有(you)色(se)溶(rong)液(ye)對(dui)光(guang)線(xian)有(you)選(xuan)擇(ze)性(xing)的(de)吸(xi)收(shou)作(zuo)用(yong),不(bu)同(tong)物(wu)質(zhi)由(you)於(yu)其(qi)分(fen)子(zi)結(jie)構(gou)不(bu)同(tong),對(dui)不(bu)同(tong)波(bo)長(chang)線(xian)的(de)吸(xi)收(shou)能(neng)力(li)也(ye)不(bu)同(tong),因(yin)此(ci),每(mei)種(zhong)物(wu)質(zhi)都(dou)具(ju)有(you)其(qi)特(te)異(yi)的(de)吸(xi)收(shou)光(guang)譜(pu)。有(you)些(xie)無(wu)色(se)溶(rong)液(ye),光(guang)雖(sui)對(dui)可(ke)見(jian)光(guang)無(wu)吸(xi)收(shou)作(zuo)光(guang)光(guang)度(du)技(ji)術(shu)吸(xi)收(shou)用(yong),但(dan)所(suo)含(han)物(wu)質(zhi)可(ke)以(yi)吸(xi)收(shou)特(te)定(ding)波(bo)長(chang)的(de)紫(zi)外(wai)線(xian)或(huo)紅(hong)外(wai)線(xian)。分(fen)光(guang)譜(pu)來(lai)鑒(jian)定(ding)物(wu)質(zhi)性(xing)質(zhi)及(ji)含(han)量(liang)的(de)技(ji)術(shu),其(qi)理(li)論(lun)依(yi)據(ju)是(shi)(分光光度法)主要是指利用物質特有的Lambert和Beer定律。
分fen光guang光guang度du法fa是shi比bi色se法fa的de發fa展zhan。比bi色se法fa隻zhi限xian於yu在zai可ke見jian光guang區qu,分fen光guang光guang度du法fa則ze可ke以yi擴kuo展zhan到dao紫zi外wai光guang區qu和he紅hong外wai光guang區qu。比bi色se法fa用yong的de單dan色se光guang是shi來lai自zi濾lv光guang片pian,譜pu帶dai寬kuan度du從cong40-120nm,精度不高,分光光度法則要求近於真正單色光,其光譜帶寬最大不超過3-5nm,在紫外區可到1nm以下,來自棱鏡或光柵,具有較高的精度。
基本原理
一、光的基本知識
光是由光量子組成的,具有二重性,即不連續的微粒和連續的波動性。波長和頻率是光的波動性和特征,可用下式表示:
式中λ為波長,具有相同的振動相位的相鄰兩點間的距離叫波長。V為頻率,即每秒鍾振動次數。C為光速等於299770千米/秒。光屬於電磁波。自然界中存在各種不同波長的電磁波,列成表1-1所示的波譜圖。 分光光度法所使用的光譜範圍在200nm-10μ(1μ= 1, 000nm )之間。其中200nm-400nm為紫外光區,400nm-760nm為可見光區,760nm-10,000nm為紅外光區。
二、朗伯-比爾(Lambert-Beer)定律
朗伯-比bi爾er定ding律lv是shi比bi色se分fen析xi的de基ji本ben原yuan理li,這zhe個ge定ding律lv是shi有you色se溶rong液ye對dui單dan色se光guang的de吸xi收shou程cheng度du與yu溶rong液ye及ji液ye層ceng厚hou度du間jian的de定ding量liang關guan係xi。此ci定ding律lv是shi由you朗lang伯bo定ding律lv和he比bi爾er定ding律lv歸gui納na而er得de。
1.朗伯定律
一束單色光通過溶液後,由於溶液吸收了一部分光能,光的強度就要減弱:若溶液濃度不變,則溶液的厚度愈大(即光在溶液中所經過的途徑愈長),光的強度減低也愈顯著。
2.朗伯-比爾定律
如(ru)果(guo)同(tong)時(shi)考(kao)慮(lv)吸(xi)收(shou)層(ceng)的(de)厚(hou)度(du)和(he)溶(rong)液(ye)濃(nong)度(du)對(dui)光(guang)吸(xi)收(shou)的(de)影(ying)響(xiang),則(ze)必(bi)然(ran)將(jiang)朗(lang)伯(bo)定(ding)律(lv)和(he)比(bi)爾(er)定(ding)律(lv)合(he)並(bing)起(qi)來(lai),吸(xi)光(guang)度(du)與(yu)溶(rong)液(ye)的(de)濃(nong)度(du)和(he)液(ye)層(ceng)的(de)厚(hou)度(du)的(de)乘(cheng)積(ji)成(cheng)正(zheng)比(bi),這(zhe)就(jiu)是(shi)朗(lang)伯(bo)-比爾定律。
分光光度計基本結構簡介
能從含有各種波長的混合光中將每一單色光分離出來並測量其強度的儀器稱為分光光度計。
分光光度計因使用的波長範圍不同而分為紫外光區、可見光區、紅外光區以及萬用(全波段)分光光度計等。無論哪一類分光光度計都由下列五部分組成,即光源、單色器、狹縫、樣品池,檢測器係統。
一、光源
要求能提供所需波長範圍的連續光譜,穩定而有足夠的強度。常用的有白熾燈(鎢比燈、鹵鎢燈等),氣體放電燈(氫燈、氘燈及氙燈等),金屬弧燈(各種汞燈)等多種。
鎢燈和鹵鎢燈發射320-2000nm連續光譜,最適宜工作範圍為360-1000nm,穩定性好,用作可見光分光光度計的光源。氫燈和氘燈能發射150-400nm的紫外結,可用作紫外光區分光光度計的光源。紅外線光源則由納恩斯特(Nernst)棒產生,此棒由ZrO2:Y2O3=17:3(Zr為鋯,Y為釔)或Y2O3,GeO2(Ge為鈰)及ThO2(Th為釷)之混合物製成。汞燈發射的不是連續光譜, 能量絕大部分集中在253.6nm波(bo)長(chang)外(wai),一(yi)般(ban)作(zuo)波(bo)長(chang)校(xiao)正(zheng)用(yong)。鎢(wu)燈(deng)在(zai)出(chu)現(xian)燈(deng)管(guan)發(fa)黑(hei)時(shi)應(ying)及(ji)更(geng)換(huan),如(ru)換(huan)用(yong)的(de)燈(deng)型(xing)號(hao)不(bu)同(tong),還(hai)需(xu)要(yao)調(tiao)節(jie)燈(deng)座(zuo)的(de)位(wei)置(zhi)的(de)焦(jiao)距(ju)。氫(qing)粘(zhan)及(ji)氘(dao)燈(deng)的(de)燈(deng)管(guan)或(huo)窗(chuang)口(kou)是(shi)石(shi)英(ying)的(de),且(qie)有(you)固(gu)定(ding)的(de)發(fa)射(she)方(fang)向(xiang),安(an)裝(zhuang)時(shi)必(bi)須(xu)仔(zai)細(xi)校(xiao)正(zheng)接(jie)觸(chu)燈(deng)管(guan)時(shi)應(ying)戴(dai)手(shou)套(tao)以(yi)防(fang)留(liu)下(xia)汙(wu)跡(ji)。
二、分光係統(單色器)
單dan色se器qi是shi指zhi能neng從cong混hun合he光guang波bo中zhong分fen解jie出chu來lai所suo需xu單dan一yi波bo長chang光guang的de裝zhuang置zhi,由you棱leng鏡jing或huo光guang柵zha構gou成cheng。用yong玻bo璃li製zhi成cheng的de棱leng鏡jing色se散san力li強qiang,但dan隻zhi能neng在zai可ke見jian光guang區qu工gong作zuo,石shi棱leng鏡jing工gong作zuo波bo長chang範fan圍wei為wei185-4000nm,在紫外區有較好的分辯力而且也適用於可見光區和近紅外區。 棱鏡的特點是波長越短,色散程度越好,越向長波一側越差。所以用棱鏡的分光光度計,其波長刻度在紫外區可達到0.2nm,而在長波段隻能達到5nm.有you的de分fen光guang光guang係xi統tong是shi衍yan射she光guang柵zha,即ji在zai石shi英ying或huo玻bo璃li的de表biao麵mian上shang刻ke劃hua許xu多duo平ping行xing線xian,刻ke線xian處chu不bu透tou光guang,於yu是shi通tong過guo光guang的de幹gan涉she和he衍yan射she現xian象xiang,較jiao長chang的de光guang波bo偏pian折zhe的de角jiao度du大da,較jiao短duan的de光guang波bo偏pian折zhe的de角jiao度du小xiao,因yin而er形xing成cheng光guang譜pu。
三、狹縫
狹縫是指由一對隔板在光通路上形成的縫隙,用來調節入射單色光的純度和強度,也直接影響分辯力。狹縫可在0-2mm寬度內調節,由於棱鏡色散力隨波長不同而變化,較先進的分光光度計的狹縫寬度可隨波長一起調節。
四、比色環
bizhenghuanyejiaoyangpinchi,xishouqihuobisemin,yonglaishengrongye,gegebeizibihoududengguigeyingjinkenengwanquanxiangdeng,fouzejiangchanshengcedingwucha。bolibisebeizhishiyongyukejianguangqu,zaiziwaiqucedingshiyaoyongshiyingbisebei。bunengyongshouzhinabisebeideguangxuemian,yonghouyaojishixidi,keyongwenshuihuoxiyansuan,yichunyizhigesuanxiye(濃酸中浸泡不要超過15分鍾),表麵隻能用柔軟的絨布或拭鏡頭紙擦淨。
五、檢測器係統
youxuduojinshunengzaiguangdezhaoshexiachanshengdianliu,guangyuqiangdianliuyuda,cijiguangdianxiaoying。yinguangzhaosheerchanshengdedianliujiaozuoguangdianliu。shouguangqiyouliangzhong,yishiguangdianchi,ershiguangdianguan。guangdianchidezuchengzhongleifanduo,zuichangjiandeshixiguangdianchi。guangdianchishouguangzhaoshechanshengdedianliupoda,kezhijieyongweidianliujiliangchu。danshi,danglianxuzhaosheyiduanshijianhuichanshengpilaoxianxiangershiguangdianliuxiajiang,yaozaianzhongfangzhiyixieshihoucainenghuifu。yincishiyongshibuyichangqizhaoshe,suiyongsuiguan,yifangzhiguangdianchiyinpilaoerchanshengwucha。
光電管裝有一個陰極和一個陽極,陰極是用對光敏感的金屬(多為堿土金屬的氧化物)做(zuo)成(cheng),當(dang)光(guang)射(she)到(dao)陰(yin)極(ji)且(qie)達(da)到(dao)一(yi)定(ding)能(neng)量(liang)時(shi),金(jin)屬(shu)原(yuan)子(zi)中(zhong)電(dian)子(zi)發(fa)射(she)出(chu)來(lai)。光(guang)愈(yu)強(qiang),光(guang)波(bo)的(de)振(zhen)幅(fu)愈(yu)大(da),電(dian)子(zi)放(fang)出(chu)愈(yu)多(duo)。電(dian)子(zi)是(shi)帶(dai)負(fu)電(dian)的(de),被(bei)吸(xi)引(yin)到(dao)陽(yang)極(ji)上(shang)而(er)產(chan)生(sheng)電(dian)流(liu)。光(guang)電(dian)管(guan)產(chan)生(sheng)電(dian)流(liu)很(hen)小(xiao),需(xu)要(yao)放(fang)大(da)。分(fen)光(guang)光(guang)度(du)計(ji)中(zhong)常(chang)用(yong)電(dian)子(zi)倍(bei)增(zeng)光(guang)電(dian)管(guan),在(zai)光(guang)照(zhao)射(she)下(xia)所(suo)產(chan)生(sheng)的(de)電(dian)流(liu)比(bi)其(qi)他(ta)光(guang)電(dian)管(guan)要(yao)大(da)得(de)多(duo),這(zhe)就(jiu)提(ti)高(gao)了(le)測(ce)定(ding)的(de)靈(ling)敏(min)度(du)。
檢測器產生的光電流以某種方式轉變成模擬的或數字的結果,模擬輸出裝置包括電流表、電壓表、記錄器、示波器及與計算機聯用等,數字輸出則通過模擬/數字轉換裝置如數字式電壓表等。
分光光度技術的應用
一、測定溶液中物質的含量
可見或紫外分光光度法都可用於測定溶液中物質的含量。測定標準溶液(濃度已知的溶液)和未知液(濃度待測定的溶液)dexiguangdu,jinxingbijiao,youyusuoyongxishouchidehoudushiyiyangde。yekeyixiancechubutongnongdudebiaozhunyedexiguangdu,huizhibiaozhunquxian,zaixuandingdenongdufanweineibiaozhunquxianyinggaishiyitiaozhixian,ranhoucedingchuweizhiyedexiguangdu,jikecongbiaozhunquxianshangzhadaoqixiangduiyingdenongdu。
含量測定時所用波長通常要選擇被測物質的最大吸收波長,這樣做有兩個好處:
⑴靈敏度大,物質在含量上的稍許變化將引起較大的吸光度差異;
⑵可以避免其它物質的幹擾。
二、用紫外光譜鑒定化合物
shiyongfenguangguangdujikeyihuizhixishouguangpuquxian。fangfashiyonggezhongbochangbutongdedanseguangfenbietongguomouyinongduderongye,cedingcirongyeduimeiyizhongdanseguangdexiguangdu,ranhouyibochangweihengzuobiao,yixiguangduweizongzuobiaohuizhixiguangdu──波bo長chang曲qu線xian,此ci曲qu線xian即ji吸xi收shou光guang譜pu曲qu線xian。各ge種zhong物wu質zhi有you它ta自zi己ji一yi定ding的de吸xi收shou光guang譜pu曲qu線xian,因yin此ci用yong吸xi收shou光guang譜pu曲qu線xian圖tu可ke以yi進jin行xing物wu質zhi種zhong類lei的de鑒jian定ding。當dang一yi種zhong未wei知zhi物wu質zhi的de吸xi收shou光guang譜pu曲qu線xian和he某mou一yi已yi知zhi物wu質zhi的de吸xi收shou光guang譜pu曲qu線xian開kai關guan一yi樣yang時shi,則ze很hen可ke能neng它ta們men是shi同tong一yi物wu質zhi。一yi定ding物wu質zhi在zai不bu同tong濃nong度du時shi,其qi吸xi收shou光guang譜pu曲qu線xian中zhong,峰feng值zhi的de大da小xiao不bu同tong,但dan形xing狀zhuang相xiang似si,即ji吸xi收shou高gao峰feng和he低di峰feng的de波bo長chang是shi一yi定ding不bu變bian的de。紫zi外wai線xian吸xi收shou是shi由you不bu飽bao和he的de結jie構gou造zao成cheng的de,含han有you雙shuang鍵jian的de化hua合he物wu表biao現xian出chu吸xi收shou峰feng。紫zi外wai吸xi收shou光guang譜pu比bi較jiao簡jian單dan,同tong一yi種zhong物wu質zhi的de紫zi外wai吸xi收shou光guang譜pu應ying完wan全quan一yi致zhi,但dan具ju有you相xiang同tong吸xi收shou光guang譜pu的de化hua合he物wu其qi結jie構gou不bu一yi定ding相xiang同tong。除chu了le特te殊shu情qing況kuang外wai,單dan獨du依yi靠kao紫zi外wai吸xi收shou光guang譜pu決jue定ding一yi個ge未wei知zhi物wu結jie構gou,必bi須xu與yu其qi它ta方fang法fa配pei合he。紫zi外wai吸xi收shou光guang譜pu分fen析xi主zhu要yao用yong於yu已yi知zhi物wu質zhi的de定ding量liang分fen析xi和he純chun度du分fen析xi。
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