紫外-可見吸收光譜分析 (2)

1、紫外-可見吸收光譜分析一、 紫外-可見吸收光譜的產(chǎn)生及基本原理物質(zhì)對(duì)光的選擇性吸收 分子的紫外-可見吸收光譜是基于分子內(nèi)電子躍遷產(chǎn)生的吸收光譜進(jìn)行分析的一種常用的光譜分析方法。當(dāng)某種物質(zhì)受到光的照射時(shí)，物質(zhì)分子就會(huì)與光發(fā)生碰撞，其結(jié)果是光子的能量傳遞到了分子上。這樣，處于穩(wěn)定狀態(tài)的基態(tài)分子就會(huì)躍遷到不穩(wěn)定的高能態(tài)，即激發(fā)態(tài)：M（基態(tài)）+hv-M*（激發(fā)態(tài)）這就是對(duì)光的吸收作用。由于物質(zhì)的能量是不連續(xù)的，即能量上一量子化的。只有當(dāng)入射光的能量（hv）與物質(zhì)分子的激發(fā)態(tài)和基態(tài)的能量差相等時(shí)才能發(fā)生吸收 E=E2-E1= hv=hc/而不同的物質(zhì)分子因其結(jié)構(gòu)的不同而具有不同的量子化能級(jí)，即E不同，故

2、對(duì)光的吸收也不同。二、紫外-可見吸收光譜的分析方法1.定性分析紫外-可見吸收光譜定性分析的依據(jù)：光吸收程度最大處的波長(zhǎng)叫做最大吸收波長(zhǎng)，用max表示，同一種吸光物質(zhì)，濃度不同時(shí)，吸收曲線的形狀不同，max不變，只是相應(yīng)的吸光度大小不同，這是定性分析的依據(jù)。紫外-可見吸收光譜可用于物質(zhì)的鑒定及結(jié)構(gòu)的分析，主要是有機(jī)化合物尤其是含有共軛體系的有機(jī)化合物的分析。由于物質(zhì)的紫外-可見吸收光譜比較簡(jiǎn)單，特征性不強(qiáng)且僅能反應(yīng)分子中生色團(tuán)及助色團(tuán)的特征而不是整個(gè)分子的特征。2.定量分析紫外-可見吸收光譜定量分析的依據(jù)：朗伯-比爾定律。利用紫外光譜進(jìn)行定量分析，同利用可見光譜進(jìn)行定量分析的原理相同，都是基于朗

3、伯比耳定律：Abc。近代紫外可見分光光度法發(fā)展了一些新的定量分析方法，可以提高測(cè)定的靈敏度，消除干擾組分的影響。三、紫外-可見吸收光譜分析的儀器構(gòu)造和作用紫外吸收光譜儀和分光光度計(jì)是紫外-可見吸收光譜分析的主要儀器。紫外吸收光譜儀的基本結(jié)構(gòu)一般有光學(xué)系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)和電學(xué)系統(tǒng)三部分組成。1. 光學(xué)系統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng)主要有光源、單色器、一系列透鏡、吸收池，檢測(cè)器和數(shù)據(jù)處理及顯示器組成。其作用是使光束準(zhǔn)直，聚焦。（一）光源分光光度計(jì)要求有能發(fā)射強(qiáng)度足夠而且穩(wěn)定的、具有連續(xù)光譜且發(fā)光面積小的光源。紫外喝可見區(qū)分別用氫燈和鎢燈兩種光源。（1） 鎢燈和鹵鎢燈鎢燈光源使固體熾熱發(fā)光的光源又稱白熾燈。鹵鎢燈的發(fā)光強(qiáng)

4、度比鎢燈高，含碘和溴的低壓蒸汽，可延長(zhǎng)鎢絲壽命。（2） 氫燈和氘燈氫燈是一種氣體放電發(fā)光的光源。由于玻璃吸收紫外光，故燈泡必須具有石英窗或用石英燈管制成。氘燈的發(fā)光強(qiáng)度和燈的使用壽命比氫燈增加23倍。（二）單色器紫外-可見分光光度計(jì)的單色器是將來自光源的連續(xù)光譜按波長(zhǎng)順序色散，并從中分離出一定寬度的譜帶。色散元件有棱鏡和光柵。（三）吸收池用光學(xué)玻璃制成的吸收池只能用于可見光。用熔融石英制的吸收池可同時(shí)用于紫外光區(qū)和可見光區(qū)。（四）檢測(cè)器一般用于光電效應(yīng)檢測(cè)器，近年來光多道檢測(cè)器。其中，光電池只能擁有譜帶寬度較大的低檔儀器。光電管中紫敏光電管，為銫銀基適用于200625nm；紅敏光電管為銀氧化銫

5、陰極，用于6251000nm。光電倍增管檢測(cè)器大大提高了儀器測(cè)量靈敏度。光二極管陣列檢測(cè)器可在極短的時(shí)間內(nèi)獲得全光光譜。（五）訊號(hào)處理于顯測(cè)器光電管輸出的電信號(hào)很弱，需經(jīng)過放大才能以某種防水袋將測(cè)量結(jié)果顯示出來，其過程包含數(shù)學(xué)運(yùn)算，如對(duì)數(shù)函數(shù)、濃度因素等運(yùn)算乃至微分積分等處理。顯示器可由電表指示、數(shù)字顯示、熒光屏顯示、結(jié)果打印及曲線掃描等等。2.機(jī)械系統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)主要有三種傳動(dòng)裝置：（1）掃描機(jī)構(gòu)：通過波長(zhǎng)掃描帶動(dòng)色散元件連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，使單色光的波長(zhǎng)成線性變化，同時(shí)帶動(dòng)記錄紙作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。（2） 轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)：在儀器進(jìn)行連續(xù)掃描的過程中，自動(dòng)進(jìn)行光柵的切換，光源的切換和適當(dāng)濾光片的插入。（3） 伺服電機(jī)的

6、運(yùn)轉(zhuǎn)。3.電學(xué)系統(tǒng)電學(xué)系統(tǒng)有以下三種功能：校正器、轉(zhuǎn)換器，傳送器、變送器、傳感器、記錄儀、有紙記錄儀、無紙記錄儀（1） 電信號(hào)的放大和測(cè)量：檢測(cè)器輸出的微弱信號(hào)必須經(jīng)過電壓或電流的放大處理才能進(jìn)行測(cè)量。（2） 操作功能控制：通常利用微處理機(jī)對(duì)儀器各部分功能實(shí)行操作控制。（3） 數(shù)據(jù)處理：利用微機(jī)采集數(shù)據(jù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，最后以圖形、數(shù)據(jù)顯示或打印的形式提供永久性記錄。單光束紫外可見分光光度計(jì)的組成如圖31所示。 準(zhǔn)雙光束紫外可見分光光度計(jì) 所謂準(zhǔn)雙光束紫外可見分光光度計(jì)，就是有兩束光，但只有一只比色皿的紫外可見分光光度計(jì)。其中，一束光通過比色皿，另一束光不通過比色皿。不通過比色皿的那束光，主要

7、起抵消光源波動(dòng)對(duì)分析誤差影響的作用。準(zhǔn)雙光束紫外可見分光光度計(jì)有兩種類型：一種是兩束單色光，一只比色皿，兩只光電轉(zhuǎn)換器；另一種是一束單色光，一束復(fù)合光，一只比色皿，兩只光電轉(zhuǎn)換器。 (一)兩束單色光 這種準(zhǔn)雙光束紫外可見分光光度計(jì)比較多。目前國內(nèi)外市場(chǎng)上或用戶正在使用的準(zhǔn)雙光束紫外可見分光光度計(jì)，基本上都是這種類型的儀器。這種準(zhǔn)雙光束紫外可見分光光度計(jì)，一般都用硅光電池或光電管作光電轉(zhuǎn)換器。不通過比色皿的這一束光，除作為參考光束外，還有一個(gè)很重要的作用，就是用來抵消光源波動(dòng)，以提高儀器的穩(wěn)定性。 兩束單色光，一只比色皿，兩只光電轉(zhuǎn)換器的準(zhǔn)雙光束紫外可見分光光度計(jì)的結(jié)構(gòu)如圖32所示。四、紫外-可

8、見吸收光譜分析的應(yīng)用1.紫外光譜法在中藥鑒定中的應(yīng)用紫外光譜法已廣泛應(yīng)用于化學(xué)藥物及中草藥有效成分的定性定量分析,但以不同方式用于中藥材鑒定較晚,自80年代初方逐漸得到應(yīng)用,.由于該方法用量少,應(yīng)用方便,具較好的重現(xiàn)性,對(duì)于中藥材易混品種的鑒別,具獨(dú)特的優(yōu)越性,作為中藥鑒定的輔助手段之一,近年發(fā)展較快.據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),1981年以來在不同報(bào)刊發(fā)表有關(guān)中藥材紫外光譜鑒別方面論文近4篇,對(duì)約300種中藥材正,偽品作了紫外光譜測(cè)定,其中87年以來報(bào)道占70以上,并已開始了這方面的較系統(tǒng)研究工作,取得了一定成績(jī),為使中藥鑒定工作向儀器化發(fā)展,探索了一條新路;本文較系統(tǒng)全面地綜述了該筒域目前研究進(jìn)展,意在

9、促使紫外光譜法能在中藥材鑒定中得到早日推廣與應(yīng)用。如中磚材鑒定。中藥材不同產(chǎn)地,不同部位,不同采集時(shí)間的紫外光譜研究較早地對(duì)不同產(chǎn)地的野生或家種天麻,不同生長(zhǎng)期柏大黃進(jìn)行了紫外光譜研究,而后叉報(bào)道了不同產(chǎn)地的鉤藤,知母,黃苓,天麻,細(xì)辛和不同采收期的人參,刺五加,小爨等藥材的研究情況,發(fā)現(xiàn)并驗(yàn)證了同種中藥材紫外光譜有較好的重現(xiàn)性和特征性,可作為中藥材鑒別的依據(jù)。2.有機(jī)化合物分子結(jié)構(gòu)的推斷根據(jù)化合物的紫外及可見區(qū)吸收光譜可以推測(cè)化合物所含的官能團(tuán)。(1) 在紫外可見區(qū)內(nèi)是透明的，沒有吸收峰，則說明不存在共軛體系，可能是烷烴、胺、睛、醇、酸、氯代烴及氟代烴等不含雙鍵或環(huán)狀共軛體系的化合物。(1)在紫外可見區(qū)內(nèi)是透明的，沒有吸收峰，則說明不存在共軛體系，可能是烷烴、胺、睛、醇、酸、氯代烴及氟代烴等不含雙鍵或環(huán)狀共軛體系的化合物。(2) (2)在210nm250nm區(qū)有強(qiáng)吸收帶(K吸收帶)，可能為含有兩個(gè)雙鍵的共軛體系所致。在260350nm區(qū)有強(qiáng)吸收帶，表示有3個(gè)5個(gè)共軛單位。(3) 在250nm300nm區(qū)有弱吸收峰(R吸收帶)，表明有n*