紫外分光光度法是根據(jù)物質(zhì)的吸收光譜,來(lái)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。
物質(zhì)的吸收光譜就是物質(zhì)中的分子和原子吸收了入射光中的某些特定波長(zhǎng)的光能量,相應(yīng)地發(fā)生了分子振動(dòng)能級(jí)躍遷和電子能級(jí)躍遷的結(jié)果。
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。
一般地,紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)主要由光源系統(tǒng)、單色器系統(tǒng)、樣品室、檢測(cè)系統(tǒng)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)樣品室時(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:發(fā)出所需波長(zhǎng)范圍內(nèi)的連續(xù)光譜,有足夠的光強(qiáng)度,穩(wěn)定。
可見(jiàn)光區(qū):鎢燈,碘鎢燈(320~2500nm)紫外區(qū):氫燈,氘燈(180~375nm);氙燈:紫外、可見(jiàn)光區(qū)均可用作光源。
單色器:將光源發(fā)出的連續(xù)光譜分解為單色光的裝置。
棱鏡:依據(jù)不同波長(zhǎng)光通過(guò)棱鏡時(shí)折射率不同。
光柵:在鍍鋁的玻璃表面刻有數(shù)量很大的等寬度等間距條痕(600、1200、2400條/mm)。
利用光通過(guò)光柵時(shí)發(fā)生衍射和干涉現(xiàn)象而分光。
吸收池:用于盛待測(cè)及參比溶液。
可見(jiàn)光區(qū):光學(xué)玻璃池;紫外區(qū):石英池。
檢測(cè)器:利用光電效應(yīng),將光能轉(zhuǎn)換成電流訊號(hào)。光電池,光電管,光電倍增管。
檢流計(jì)(指示器):刻度顯示或數(shù)字顯示、自動(dòng)掃描記錄。
另外一種說(shuō)法,紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)還主要由電光系統(tǒng)、光學(xué)系統(tǒng)、光電系統(tǒng)、電子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理、輸出打印系統(tǒng)等幾個(gè)部分組成。
1、光度準(zhǔn)確度光度準(zhǔn)確度指實(shí)際測(cè)量的光度讀數(shù)值與真值之差。它是用戶對(duì)儀器的直接要求,每個(gè)用戶都必須重視。
2、雜散光它指不應(yīng)該有光的地方有了光。它是光譜測(cè)量中誤差的主要來(lái)源。這個(gè)值當(dāng)然越小越好了。
3、光譜帶寬指從單色器射出的單色光譜線強(qiáng)度輪廓曲線的1/2高度處的譜帶寬度。表征儀器的光譜分辨率。按照比耳定律,光譜帶寬應(yīng)該是越小越好的,但是如果儀器的光源能量弱,光學(xué)傳感器的靈敏度低時(shí),光譜帶寬小了,也得不到理想的測(cè)量結(jié)果的。所以,選擇和使用儀器時(shí)一定注意。
4、穩(wěn)定性穩(wěn)定性是使用者較為關(guān)注的指標(biāo)之一。儀器的宗旨就是穩(wěn)定可靠,不穩(wěn)定更談不上可靠了。
5、噪聲噪聲也是儀器的重要指標(biāo)之一。它表征儀器的做稀溶液的能力。這個(gè)指標(biāo)也是越小越好。
6、波長(zhǎng)的準(zhǔn)確度和重復(fù)性儀器的每個(gè)值都是在一定的波長(zhǎng)下測(cè)得的,如果所示的波長(zhǎng)和實(shí)際波長(zhǎng)偏差萬(wàn)里,那么測(cè)出的值和真值的吻合度從何談起呢?可見(jiàn)這個(gè)指標(biāo)的重要性。
紫外可見(jiàn)吸收光譜是由于分子中的某些基團(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。它是帶狀光譜,反映了分子中某些基團(tuán)的信息。可以用標(biāo)準(zhǔn)光圖譜再結(jié)合其它手段進(jìn)行定性分析。
根據(jù)Lambert-Beer定律說(shuō)明光的吸收與吸收層厚度成正比,比耳定律說(shuō)明光的吸收與溶液濃度成正比;如果同時(shí)考慮吸收層厚度和溶液濃度對(duì)光吸收率的影響,即得朗伯-比耳定律。
即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)就可以對(duì)溶液進(jìn)行定量分析。
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。
實(shí)驗(yàn)證明,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。
應(yīng)用:
在水和廢水監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用,對(duì)于一個(gè)水系的監(jiān)測(cè)分析和綜合評(píng)價(jià),一般包括水相(溶液本身)、固相(懸浮物、底質(zhì))、生物相(水生生物)。
在水質(zhì)的常規(guī)監(jiān)測(cè)中,紫外可見(jiàn)分光光度法占有較大的比重。由于水和廢水的成分復(fù)雜多變,待測(cè)物的濃度和干擾物的濃度差別很大,在具體分析時(shí)必須選擇好分析方法。
在農(nóng)產(chǎn)品和食品分析中可用于檢測(cè)的組分或成分有蛋白質(zhì)、賴氨酸、葡萄糖、維生素C、硝酸鹽、亞硝酸鹽、砷、汞等;
在植物生化分析中可用于檢測(cè)葉綠素、全氮和酶的活力等;
在飼料分析中可用于檢測(cè)煙酸、棉酚、磷化氫和甲酯等。