紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)是基于紫外可見(jiàn)分光光度法原理,利用物質(zhì)分子對(duì)紫外可見(jiàn)光譜區(qū)的輻射吸收來(lái)進(jìn)行分析的一種分析儀器。在化學(xué)、材料、生物、醫(yī)學(xué)、食品、環(huán)境等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。
(捷宸UV1800/UV1800PC型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì))
一、紫外分光光度計(jì)的組成
它主要由光源、單色器、吸收池、檢測(cè)器和信號(hào)處理器等部件組成。光源發(fā)出的復(fù)合光通過(guò)單色器被分解成單色光,當(dāng)單色光通過(guò)吸收池時(shí),一部分被樣品吸收,其余未被吸收的光到達(dá)檢測(cè)器,被轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào),經(jīng)電子電路的放大和數(shù)據(jù)處理后,通過(guò)顯示系統(tǒng)給出測(cè)量結(jié)果。
光源:提供符合要求的入射光,有熱輻射光源和氣體放電光源兩類(lèi)。熱輻射光源用于可見(jiàn)光區(qū),一般為鎢燈和鹵鎢燈,波長(zhǎng)范圍是350~1000nm;氣體放電光源用于紫外光區(qū),一般為氫燈和氘燈,波長(zhǎng)范圍是180~360nm。
單色器:將光源產(chǎn)生的復(fù)合光分解為單色光和分出所需的單色光束,它是分光光度計(jì)的心臟部分。
吸收池:又稱(chēng)比色皿,供盛放試液進(jìn)行吸光度測(cè)量之用,其底及兩側(cè)為毛玻璃,另兩面為光學(xué)透光面,為減少光的反射損失,吸收池的光學(xué)面必須完全垂直于光束方向。根據(jù)材質(zhì)可分為玻璃池和石英池兩種,前者用于可見(jiàn)光光區(qū)測(cè)定,后者用于紫外光區(qū)。
檢測(cè)器:是將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的裝置,測(cè)量吸光度時(shí),并非直接測(cè)量透過(guò)吸收池的光強(qiáng)度,而是將光強(qiáng)度轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)進(jìn)行測(cè)試,這種光電轉(zhuǎn)換器件稱(chēng)為檢測(cè)器。
信號(hào)顯示系統(tǒng):是將檢測(cè)器輸出的信號(hào)放大,并顯示出來(lái)的裝置。
二、分光光度計(jì)的工作原理
物質(zhì)的紫外可見(jiàn)吸收光譜是由于物質(zhì)的分子或原子中的某些基團(tuán)吸收了紫外可見(jiàn)輻射光后,發(fā)生了電子能級(jí)躍遷而產(chǎn)生的吸收光譜。由于各種物質(zhì)具有各自不同的分子、原子和不同的分子空間結(jié)構(gòu),其吸收光能量的情況也就不會(huì)相同,因此,每種物質(zhì)就有其特有的、固定的吸收光譜曲線,可根據(jù)吸收光譜上的某些特征波長(zhǎng)處的吸光度的高低判別或測(cè)定該物質(zhì)的含量,這就是分光光度定性和定量分析的基礎(chǔ)。
分光光度分析就是根據(jù)物質(zhì)的吸收光譜研究物質(zhì)的成分、結(jié)構(gòu)和物質(zhì)間相互作用的有效手段。紫外可見(jiàn)分光光度法的定量分析基礎(chǔ)是朗伯-比爾(Lambert-Beer)定律。即物質(zhì)在一定濃度的吸光度與它的吸收介質(zhì)的厚度呈正比,其數(shù)學(xué)表示式如下:
A=εbc
A為吸光度,ε為摩爾吸光系數(shù),b為液池厚度,c為溶液濃度
三、操作流程
1. 使用前,打開(kāi)紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)預(yù)熱15 min;
2. 可選擇連接電腦配套軟件或直接讀數(shù);
3. 參比池放入空白溶液,進(jìn)行基線校準(zhǔn);
4. 然后樣品池放入待測(cè)溶液溶液,進(jìn)行光譜掃描;
5. 完成樣品掃描后,點(diǎn)擊軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行保存或者直接記錄下數(shù)據(jù)。
四、注意事項(xiàng)
1.開(kāi)機(jī)前吸收池不放任何東西,儀器自檢過(guò)程中禁止打開(kāi)樣品室蓋。
2.比色皿內(nèi)溶液以皿高的2/3~4/5為宜,不可過(guò)滿以防液體溢出腐蝕儀器。測(cè)定時(shí)應(yīng)保持比色皿清潔,池壁上液滴應(yīng)用擦鏡紙擦干,切勿用手捏透光面,比色血放置的方向要一致。測(cè)定紫外波長(zhǎng)時(shí),需選用石英比色皿。
3.測(cè)定時(shí),禁止將試劑或液體物質(zhì)放在儀器的表面上,如有溶液溢出或其它原因?qū)悠凡叟K,要盡可能及時(shí)清理干凈。
4.實(shí)驗(yàn)結(jié)束后將比色皿中的溶液倒盡,然后用蒸餾水或有機(jī)溶劑沖洗比色皿至干凈,倒立晾干。
5.樣品溶液濃度除各該品種已有注明外,其吸收度以在0.2-0.8之間為宜。
五、基本應(yīng)用
檢定物質(zhì):根據(jù)吸收光譜圖上的一些特征吸收,特別是最大吸收波長(zhǎng)入max和摩爾吸收系數(shù)ε,是檢定物質(zhì)的常用物理參數(shù)。
與標(biāo)準(zhǔn)物及標(biāo)準(zhǔn)圖譜對(duì)照:
將分析樣品和標(biāo)準(zhǔn)樣品以相同濃度配制在同一溶劑中,在同一條件下分別測(cè)定紫外可見(jiàn)吸收光譜。若兩者是同一物質(zhì),則兩者的光譜圖應(yīng)完全一致。如果沒(méi)有標(biāo)樣,也可以和現(xiàn)成的標(biāo)準(zhǔn)譜圖對(duì)照進(jìn)行比較。這種方法要求儀器準(zhǔn)確,精密度高,且測(cè)定條件要相同。
比較最大吸收波長(zhǎng)吸收系數(shù)的一致性:
由于紫外吸收光譜只含有2~3個(gè)較寬的吸收帶,而紫外光譜主要是分子內(nèi)的發(fā)色團(tuán)在紫外區(qū)產(chǎn)生的吸收,與分子和其它部分關(guān)系不大。具有相同發(fā)色團(tuán)的不同分子結(jié)構(gòu),在較大分子中不影響發(fā)色團(tuán)的紫外吸收光譜,不同的分子結(jié)構(gòu)有可能有相同的紫外吸收光譜,但它們的吸收系數(shù)是有差別的。如果分析樣品和標(biāo)準(zhǔn)樣品的吸收波長(zhǎng)相同,吸收系數(shù)也相同,則可認(rèn)為分析樣品與標(biāo)準(zhǔn)樣品為同一物質(zhì)。
反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究:
借助于分光光度法可以得出一些化學(xué)反應(yīng)速度常數(shù),并從兩個(gè)或兩個(gè)以上溫度條件下得到的速度數(shù)據(jù),得出反應(yīng)活化能。
純度檢驗(yàn):
紫外吸收光譜能測(cè)定化合物中含有微量的具有紫外吸收的雜質(zhì)。如果化合物的紫外可見(jiàn)光區(qū)沒(méi)有明顯的吸收峰,而它的雜質(zhì)在紫外區(qū)內(nèi)有較強(qiáng)的吸收峰,就可以檢測(cè)出化合物中的雜質(zhì)。
氫鍵強(qiáng)度的測(cè)定:
不同的極性溶劑產(chǎn)生氫鍵的強(qiáng)度也不同,這可以利用紫外光譜來(lái)判斷化合物在不同溶劑中氫鍵強(qiáng)度,以確定選擇哪一種溶劑。
絡(luò)合物組成及穩(wěn)定常數(shù)的測(cè)定:
金屬離子常與有機(jī)物形成絡(luò)合物,多數(shù)絡(luò)合物在紫外可見(jiàn)區(qū)是有吸收的,我們可以利用分光光度法來(lái)研究其組成。
六、故障分析
1. 如果儀器不能初始化,關(guān)機(jī)重啟。
2. 如果吸收值異常,依次檢查:
波長(zhǎng)設(shè)置是否正確(重新調(diào)整波長(zhǎng),并重新調(diào)零)
測(cè)量時(shí)是否調(diào)零(如錯(cuò)誤操作,重新調(diào)零)
比色皿是否用錯(cuò)(測(cè)定紫外波段時(shí),要用石英比色皿)
樣品準(zhǔn)備是否有誤(如有誤,重新準(zhǔn)備樣品)