800-3000 cm-1范围内。
物理实验技术中的分子光谱与激光光谱分析
物理实验技术中的分子光谱与激光光谱分析分子光谱与激光光谱分析在物理实验技术中起着重要的作用。
光谱分析是一种研究物质的光学性质的方法，它可以通过分析物质与光的相互作用来获取物质的结构和性质信息。
在分子光谱中，我们主要关注分子的能级结构和振动、转动等运动方式，而在激光光谱分析中，激光的特性被用于激发样品并测量其响应信号，以获得更加精确的光谱信息。
物理实验技术中的分子光谱分析主要包括吸收光谱、荧光光谱和拉曼光谱等。
吸收光谱是最常用的一种光谱分析方法，它用于测量样品吸收和透射光的强度变化。
在吸收光谱中，通过测量不同波长下样品对光的吸收程度，我们可以得到样品的吸收光谱图像。
吸收光谱可以用于研究样品的组成、结构和浓度等信息。
与吸收光谱相比，荧光光谱具有更高的灵敏度和选择性。
荧光光谱分析是通过激发样品产生荧光并测量其发射光的强度来获得样品信息。
荧光光谱可以用于研究样品的分子结构、分子间相互作用以及环境变化对样品性质的影响。
例如，在生物医学研究中，荧光光谱被广泛应用于荧光探针的设计和荧光染料的分析。
激光光谱分析是近年来兴起的一种高精度光谱分析方法。
激光的特性，如高亮度、窄线宽、短脉冲等，使得其在分子光谱分析中具有独特的优势。
激光光谱分析包括激光吸收光谱、激光诱导荧光光谱和激光拉曼光谱等。
激光吸收光谱是通过激光的吸收效应来测量样品的光谱信息。
与传统吸收光谱相比，激光吸收光谱具有更高的分辨率和灵敏度。
激光吸收光谱广泛应用于气体分析、环境监测和生命科学等领域，例如气体传感器和生物分子的检测。
激光诱导荧光光谱是利用激光的激发效应来测量样品的荧光光谱。
激光的高亮度和窄线宽带来了更加准确和精细的荧光测量结果。
激光诱导荧光光谱在生物医学、环境监测和材料分析等领域具有广泛的应用，例如荧光探针的设计与开发和环境中有害物质的检测。
激光拉曼光谱是分子光谱中的另一种重要技术。
拉曼光谱通过测量样品散射光的频移来获得样品的结构和成分信息。
分子光谱知识介绍
2. 振动跃迁选律: 整体选律：只有能够引起分子固有偶极矩变化的振动
方式才可能观察到红外光谱. 具体选律：才有Δv=±1的跃迁是允许的.
3. 双原子振动光谱的应用
（1）由实验得到的振动光谱数据 v0 ，可求得力常数k,
进而讨论化学键的强弱。
例1：HI的基本振动频率为2309.5 cm-1, 求弹力常数。
对称伸缩
反对称伸缩
偶极距不变无红外活性 偶极距变有红外活性
极化率变有拉曼活性 极化率不变无拉曼活性
互排法则：有对称中心的分子其分子振动
对红外和拉曼之一有活性，则另一非活性
互允法则：无对称中心的分子其分子振动
对红外和拉曼都是活性的。
3.5.5 电子光谱
分子中价电子在分子轨道 之间跃迁，产生的吸收光谱称 为电子光谱。
.5.4 Roman光谱
分子振动也可能引起分子极化率的变化，产生拉曼 光谱.
拉曼光谱不是观察光的吸收, 而是观察光的非弹性散 射.
非弹性散射光很弱，过去较难观测. 激光拉曼光谱的 出现使灵敏度和分辨力大大提高，应用日益广泛.
激光拉曼光谱仪 （示意图）
拉曼光谱与红外光谱的关系
O=C=O
O=C=O
例3：实验测得12CO的转动光谱第一条谱线的波数是3.84235cm-1，若取 12C=12.0000，O=15.9949，13C=13.0007，则13CO转动光谱第一条谱线的 波数是多少？
3.5.3 双原子分子振动光谱
1.谐振子模型
f ke (r re )
当AB间距偏离时， A和B都受到一个回复 力的作用，大小相等， 方向相反。
质谱(MS)
(Mass Spectrometry)