化学检验员掌握分子光谱分析是其在有机化合物、生化物质、食品成分、药物分析等领域进行定性、定量和结构分析的核心技能。与原子光谱（分析元素）不同，分子光谱研究的是分子吸收或发射电磁辐射时，其能级（电子、振动能级、转动能级）发生跃迁所产生的光谱。

以下是化学检验员需要掌握的主要分子光谱技术及其要点：

一、 分子光谱的主要类型

化学检验员最常接触的分子光谱技术主要有以下三种：

1. 紫外-可见分光光度法 (UV-Vis Spectrophotometry)

原理：分子中的价电子（如π电子、n电子）在紫外（190-400 nm）和可见光（400-800 nm）区域吸收特定波长的光，发生电子能级跃迁（如 π→π*, n→π*）。

特点：

操作简单、快速、成本低。

主要用于定量分析（基于朗伯-比尔定律 A = εbc）。

定性能力有限，但可提供共轭体系、发色团信息。

应用：

溶液中物质的定量（如水中COD、BOD测定中的显色反应，蛋白质浓度测定（Bradford法、Lowry法），核酸浓度测定（A260））。

化学反应动力学研究。

纯度检查（杂质峰）。

化学检验员重点：

掌握比色皿（石英/玻璃）的选择与使用。

正确配制标准溶液和显色剂。

选择合适的最大吸收波长 (λmax) 进行定量。

理解并避免偏离朗伯-比尔定律的因素（如高浓度、化学平衡、杂散光）。

2. 红外吸收光谱法 (Infrared Spectroscopy, IR)

原理：分子吸收红外光（通常4000-400 cm⁻¹），引起化学键的振动能级（伸缩振动、弯曲振动）跃迁。不同化学键（官能团）有特征吸收频率。

特点：

是**“分子指纹”** 技术，定性分析能力极强。

可用于官能团鉴定和结构分析。

常与数据库（如SDBS, NIST）比对进行未知物鉴定。

主要技术：

傅里叶变换红外光谱 (FTIR)：当前主流，速度快、灵敏度高、信噪比好。

样品制备方法：

压片法：样品与KBr粉末混合研磨，压成透明薄片。

糊状法（Nujol法）：样品与石蜡油混合成糊状。

薄膜法：热压或溶剂挥发成膜。

液体：液膜法（两片NaCl或KBr晶片夹住液滴）。

固体：

气体：使用气体池。

化学检验员重点：

熟练掌握各种样品制备技术，避免水汽和CO₂干扰（KBr易吸水，操作需快速）。

能识别主要官能团的特征吸收峰（如 O-H ~3400 cm⁻¹, C=O ~1700 cm⁻¹, C-H ~2900 cm⁻¹）。

会使用谱图解析软件和数据库进行比对。

3. 分子荧光光谱法 (Molecular Fluorescence Spectroscopy)

原理：某些分子（荧光物质）吸收特定波长的光（激发光）后，从基态跃迁到激发态，随后通过辐射跃迁返回基态，发射出波长更长（能量更低）的荧光。

特点：

灵敏度极高（比UV-Vis高2-4个数量级）。

选择性好（需有荧光活性）。

可提供分子环境信息（如极性、刚性）。

应用：

痕量分析（如多环芳烃PAHs、维生素、药物、生物分子）。

荧光探针技术。

参数：

激发光谱：固定发射波长，扫描激发波长，得到荧光强度 vs. 激发波长的关系。用于选择最佳激发波长。

发射光谱：固定激发波长，扫描发射波长，得到荧光强度 vs. 发射波长的关系。用于定性定量。

化学检验员重点：

理解荧光产生的条件（共轭体系、刚性结构）。

掌握石英比色皿的使用（玻璃会吸收紫外光）。

注意荧光猝灭现象（如O₂、重金属离子、高浓度样品自吸收）。

避免拉曼散射干扰（溶剂的拉曼峰可能与荧光峰重叠）。

二、 分子光谱分析的共性流程（化学检验员实操）

样品前处理：

根据分析方法和样品状态（固/液/气）进行适当处理（溶解、萃取、过滤、稀释、衍生化等）。

关键：避免引入干扰物，保证样品均匀、澄清。

仪器准备：

开机预热（特别是光源和检测器）。

选择合适的附件（如比色皿、ATR晶体、气体池）。

（UV-Vis/荧光）设置参数：波长范围、扫描速度、狭缝宽度等。

空白校正：

使用溶剂或试剂空白进行基线校正或调零。

标准曲线建立：

配制系列浓度的标准溶液。

测量其吸光度（UV-Vis）或荧光强度。

绘制校准曲线（信号值 vs. 浓度），检查线性（R² > 0.995）。

样品分析：

平行样（精密度）。

加标回收（准确度）。

标准物质（CRM）验证。

重复测量（稳定性）。

测量样品的光谱或信号强度。

质量控制：

数据处理与报告：

根据校准曲线计算浓度。

（IR）进行谱图解析、官能团鉴定、数据库检索。

评估数据可靠性，出具报告。

三、 化学检验员注意事项

溶剂选择：

溶剂不能与样品反应，不能有强吸收（在待测波长区域透明），不能荧光（对于荧光分析）。

常用溶剂：水、乙醇、甲醇、乙腈、正己烷、四氯化碳（IR）等。

比色皿/样品池：

UV-Vis：石英（190-2500 nm），玻璃（>350 nm）。

荧光：必须用石英。

IR：NaCl、KBr（需防潮）、ZnSe、ATR晶体。

使用前彻底清洗，避免交叉污染。

浓度控制：

（UV-Vis）避免浓度过高导致偏离朗伯-比尔定律。

（荧光）避免浓度过高导致自吸收或内滤效应。

环境干扰：

（IR）严格控制实验室湿度（防KBr吸水），避免大气中水汽和CO₂干扰。

（荧光）避免环境光干扰，通常在暗室或带盖样品室中测量。

仪器维护：

定期清洁比色皿架、样品室。

检查光源寿命（如氘灯、钨灯强度下降）。

记录使用日志。

四、 总结

分子光谱分析为化学检验员提供了研究分子结构和组成的强大工具。不同技术各有侧重：

UV-Vis：是定量分析的“常规武器”，简单高效。

IR：是定性分析和结构鉴定的“指纹专家”，在未知物分析中不可或缺。

分子荧光：是痕量分析的“灵敏探针”，适用于特定荧光物质。

化学检验员应：

理解每种技术的基本原理和适用范围。

熟练掌握样品制备和仪器操作。

具备严谨的实验态度和质量控制意识。

能正确解读谱图和数据。

通过综合运用这些分子光谱技术，化学检验员能够全面、准确地完成从常规成分检测到复杂结构解析的各类任务，为产品质量控制、研发创新和科学研究提供坚实的数据支持。