第六章可见紫外分光光度法
K—— A 吸光系数 abs。orptivity
LC
此公式一般适合于稀溶液,也可用于气体或固体。
在具体应用时,被测溶液浓度可用mol/L或百分浓度来 表示。
用mol/L来表示时,用L为1cm比色池,相应的吸光系 数称为摩尔吸光系数(molar absorptivity)用符号ε表示
用光电倍增管作检测器,需要将检测器信号放大以后 用记录器记录下来,不同型号分光光度计记录装置不同, 目前许多由微处理机控制的紫外可见分光光度计,可自动 调零,自动筛选波长,自动设置参数、扫描与计算均自动 完成,大大减少了人为误差。
三、分光光度法的基本定律
(一)光吸收定律
用分光光度法进行定量分析是以朗伯-比尔定律 (Lambert-Beer’s Law)为依据的,它是描述各种类型的 电磁辐射被介质吸收规律的基本定律,简称比尔定律。定 律具体内容是:当一束平行的单色光(I0)射入具有平行 平面的吸光介质(溶液)时,一部分(I)透过介质(溶 液),一部分光被介质(溶液)所吸收。光的强度随介质 的厚度及吸光物质的浓度的递增而依指数规律递减。
1/cm。
(二)光的微粒性——普朗克公式 光作为辐射能又具有微粒性的特征。所谓微粒性,即指光是由光
量子(或光子)的一种粒子组成。光辐射的能量是一份一份的。单个 光量子的能量与波长的关系可用普朗克(plank)公式表示
E=hv=h c =hc 1
式中:E——能量; h——普朗克常量
从公式可见,光量子的波长与其能量成反比,波长愈长,能量愈小。
(一)光源
在可见紫外分光光度计上常用的光源是钨丝 灯和氢弧灯(或氘灯)
可见光区用钨丝白炽灯,其波长在320- 2500nm之间。
紫外光区用氢弧灯或氘灯,其波长在180- 375nm。
用氢灯或氘灯作为光源,灯管上必须装有石 英窗(因玻璃对紫外光有吸收)。
(二)单色器
单色器是指能将不同波长的入射光分散为单色光的装 置,主要由透镜(聚焦作用)、输入输出狭缝(阻挡不需 要的光)和散射装置(把白色光散成不同波长的光,是一 种分辨器)组成。散射器是单色器的核心,由棱镜或衍射 光栅组成。玻璃棱镜只能用于可见光区;石英棱镜或反射 光栅可用于紫外、可见及近红外光区。
棱镜的色散原理:不同波长的光在玻璃或石英中的折 射率不同,波长短的光折射率大,波长长的光折射率小, 当平行的混合光经过棱镜后,就会使不同波长的光按次序 偏折分开,而成光谱。其光波由紫外线到长波方向越来越 密。
光栅的色散原理:光栅是在石英或玻璃表面上刻划 许多等距离的平行线,大约每2.45cm刻15000-30000条 线。刻线处不透光,光只能在两条刻线中间的平面处透过 去。这些平面形成极微小的缝,光透过小缝时即产生绕射 现象。较长的光波偏折的角度大,较短的光波偏折角度小。
比尔定律基本公式如下:
T I I0
A logT log 1 KCL T
式中:A——吸光度(absorbence) T——透光度(transmittance)或称透射率; I0——入射光强度; I——透过强度; L——光程长度即样品溶液的厚度(通常为吸收池的 厚度); C——样品溶液的浓度;
(四)检测器
检测器的功能是检测光信号并将其转变为电信号。
检测器主要部件为光电池或光电倍增管等。
光电倍增管是当前应用最多的一种检测器,它的作用 是利用二次电子发射以放大光电流,放大倍数可达108倍。 对检测器的要求是灵敏度高、对辐射响应时间短、对辐射 能量响应的线性关系良好、噪音小、性能稳定等。
(五)测量信号指示系统
吸收光谱是由物质吸收光能而产生。光具有波粒二重性,它既是 电磁波又是辐射能。
(一)光的波动性
光作为电磁波,具有波动性的特征,可用波长(λ)、频率(v) 及波数(σ)来表示。三者的关系可用以下表示。
= c v
v c——光速 v——频率 σ——波数,为每厘米长度中波的数目,即波长的倒数,单位为
从棱镜或光栅射出的光经旋转反射镜就可依次射出狭 缝,经聚焦后达到吸收池。
现代高级分光光度计往往采用双单色器,即包含两个 光栅或两个棱镜,或一个棱镜一个光栅,这样可以减少杂 散光,提高仪器的分辨能力。
(三)吸收池
吸收池是用以盛装样品溶液进行测定的容器。
可见光区用玻璃吸收池;紫外区需用石英吸收池。
池厚(内径)有0.5,1,2cm等几种,一般使用1cm 的,吸收池的光洁度对测定影响很大,透明光学面不得用 手指拿,不得用毛刷等硬物擦洗,通常用擦镜纸擦洗。测 定时如遇挥发性液体或气体,需盖上池盖,以免溶液挥发 影响测定浓度或产生气体损害仪器部件。
(三)可见紫外、红外光区的划分 根据电磁波具有波粒二重性的特点,可把自然界存在的各种电磁
波按波长顺序排列成谱,称为电磁波谱,如表6-1所示。
可将电磁波波长划分为若干波段区域,如X射线区、远 紫外区、可见光区和红外光区等,从表6-1可以看出各区 的波长一次上升,而其能量则依次下降,各波段能量不同, 引起物质运动的形式亦不同。物质吸收紫外光和可见光则 引起分子中价电子的跃迁;物质吸收红外光则引起分子振 动,因此可见紫外光谱又称为电子光谱,红外光谱又称为 分子振动光谱。
第六章 可见紫外分光光度法
❖ 一、分光光度法的基本概念 ❖ 二、可见紫外分光光度计 ❖ 三、分光光度法的基本定律 ❖ 四、分子结构与电子光谱 ❖ 五、定 量 分 析 ❖ 六、在农药分析中的应用
一、分光光度法的基本概念
分光光度法是根据物质对光具有选择性的吸收特征而建立起来的 一种分析方法,通常又称吸收光谱法。吸收光谱是可见光谱、紫外光 谱和红外光谱的统称。
本章讨论可见及紫外分光光度法,由于可见紫外吸收 光谱是由电子跃迁产生的,因此波长为100-800nm的光 线才有足够的能量引起电子跃迁。在这个范围内又可分为 三个区域,100-200nm为远紫外区;200-400nm为近 紫外区;400-800nm为可见光区域。
二、可见紫外分光光度计
分光光度法使用的仪器是分光光度计。分光光度 计的种类很多,其仪器结构的主要部件都是由光源、 分光系统(单色器)、吸收池、检测器和记录仪所组 成。见图6-1。