紫外可見分光光度計(jì)基本知識(shí)

北京普析通用儀器有限責(zé)任公司BeijingPurkinjeGeneralInstrumentCo.,Ltd.紫外可見分光光度計(jì)基本知識(shí)5/9/20241紫外可見分光光度計(jì)基本知識(shí)

紫外-可見分光光度法

紫外-可見吸收光譜朗伯-比耳定律紫外-可見分光光度計(jì)分析條件的選擇測(cè)定方法5/9/20242紫外可見分光光度計(jì)基本知識(shí)紫外-可見分光光度法(ultraviolet-visiblespectrophotometry,UV-VIS)

按所吸收光的波長(zhǎng)區(qū)域不同，分為紫外分光光度法和可見分光光度法，合稱為紫外-可見分光光度法。

它是利用物質(zhì)的分子或離子對(duì)某一波長(zhǎng)范圍的光的吸收作用，對(duì)物質(zhì)進(jìn)行定性分析、定量分析及結(jié)構(gòu)分析,所依據(jù)的光譜是分子或離子吸收入射光中特定波長(zhǎng)的光而產(chǎn)生的吸收光譜。5/9/20243紫外可見分光光度計(jì)基本知識(shí)紫外-可見分光光度法的特點(diǎn)：

1與其它光譜分析方法相比，其儀器設(shè)備和操作都比較簡(jiǎn)單，費(fèi)用少，分析速度快;2靈敏度高;3

選擇性好;4精密度和準(zhǔn)確度較高;5用途廣泛。

5/9/20244紫外可見分光光度計(jì)基本知識(shí)紫外-可見吸收光譜

1.物質(zhì)對(duì)光的選擇性吸收

物質(zhì)對(duì)光的吸收是選擇性的，利用被測(cè)物質(zhì)對(duì)某波長(zhǎng)的光的吸收來了解物質(zhì)的特性，這就是光譜法的基礎(chǔ)。5/9/20245紫外可見分光光度計(jì)基本知識(shí)

通過測(cè)定被測(cè)物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)的光的吸收強(qiáng)度（吸光度），以波長(zhǎng)為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)作圖，得出該物質(zhì)在測(cè)定波長(zhǎng)范圍的吸收曲線。在吸收曲線中，通常選用最大吸收波長(zhǎng)λmax進(jìn)行物質(zhì)含量的測(cè)定。

5/9/20246紫外可見分光光度計(jì)基本知識(shí)影響紫外-可見吸收光譜的因素

物質(zhì)的吸收光譜與測(cè)定條件有密切的關(guān)系。測(cè)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(qiáng)度等都可能發(fā)生變化。1.溫度在室溫范圍內(nèi)，溫度對(duì)吸收光譜的影響不大。5/9/20247紫外可見分光光度計(jì)基本知識(shí)2.溶劑注意如下幾點(diǎn)：（1）盡量選用低極性溶劑；（2）能很好地溶解被測(cè)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；（3）溶劑在樣品的吸收光譜區(qū)無明顯吸收。3.pH值5/9/20248紫外可見分光光度計(jì)基本知識(shí)朗伯-比爾定律

設(shè)入射光強(qiáng)度為I0，吸收光強(qiáng)度為Ia,透射光強(qiáng)度為It，反射光強(qiáng)度為Ir，則

I0=Ia+It+Ir由于反射光強(qiáng)度很弱，其影響很小，上式可簡(jiǎn)化為：

I0=Ia+It一、吸光度和透光度5/9/20249紫外可見分光光度計(jì)基本知識(shí)吸光度:為透光度倒數(shù)的對(duì)數(shù)，用A表示，即

A=lg1/T=lgI0/It透光度：透光度為透過光的強(qiáng)度It與入射光強(qiáng)度I0之比，用T表示：即T=It/I05/9/202410紫外可見分光光度計(jì)基本知識(shí)二、朗伯-比爾定律朗伯-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(shí)，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=κcl

式中比例常數(shù)κ與吸光物質(zhì)的本性，入射光波長(zhǎng)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。

5/9/202411紫外可見分光光度計(jì)基本知識(shí)三、吸光系數(shù)當(dāng)l以cm，c以g/L為單位，κ稱為吸光系數(shù)，用a表示。A=acla的單位為L(zhǎng)/(g.cm)5/9/202412紫外可見分光光度計(jì)基本知識(shí)

當(dāng)l以cm，c以mol/L為單位，κ稱為摩爾吸光系數(shù)，用ε表示。

ε的單位為L(zhǎng)/mol.cm，它表示物質(zhì)的濃度為1mol/L，液層厚度為1cm時(shí)，溶液的吸光度。摩爾吸光系數(shù)5/9/202413紫外可見分光光度計(jì)基本知識(shí)比吸光系數(shù)比吸光系數(shù)是指百分含量為1%，l為1cm時(shí)的吸光度值，用表示。5/9/202414紫外可見分光光度計(jì)基本知識(shí)四、偏離朗伯-比耳定律的因素（1）入射光為非單色光（3）光程的不一致性。光源不是點(diǎn)光源，比色皿光徑長(zhǎng)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。（2）溶液的不均性。實(shí)際樣品的混濁，加入的保護(hù)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(diǎn)的吸光特性變化大。5/9/202415紫外可見分光光度計(jì)基本知識(shí)紫外-可見分光光度計(jì)一、主要部件的性能與作用基本結(jié)構(gòu):光源→單色器→吸收池→檢測(cè)器→信號(hào)顯示系統(tǒng)5/9/202416紫外可見分光光度計(jì)基本知識(shí)

在紫外可見分光光度計(jì)中，常用的光源有兩類：熱輻射光源和氣體放電光源

1光源

熱輻射光源用于可見光區(qū)，如鎢燈和鹵鎢燈；氣體放電光源用于紫外光區(qū)，如氫燈和氘燈。5/9/202417紫外可見分光光度計(jì)基本知識(shí)單色器的主要組成：入射狹縫、出射狹縫、色散元件和準(zhǔn)直鏡等部分。

2單色器

單色器質(zhì)量的優(yōu)劣，主要決定于色散元件的質(zhì)量。色散元件常用棱鏡和光柵。5/9/202418紫外可見分光光度計(jì)基本知識(shí)

吸收池又稱比色皿或比色杯，按材料可分為玻璃吸收池和石英吸收池，前者不能用于紫外區(qū)。

3吸收池

吸收池的種類很多，其光徑可在0.1~10cm之間，其中以1cm光徑吸收池最為常用。5/9/202419紫外可見分光光度計(jì)基本知識(shí)4檢測(cè)器檢測(cè)器的作用是檢測(cè)光信號(hào)，并將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)?，F(xiàn)今使用的分光光度計(jì)大多采用光電管或光電倍增管作為檢測(cè)器。5信號(hào)顯示系統(tǒng)常用的信號(hào)顯示裝置有直讀檢流計(jì)，電位調(diào)節(jié)指零裝置，以及自動(dòng)記錄和數(shù)字顯示裝置等。5/9/202420紫外可見分光光度計(jì)基本知識(shí)二、紫外-可見分光光度計(jì)的類型

按其光學(xué)系統(tǒng)可分為單波長(zhǎng)分光光度計(jì)和雙波長(zhǎng)分光光度計(jì)。5/9/202421紫外可見分光光度計(jì)基本知識(shí)1.單波長(zhǎng)單光束分光光度計(jì)特點(diǎn)：使用時(shí)來回拉動(dòng)吸收池→移動(dòng)誤差對(duì)光源要求高比色池配對(duì)5/9/202422紫外可見分光光度計(jì)基本知識(shí)2.單波長(zhǎng)雙光束分光光度計(jì)特點(diǎn)：不用拉動(dòng)吸收池，可以減小移動(dòng)誤差對(duì)光源要求不高可以自動(dòng)掃描吸收光譜5/9/202423紫外可見分光光度計(jì)基本知識(shí)3.雙波長(zhǎng)分光光度計(jì)特點(diǎn)：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5/9/202424紫外可見分光光度計(jì)基本知識(shí)１.分析條件的選擇

一、儀器測(cè)量條件的選擇

1.適宜的吸光度范圍由朗伯-比爾定律可知：

A=lg1/T=εcl

微分后得：

dlgT=0.4343dT/T=-εldc

或0.4343ΔT/T=-εlΔc5/9/202425紫外可見分光光度計(jì)基本知識(shí)代入朗伯-比爾定律有：

Δc/c=0.4343ΔT/TlgT要使測(cè)定的相對(duì)誤差Δc/c最小，求導(dǎo)取極小得出：

lgT=-0.4343=A即當(dāng)A=0.4343時(shí)，吸光度測(cè)量誤差最小。

最適宜的測(cè)量范圍為0.2~0.8之間。5/9/202426紫外可見分光光度計(jì)基本知識(shí)

通常是根據(jù)被測(cè)組分的吸收光譜，選擇最強(qiáng)吸收帶的最大吸收波長(zhǎng)為入射波長(zhǎng)。當(dāng)最強(qiáng)吸收峰的峰形比較尖銳時(shí)，往往選用吸收稍低，峰形稍平坦的次強(qiáng)峰或肩峰進(jìn)行測(cè)定。

2.入射光波長(zhǎng)的選擇5/9/202427紫外可見分光光度計(jì)基本知識(shí)3.狹縫寬度的選擇

為了選擇合適的狹縫寬度，應(yīng)以減少狹縫寬度時(shí)試樣的吸光度不再增加為準(zhǔn)。一般來說，狹縫寬度大約是試樣吸收峰半寬度的十分之一。5/9/202428紫外可見分光光度計(jì)基本知識(shí)

對(duì)多種物質(zhì)進(jìn)行測(cè)定，常利用顯色反應(yīng)將被測(cè)組分轉(zhuǎn)變?yōu)樵谝欢úㄩL(zhǎng)范圍有吸收的物質(zhì)。常見的顯色反應(yīng)有配位反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)等。二、顯色反應(yīng)條件的選擇5/9/202429紫外可見分光光度計(jì)基本知識(shí)這些顯色反應(yīng)，必須滿足以下條件：

4.反應(yīng)生成物的組成恒定。3.反應(yīng)生成的產(chǎn)物有足夠的穩(wěn)定性，以保證測(cè)量過程中溶液的吸光度不變；2．反應(yīng)有較高的選擇性，即被測(cè)組分生成的化合物吸收曲線應(yīng)與共存物質(zhì)的吸收光譜有明顯的差別；1．反應(yīng)的生成物必須在紫外-可見光區(qū)有較強(qiáng)的吸光能力，即摩爾吸光系數(shù)較大；5/9/202430紫外可見分光光度計(jì)基本知識(shí)

測(cè)定試樣溶液的吸光度，需先用參比溶液調(diào)節(jié)透光度（吸光度為0）為100%，以消除其它成分及吸光池和溶劑等對(duì)光的反射和吸收帶來的測(cè)定誤差。三、參比溶液的選擇5/9/202431紫外可見分光光度計(jì)基本知識(shí)參比溶液的選擇視分析體系而定，具體有：

1．溶劑參比試樣簡(jiǎn)單、共存其它成分對(duì)測(cè)定波長(zhǎng)吸收弱，只考慮消除溶劑與吸收池等因素；

2．試樣參比如果試樣基體溶液在測(cè)定波長(zhǎng)有吸收，而顯色劑不與試樣基體顯色時(shí)，可按與顯色反應(yīng)相同的條件處理試樣，只是不加入顯色劑。5/9/202432紫外可見分光光度計(jì)基本知識(shí)3．試劑參比

如果顯色劑或其它試劑在測(cè)定波長(zhǎng)有吸收，按顯色反應(yīng)相同的條件，不加入試樣，同樣加入試劑和溶劑作為參比溶液。

4.平行操作參比用不含被測(cè)組分的試樣，在相同的條件下與被測(cè)試樣同時(shí)進(jìn)行處理，由此得到平行操作參比溶液。5/9/202433紫外可見分光光度計(jì)基本知識(shí)測(cè)定方法

一、單組分定量方法

單組分是指樣品溶液中含有一種組分，或者是在混合物溶液中待測(cè)組分的吸收峰與其他共有物質(zhì)的吸收峰無重疊。其定量方法包括校準(zhǔn)曲線法、標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比法和吸收系數(shù)法。5/9/202434紫外可見分光光度計(jì)基本知識(shí)1校準(zhǔn)曲線法方法：配制一系列不同含量的標(biāo)準(zhǔn)溶液，選用適宜的參比，在相同的條件下，測(cè)定系列標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度，作A-c曲線，即標(biāo)準(zhǔn)曲線，也可用最小二乘數(shù)處理，得線性回歸方程。在相同條件下測(cè)定未知試樣的吸光度，從標(biāo)準(zhǔn)曲線上就可以找到與之對(duì)應(yīng)的未知試樣的濃度。5/9/202435紫外可見分光光度計(jì)基本知識(shí)2標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比法即將待測(cè)溶液與某一標(biāo)樣溶液，在相同的條件下，測(cè)定各自的吸光度，建立朗伯-比爾定律，解方程求出未知樣濃度與含量。

As=KcsAx=Kcx5/9/202436紫外可見分光光度計(jì)基本知識(shí)紫外-可見吸收光譜的應(yīng)用

紫外-可見吸收光譜除主要可用于物質(zhì)的定量分析外，還可以用于物質(zhì)的定性分析、純度