紫外可見近紅外分光光度儀

1、紫外可見近紅外分光光度儀培訓(xùn)教材目錄q基本原理基本原理概述朗伯比爾定律檢測分類q儀器知識及使用儀器知識及使用儀器基本組成及類型Lambda950介紹儀器操作指南基 本 原 理光譜分析法光譜分析法是指在光（或其它能量）的作用下，通過測量物質(zhì)是指在光（或其它能量）的作用下，通過測量物質(zhì)產(chǎn)生的發(fā)射光、吸收光或散射光的產(chǎn)生的發(fā)射光、吸收光或散射光的波長波長和和強度強度來進來進行分析的方法。行分析的方法。 吸光光度法吸光光度法是利用物質(zhì)的分子或離子對某一波長范圍的光的吸是利用物質(zhì)的分子或離子對某一波長范圍的光的吸收作用，對物質(zhì)進行收作用，對物質(zhì)進行定性分析定性分析、定量分析定量分析及及結(jié)構(gòu)分結(jié)構(gòu)分析析,

2、 , 所依據(jù)的光譜是分子或離子吸收入射光中特定所依據(jù)的光譜是分子或離子吸收入射光中特定波長的光而產(chǎn)生的吸收光譜。波長的光而產(chǎn)生的吸收光譜。概述概述p在光譜分析中，依據(jù)物質(zhì)對光的在光譜分析中，依據(jù)物質(zhì)對光的選擇性吸收選擇性吸收而建立起來的而建立起來的分析方法稱為分析方法稱為吸光光度法吸光光度法，主要有，主要有:p 紫外吸收光譜：紫外吸收光譜：電子躍遷光譜電子躍遷光譜，吸收光波長范圍，吸收光波長范圍200 400 nm（近紫外區(qū)）近紫外區(qū)） ，可用于結(jié)構(gòu)鑒定和定量，可用于結(jié)構(gòu)鑒定和定量分析。分析。p 可見吸收光譜：可見吸收光譜：電子躍遷光譜電子躍遷光譜，吸收光波長范圍，吸收光波長范圍400 750

3、 nm ，主要用于有色物質(zhì)的定量分析。主要用于有色物質(zhì)的定量分析。p 紅外吸收光譜：紅外吸收光譜：分子振動光譜分子振動光譜，吸收光波長范圍，吸收光波長范圍2.5 1000 m ,主要用于有機化合物結(jié)構(gòu)鑒定。主要用于有機化合物結(jié)構(gòu)鑒定。紫外-可見分光光度法 通過測定被測物質(zhì)對不同波長的光的吸收強度（吸光度），以波長為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)作圖，得出該物質(zhì)在測定波長范圍的吸收曲線吸收曲線。在吸收曲線中，通常選用最大吸收波長max進行物質(zhì)含量的測定。 對甲苯乙酮的紫外光譜圖概述 設(shè)入射光強度為I0，吸收光強度為Ia,透射光強度為 It，反射光強度為Ir，則 I0= Ia+ It+ Ir由于反射光強度

4、基本相同，其影響可相互抵消，上式可簡化為： I0= Ia+ Itl 吸光度和透光度吸光度和透光度吸光度吸光度: 為透光度倒數(shù)的對數(shù)，用A表示，即 A=lg1/T=lgI0/It透光度：透光度：透光度為透過光的強度It與入射光強度I0之比，用T表示： 即 T= It/I0朗伯朗伯-比爾定律比爾定律 當(dāng)一束平行單色光通過含有吸光物質(zhì)的稀溶液時，溶液的吸光度與吸光物質(zhì)濃度、液層厚度乘積成正比，即 A= cl 式中比例常數(shù)與吸光物質(zhì)的本性，入射光波長及溫度等因素有關(guān)。c為吸光物質(zhì)濃度，l為透光液層厚度。當(dāng)當(dāng)l以以cm，c以以g/L為單位，為單位，稱為吸光系數(shù)，用稱為吸光系數(shù)，用 a表示，表示，a的單位

5、為的單位為L/(gcm)。A= acl當(dāng)當(dāng)l以以cm，c以以mol/L為單位，為單位，稱為摩爾吸光系數(shù)，用稱為摩爾吸光系數(shù)，用 表示，表示，的單位為的單位為L/mol.cm，它表示物質(zhì)的濃度為它表示物質(zhì)的濃度為1mol/L，液層厚度為液層厚度為1cm時，溶液的吸光度。時，溶液的吸光度。A=cl 配制不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，由低濃度至高濃度依次測定其吸收光譜，作一定波長下濃度與吸光度的關(guān)系曲線，在一定范圍內(nèi)應(yīng)得到通過原點的直線，即標(biāo)準(zhǔn)曲線標(biāo)準(zhǔn)曲線。通過標(biāo)準(zhǔn)曲線可求得未知樣品的濃度。朗伯朗伯-比爾定律比爾定律偏離朗伯偏離朗伯-比耳定律的因素比耳定律的因素（1）入射光為非單色光）入射光為非單色光（2）溶

6、液的不均性）溶液的不均性 實際樣品的混濁，加入的保護膠體，蒸餾水中的微生物，存在散射以及共振發(fā)射等，均可吸光質(zhì)點的吸光特性變化大。（3）光程的不一致性）光程的不一致性 光源不是點光源，比色皿光徑長度不一致，光學(xué)元件的缺陷引起的多次反射等，均造成光徑不一致，從而與定律偏離。目前儀器檢測分類p有機有機分析中的應(yīng)用分析中的應(yīng)用：絡(luò)合物組成、推測化合物的分子結(jié)構(gòu)絡(luò)合物組成、推測化合物的分子結(jié)構(gòu) 等，在醫(yī)藥和有機合成領(lǐng)域有較大作用等，在醫(yī)藥和有機合成領(lǐng)域有較大作用p可以采用不同的化學(xué)分析方法，對鋼鐵、合金及其它金屬可以采用不同的化學(xué)分析方法，對鋼鐵、合金及其它金屬中錳、磷、硅、鎳、鉬、鉻、鈦、銅、鉛、鋅

7、、鐵、鋁、中錳、磷、硅、鎳、鉬、鉻、鈦、銅、鉛、鋅、鐵、鋁、鎂、稀土等鎂、稀土等無機金屬元素?zé)o機金屬元素進行定量及定性分析進行定量及定性分析 p模擬部分模擬部分太陽光太陽光的波長范圍，對玻璃、鍍膜、織物等進行的波長范圍，對玻璃、鍍膜、織物等進行比較分析比較分析 例如：太陽鏡鏡片例如：太陽鏡鏡片 不飽合機化合物不飽合機化合物的電子躍遷類型為n*，* 躍遷，吸收峰一般大于200nm。 飽合有機化合物飽合有機化合物的電子躍遷類型為*，n* 躍遷，吸收峰一般出現(xiàn)在真空紫外區(qū)，吸收峰低于200nm，實際應(yīng)用價值不大。生色團：生色團：是指分子中可以吸收光子而產(chǎn)生電子躍遷的原子基團。人們通常將能吸收紫外、可

8、見光的原子團或結(jié)構(gòu)系統(tǒng)定義為生色團。 助色團：助色團：是指帶有非鍵電子對的基團，如-OH、-OR、-NHR、-SH、-Cl、-Br、-I等，它們本身不能吸收大于200nm的光，但是當(dāng)它們與生色團相連時，會使生色團的吸收峰向長波方向移動，并且增加其吸收強度。吸收帶：吸收帶：在紫外光譜中，吸收峰在光譜中的波帶位置。根據(jù)電子及分子軌道的種類，可將吸收帶分為四種類型。R帶是共軛分子的含雜原子基團的吸收帶，如C=O，N=O，N=N等基團，有n*躍遷產(chǎn)生，為弱吸收帶，摩爾吸光系數(shù)K一般小于共軛體系的*躍遷所產(chǎn)生的吸收帶，如共軛烯烴，烯酮等。K帶的吸收強度很高，一般K大于10000Lmol-1cm-1。 芳

9、香和雜環(huán)化合物*的特征吸收帶。例如：苯的B吸收帶在230-270nm之間 芳香結(jié)構(gòu)的特征吸收，由處于環(huán)狀共軛的三個乙烯鍵的苯型體系中的*躍遷所產(chǎn)生。E帶又分為E1和E2帶。E帶屬于強吸收帶，K大于10000 Lmol-1cm-1紅移紅移和紫（藍）移：紫（藍）移：在有機化合物中，常常因取代基的變更或溶劑的改變，使其吸收帶的最大吸收波長max發(fā)生移動。向長波方向移動稱為紅移，向短波方向移動稱為紫（藍）移。鑭系和錒系元素的離子對紫外和可見光的吸收是基于內(nèi)層f電子電子的躍遷而產(chǎn)生的。其紫外可見光譜為一些狹長的特征吸收峰，這些峰幾乎不受金屬離子的配位環(huán)境的影響。 f電子躍遷吸收光譜過渡金屬的電子躍遷類型

10、為d d電子電子在不同d d軌道軌道間的躍遷，吸收紫外或可見光譜。這些峰強烈受配位環(huán)境的影響。 例如 cu2+以水為配位體，吸收峰在794nm處，而以氨為配位體，吸收峰在663nm處。此類光譜吸收強度弱，較少用于定量分析。 d電子躍遷吸收光譜電荷遷移光譜某些分子既是電子給體，又是電子受體，當(dāng)電子受輻射能激發(fā)從給體外層軌道向受體躍遷時，就會產(chǎn)生較強的吸收，這種光譜稱為電荷遷移光譜。如 苯?；〈镌诠庾饔孟碌漠悩?gòu)反應(yīng)。CROhvCRO- 物質(zhì)的吸收光譜與測定條件有密切的關(guān)系。測定條件（溫度、溶劑極性、pH等）不同，吸收光譜的形狀、吸收峰的位置、吸收強度等都可能發(fā)生變化。1.溫度 在室溫范圍內(nèi)，溫

11、度對吸收光譜的影響不大。 影響紫外-可見吸收光譜的因素2. 溶劑 注意如下幾點：（1）同一種物質(zhì)由于使用的溶劑不同，得到的紫外-可見吸收光譜的峰形和最大吸收位置可能不一樣，所以在測定物質(zhì)的吸收光譜時，一定要注明所使用的溶劑；（2）盡量選用低極性溶劑；（3）能很好地溶解被測物，并且形成的溶液具有良好的化學(xué)和光化學(xué)穩(wěn)定性；（4）溶劑在樣品的吸收光譜區(qū)無明顯吸收。3. pH值影響紫外-可見吸收光譜的因素儀器知識及使用儀器基本組成儀器基本組成光源光源單色器單色器樣品室樣品室檢測器檢測器顯示顯示1. 1. 光源光源 在整個紫外光區(qū)或可見近紅外光譜區(qū)可以發(fā)射連續(xù)光在整個紫外光區(qū)或可見近紅外光譜區(qū)可以發(fā)射連

12、續(xù)光譜，具有足夠的輻射強度、較好的穩(wěn)定性、較長的使用壽譜，具有足夠的輻射強度、較好的穩(wěn)定性、較長的使用壽命。命。 可見和近紅外光區(qū)：鎢燈作為光源，其輻射波長范圍可見和近紅外光區(qū)：鎢燈作為光源，其輻射波長范圍在在3203202500 nm2500 nm。 紫外區(qū)：氫、氘燈。發(fā)射紫外區(qū)：氫、氘燈。發(fā)射185185400 nm400 nm的連續(xù)光譜。的連續(xù)光譜。 2.2.單色器單色器將光源發(fā)射的復(fù)合光分解成單色光并可從中選出一任波長將光源發(fā)射的復(fù)合光分解成單色光并可從中選出一任波長單色光的光學(xué)系統(tǒng)。單色光的光學(xué)系統(tǒng)。q入射狹縫：光源的光由此進入單色器；入射狹縫：光源的光由此進入單色器；q準(zhǔn)光裝置：透

13、鏡或返射鏡使入射光成為平行光束；準(zhǔn)光裝置：透鏡或返射鏡使入射光成為平行光束； q色散元件：將復(fù)合光分解成單色光；色散元件：將復(fù)合光分解成單色光；棱鏡或光柵棱鏡或光柵；q聚焦裝置：透鏡或凹面反射鏡，將分光后所得單色光聚聚焦裝置：透鏡或凹面反射鏡，將分光后所得單色光聚焦至出射狹縫；焦至出射狹縫；q出射狹縫。出射狹縫。儀器基本組成儀器基本組成3. 3. 樣品室樣品室 樣品室放置各種類型的吸收池樣品室放置各種類型的吸收池（比色皿）和相應(yīng)的池架附件。吸（比色皿）和相應(yīng)的池架附件。吸收池主要有石英池和玻璃池兩種。收池主要有石英池和玻璃池兩種。紫外區(qū)須采用石英池，紫外區(qū)須采用石英池，可見區(qū)一般用玻璃池?？梢?/p>

14、區(qū)一般用玻璃池。5. 5. 結(jié)果顯示記錄系統(tǒng)結(jié)果顯示記錄系統(tǒng) 檢流計、數(shù)字顯示、微機進行儀器自動控制和結(jié)果處理檢流計、數(shù)字顯示、微機進行儀器自動控制和結(jié)果處理4. 4. 檢測器檢測器 利用光電效應(yīng)將透過吸收池的光信號變成可測的電信號，利用光電效應(yīng)將透過吸收池的光信號變成可測的電信號，常用的有光電池、光電管或光電倍增管。常用的有光電池、光電管或光電倍增管。儀器基本組成儀器基本組成分光光度計的類型分光光度計的類型1.1.單光束單光束簡單，價廉，適于在給定波長處測量吸光度或透光度，一般簡單，價廉，適于在給定波長處測量吸光度或透光度，一般不能作全波段光譜掃描，要求光源和檢測器具有很高的穩(wěn)定不能作全波段

15、光譜掃描，要求光源和檢測器具有很高的穩(wěn)定性。性。特點：特點：使用時來回拉動吸收池使用時來回拉動吸收池移動誤差移動誤差對光源要求高對光源要求高比色池配對比色池配對2.2.雙光束雙光束 自動記錄，快速全波段掃描?？上庠床环€(wěn)定、檢測自動記錄，快速全波段掃描?？上庠床环€(wěn)定、檢測器靈敏度變化等因素的影響，特別適合于結(jié)構(gòu)分析。儀器復(fù)器靈敏度變化等因素的影響，特別適合于結(jié)構(gòu)分析。儀器復(fù)雜，價格較高。雜，價格較高。特點：特點：不用拉動吸收池，可以減小移動誤差不用拉動吸收池，可以減小移動誤差對光源要求不高對光源要求不高可以自動掃描吸收光譜可以自動掃描吸收光譜分光光度計的類型分光光度計的類型 3.3.雙波

16、長雙波長將不同波長的兩束單色光將不同波長的兩束單色光(1(1、2) 2) 快束交替通過同一吸快束交替通過同一吸收池而后到達檢測器。產(chǎn)生交流信號。無需參比池。收池而后到達檢測器。產(chǎn)生交流信號。無需參比池。 = =1 12nm2nm。兩波長同時掃描即可獲得導(dǎo)數(shù)光譜。兩波長同時掃描即可獲得導(dǎo)數(shù)光譜。特點：特點：利用吸光度差值定量利用吸光度差值定量消除干擾和吸收池不匹配引起的誤差消除干擾和吸收池不匹配引起的誤差分光光度計的類型分光光度計的類型儀器設(shè)備介紹儀器設(shè)備介紹儀器型號：Lambda950生產(chǎn)廠家：美國Perkin Elemer公司技術(shù)指標(biāo)：p波長范圍：1753300nm p波長重復(fù)性：0.02n

17、mp圖象噪音： 0.00300 A p基線平滑度：0.0008 A儀器操作指南儀器準(zhǔn)備p打開穩(wěn)壓電源，打開儀器電源(儀器預(yù)熱穩(wěn)定15分鐘-1小時) p打開電腦，運行軟件(Perkin Elemer UV WinLab) 打開軟件loginp出現(xiàn)使用者信息，下拉菜單中選擇自己的識別代碼，點擊“OK”進入主頁面進入主頁面進入主頁面新建方法-new method路徑：File-New-Method-OK新建方法-new method或者直接：New-Method-OK新建方法-new method出現(xiàn)“New Method Wizard”新建方法-new method選擇儀器類別為“High per

18、formance UV/Vis instrument”,點擊“next”；選擇儀器型號為“Lambda 950”，點擊“next”新建方法-new method選擇方法類別，通常實驗用“scan”，點擊“next”；直至“finish”新建方法-new method詢問是否立即編輯一個新的方法，點擊“Yes”；填入方法名稱，如“scan-200-800nm-2nm-A“，點擊“OK”，進入新Task工作任務(wù)新Task工作任務(wù)進入跳轉(zhuǎn)頁面掃描模式-scan在”Data Collection”的”Method Settings“中修改”波長區(qū)間“、”波長間隔“、”參數(shù)模式“掃描模式-scan顯示儀

19、器參數(shù)設(shè)置情況，可以更改，但不推薦更改。掃描模式-scan顯示儀器程序設(shè)置情況，可以更改，但不推薦更改。掃描模式-scan掃描模式-scan儀器自動校準(zhǔn)情況設(shè)置掃描模式-scan樣品信息欄，填寫”Sample ID“要按照統(tǒng)一規(guī)范的要求：如”2009101311001-UP120“，”2009101311“為統(tǒng)一的委托單編號，”001“為該委托單第一個樣品，”UP120“為樣品原始編號掃描模式-scanp點擊橘紅色 （掃描背景）按鈕，出現(xiàn)以下提示框p確定儀器光路中只有背景樣品后，點擊“確定”p背景掃描過程中，只實時顯示波長，沒有讀數(shù)數(shù)值掃描模式-scanp點擊藍色 （掃描樣品）按鈕，出現(xiàn)以下提示框 確定儀器樣品池中只有編號為“sample323”樣品后，點擊“確定” 掃描過程中，波長和讀數(shù)值都實時顯示掃描模式-scanp點擊綠色 （設(shè)置波長）箭頭按鈕，出現(xiàn)以下提示框通常用于查看光路是否正常和樣品是否正在檢測光路中設(shè)置為0nm時調(diào)出白熾光掃描模式-scanp這是樣品掃描過程截圖，紅色框中按鈕只有停止鍵可用掃描模式