紫外可見分光光度計基本知識

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基本知識5/9/20241紫外可見分光光度計基本知識

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-可見分光光度計分析條件的選擇測定方法5/9/20242紫外可見分光光度計基本知識紫外-可見分光光度法(ultraviolet-visiblespectrophotometry,UV-VIS)

按所吸收光的波長區(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)的分子或離子對某一波長范圍的光的吸收作用，對物質(zhì)進行定性分析、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的光而產(chǎn)生的吸收光譜。5/9/20243紫外可見分光光度計基本知識紫外-可見分光光度法的特點：

1與其它光譜分析方法相比，其儀器設(shè)備和操作都比較簡單，費用少，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基本知識紫外-可見吸收光譜

1.物質(zhì)對光的選擇性吸收

物質(zhì)對光的吸收是選擇性的，利用被測物質(zhì)對某波長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基本知識

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。在吸收曲線中，通常選用最大吸收波長λmax進行物質(zhì)含量的測定。

5/9/20246紫外可見分光光度計基本知識影響紫外-可見吸收光譜的因素

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)，溫度對吸收光譜的影響不大。5/9/20247紫外可見分光光度計基本知識2.溶劑注意如下幾點：（1）盡量選用低極性溶劑；（2）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；（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基本知識朗伯-比爾定律

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由于反射光強度很弱，其影響很小，上式可簡化為：

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

A=lg1/T=lgI0/It透光度：透光度為透過光的強度It與入射光強度I0之比，用T表示：即T=It/I05/9/202410紫外可見分光光度計基本知識二、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，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基本知識三、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/(g.cm)5/9/202412紫外可見分光光度計基本知識

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/mol.cm，它表示物質(zhì)的濃度為1mol/L，液層厚度為1cm時，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基本知識比吸光系數(shù)比吸光系數(shù)是指百分含量為1%，l為1cm時的吸光度值，用表示。5/9/202414紫外可見分光光度計基本知識四、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。（2）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。5/9/202415紫外可見分光光度計基本知識紫外-可見分光光度計一、主要部件的性能與作用基本結(jié)構(gòu):光源→單色器→吸收池→檢測器→信號顯示系統(tǒng)5/9/202416紫外可見分光光度計基本知識

在紫外可見分光光度計中，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基本知識單色器的主要組成：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基本知識

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基本知識4檢測器檢測器的作用是檢測光信號，并將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枴，F(xiàn)今使用的分光光度計大多采用光電管或光電倍增管作為檢測器。5信號顯示系統(tǒng)常用的信號顯示裝置有直讀檢流計，電位調(diào)節(jié)指零裝置，以及自動記錄和數(shù)字顯示裝置等。5/9/202420紫外可見分光光度計基本知識二、紫外-可見分光光度計的類型

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

一、儀器測量條件的選擇

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基本知識代入朗伯-比爾定律有：

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

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

最適宜的測量范圍為0.2~0.8之間。5/9/202426紫外可見分光光度計基本知識

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

2.入射光波長的選擇5/9/202427紫外可見分光光度計基本知識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基本知識

對多種物質(zhì)進行測定，常利用顯色反應(yīng)將被測組分轉(zhuǎn)變?yōu)樵谝欢úㄩL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基本知識這些顯色反應(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基本知識

測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光的反射和吸收帶來的測定誤差。三、參比溶液的選擇5/9/202431紫外可見分光光度計基本知識參比溶液的選擇視分析體系而定，具體有：

1．溶劑參比試樣簡單、共存其它成分對測定波長吸收弱，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定波長有吸收，而顯色劑不與試樣基體顯色時，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基本知識3．試劑參比

如果顯色劑或其它試劑在測定波長有吸收，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組分的試樣，在相同的條件下與被測試樣同時進行處理，由此得到平行操作參比溶液。5/9/202433紫外可見分光光度計基本知識測定方法

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)對比法和吸收系數(shù)法。5/9/202434紫外可見分光光度計基本知識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應(yīng)的未知試樣的濃度。5/9/202435紫外可見分光光度計基本知識2標(biāo)準(zhǔn)對比法即將待測溶液與某一標(biāo)樣溶液，在相同的條件下，測定各自的吸光度，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基本知識紫外-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