认识紫外-可见分光光度计

认识紫外-可见分光光度计
【任务分析】
本任务主要是以能独立操作紫外可见分光光度计为学习目的。

任务中主要以752型紫外可见分光光度计为例，同时辅助其他型号的仪器学习。

紫外一可见分光光度法是仪器分析中应用最为广泛的分析方法之一。

它所测试液的浓度下限可达10-5～10-6 mol/L（达微克量级），在某些条件下甚至可测定10-7mol/ L的物质，因而它具有较高的灵敏度，适用于微量组分的测定。

紫外一可见分光光度法分析速度快，仪器设备不复杂，操作简便，价格低廉，应用广泛。

大部分无机离子和许多有机物质的微量成分都可以用这种方法进行测定。

紫外吸收光谱法还可用于芳香化合物及含共轭体系化合物的鉴定及结构分析。

此外，紫外一可见分光光度法还常用于化学平衡等研究。

【任务实施】
1、认识分光光度计
图3-1 751型紫外可见分光光度计图3-2 岛津UV-2501PC紫外可见分光光度计
图3-3 752型紫外可见分光光度计图3-4 美谱达UV1800PC紫外可见分光光度计
2、752型紫外可见分光光度计的使用
（1）打开仪器开关，仪器使用前应预热30分钟。

（2）转动波长旋钮，观察波长显示窗，调整至需要的测量波长。

（3）根据测量波长，拨动光源切换杆，手动切换光源。

200-339nm使用氘灯，切换杆拨至紫外区；340nm-1000nm使用卤钨灯，切换杆拨至可见区。

注意！有的型号是通过“▲”或“▼”键选择波长。

（4）调T零：在透视比（T）模式，将遮光体放入样品架，合上样品室盖，拉动样品架拉杆使其进入光路。

按下“调0%”键，屏幕上显示“000.0”或“-000.0”时，调T零完成。

（5）调100%T/ 0A：先用参比（空白）溶液荡洗比色皿2-3次，将参比（空白）溶液倒入比色皿，溶液量约为比色皿高度的3/4，用擦镜纸将透光面擦拭干净，按一定的方向，将比色皿放入样品架。

合上样品室盖，拉动样品架拉杆使其进入光路。

按下“调100%”键，屏幕上显示“BL”延时数秒便出现“100.0”（T模式）或“000.0”、“-000.0”（A模式）。

调100%T/ 0A完成。

（6）测量吸光度
①参照操作步骤（3）、步骤（4）。

②在吸光度（A）模式，参照步骤（5）调100%T/ 0A。

③用待测溶液荡洗比色皿2-3次，将待测溶液倒入比色皿，溶液量约为比色皿高度的3/4，用擦镜纸将透光面擦拭干净，按一定的方向，将比色皿放入样品架。

合上样品室盖，拉动样品架拉杆使其进入光路，读取测量数据。

（7）测量透视比
①参照操作步骤（3）、步骤（4）。

②在透视比（T）模式，参照步骤（5）调100%T/ 0A。

③用待测溶液荡洗比色皿2-3次，将待测溶液倒入比色皿，溶液量约为比色皿高度的3/4，用擦镜纸将透光面擦拭干净，按一定的方向，将比色皿放入样品架。

合上样品室盖，拉动样品架拉杆使其进入光路，读取测量数据。

（8）浓度测量
①参照操作步骤（3）、步骤（4）。

②在透视比（T）模式，参照步骤（5）调100%T/ 0A。

③用标准浓度溶液荡洗比色皿2-3次，将标准浓度溶液倒入比色皿，溶液量约为比色皿高度的3/4，用擦镜纸将透光面擦拭干净，按一定的方向，将比色皿放入样品架。

合上样品室盖，拉动样品架拉杆使其进入光路。

④按下“功能键”切换至浓度（C）模式。

⑤按下“▲”或“▼”键，设置标准溶液浓度，并按下“确认”键。

⑥用待测溶液荡洗比色皿2-3次，将待测溶液倒入比色皿，溶液量约为比色皿高度的3/4，用擦镜纸将透光面擦拭干净，按一定的方向，将比色皿放入样品架。

合上样品室盖，拉动样品架拉杆使其进入光路，读取测量数据。

（9）斜率测量
①参照操作步骤3、步骤4。

②在透视比（T ）模式，参照步骤5调100%T/ 0A 。

④按下“▲”或“▼”键，设置样品斜率。

⑤用待测溶液荡洗比色皿2-3次，将待测溶液倒入比色皿，溶液量约为比色皿 高度的3/4，用擦镜纸将透光面擦拭干净，按一定的方向，将比色皿放入样品架。

合上样品室盖，拉动样品架拉杆使其进入光路，按下“确认”键（此时仪器自动切换至浓度（C ）模式），读取测量数据。

注意！一般情况下均是测定吸光度A 。

所以步骤（7）（8）（9）使用到的时候比较少，作了解即可。

（10）测量完毕
①测量完毕后，清理样品室，将比色皿清洗干净，倒置晾干后收起。

②关闭电源，盖好防尘罩，结束试验。

3、分光光度计的检验
为保证测试结果的准确可靠，新制造、使用中和修理后的分光光度计都应定期进行检验。

国家技术监督局批准颁布了各类紫外、可见分光光度计的检定规程。

检定规程规定，检定周期为半年，两次检定合格的仪器检定周期可延长至一年。

在验收仪器时应按仪器说明书及验收合同进行验收。

下面简单介绍分光光度计的检验方法。

(1)波长准确度的检验：分光光度计在使用过程中，
由于机械振动、温度变化、灯丝变形、灯座松动或更换
灯泡等原因，经常会引起仪器上波长的读数（标示值）
与实际通过溶液的波长不符合的现象，因而导致仪器灵
敏度降低，影响测定结果的精度，需要经常进行检验。

在可见光区检验波长准确度最简便的方法是绘制镨钕滤
光片的吸收光谱曲线。

镨钕滤光片的吸收峰为528.7nm
和807.7nm （见图3-5）。

如果测出的峰的最大吸收波长
与仪器上波长标示值相差±3nm 以上，则需要进行波长
调节。

（不同型号的仪器波长读数的调节方法有所不同，
应按仪器说明书或请生产厂家进行波长调节）。

在紫外光区检验波长准确度比较实用和简便的方法
是：用苯蒸气的吸收光谱曲线来检查。

图3-6是苯蒸气
在紫外光区的特征吸收峰，利用这些吸收峰所对应波长
来检查仪器波长准确度非常方便。

具体做法是：在吸收池滴一滴液体苯，盖上吸收池盖，待苯挥发充满整个吸收池后，就可以测绘苯蒸气的吸收光谱。

图3-5 镨钕滤光片吸收光谱曲线 图3-6 苯蒸气的吸收光谱曲线
若实测结果与苯的标准光谱曲线不一致表示仪器有波长误差，必须加以调整。

(2)透射比正确度的检验：透射比的准确度通常是用硫酸铜、硫酸钴铵、重铬酸钾等标准溶液来检查，其中应用最普遍的是重铬酸钾(K 2Cr 2O 7)溶液。

透射比正确度检验的具体操作是：质量分数)(722O Cr K w =0.006000%(即1000g 溶液中含K 2Cr 2O 70.06000g) K 2Cr 2O 7的0.00lmol/L HCl04标准溶液。

以0.00lmol/LHClO 4为参比，以lcm 的石英吸收池分别在235nm 、257nm 、313nm 、350nm 波长处测定透射比，与表3-1所列标准溶液的标准值比较，根据仪器级别，其差值应在0.8%～2.5%之内。

表3-1
(3)稳定度的检验:在光电管不受光的条件下，用零点调节器将仪器调至零点，观察3min ，读取透射比的变化，即为零点稳定度。

在仪器测量波长范围两端向中间靠10nm 处，调零点后，盖上样品室盖（打开光门），使光电管受光，调节透射比为95%（数显仪器调至100%），观察3min ，读取透射比的变化，即为光电流稳定度。

(4)吸收池配套性检验：在定量工作中，尤其是在紫外光区测定时，需要对吸收池作校准及配对工作，以消除吸收池的误差，提高测量的准确度。

根据JJG178-96规定，石英吸收池在220nm 处装蒸馏水；在350nm 处装)(722O Cr K w = 0. 006000% K 2 Cr 2 O 7 0.00lmol/L HClO 4溶液；玻璃吸收池在600nm 处装蒸馏水；在400nm 处装K 2 Cr 2 O 7溶液（浓度同上）。

以一个吸收池为参比，调节T 为100%，测量其他各吸收池的透射比，透射比的偏差小于0. 5%的吸收池可配成一套。

实际工作中，可以采用下面较为简便的方法进行配套检验：用铅笔在洗净的吸收池毛面外壁编号并标注光路走向。

在吸收池中分别装入测定用溶剂，以其中一个为参比，测定其他吸收池的吸光度。

若测定的吸光度为零或两个吸收池吸光度相等，即为配对吸收池。

若不相等，可以选出吸光度值最小的吸收池为参比，测定其他吸收池的吸光度，求出修正值。

测定样品时，将待测溶液装入校正过的吸收池，测量其吸光度，所测得的吸光度减去该吸收池的修正值即为此待测液真正的吸光度。

【知识链接】
1、紫外可见分光光度计的组成部件
┏━━━┓
┃参 比 ┃
┗━━━┛ 或读数指示器
┏━━┓ ┏━━━┓ ┏━━━┓ ┏━━━┓ ┏━━━┓
┃光源┃→┃单色器┃→┃样品室┃→┃检测器┃→┃记录器┃
┗━━┛ ┗━━━┛ ┗━━━┛ ┗━━━┛ ┗━━━┛
图3-7紫外可见分光光度计的部件框图
（1）光源
要求：在整个紫外光区或可见光谱区可以发射连续光谱，具有足够的辐射强度且强度随波长变化小、较好的稳定性、较长的使用寿命。

器件：可见光区：钨灯作为光源，其辐射波长范围在320～2500 nm 。

紫外区：氢、氘灯。

发射185～400 nm
的连续光谱。

（2）单色器
作用：将光源发射的复合光分解成单色光
组成：①入射狭缝：光源的光由此进入单色
器；
②准光装置：透镜或返射镜使入射光
成为平行光束；
③色散元件：将复合光分解成单色光；
棱镜（350-3200nm ）或光栅（180-4000nm ）
④聚焦装置：透镜或凹面反射镜，将
分光后所得单色光聚焦至出射狭缝；
⑤出射狭缝。

（3）样品室 组成：各种类型的吸收池（比色皿）和相应的池架附件。

吸收池的种类：主要有石英池和玻璃池两种。

在紫外区须采用石英池，可见区一般用玻璃
池。

（4）检测器
作用：利用光电效应将透过吸收池的光信号
变成可测的电信号，常用的硒光电池、光电
二极管、光电倍增管、硅二极管阵列检测器 。

（5）结果显示记录系统
检流计、数字显示、微机进行仪器自动控制
和结果处理
2、分光光度计的维护和保养
分光光度计是精密光学仪器，正确安装、使用和保养对保持仪器良好的性能和保证测试 的准确度有重要作用。

(1)对仪器工作环境的要求分光光度计应安装在稳固的工作台上（周围不应有强磁场，图3-9 光路示意图 图3-10 单色器组成图 图3-11 比色皿 图3-8 钨灯、氘灯
以防电磁干扰）。

室内应避免高温，温度宜保持在5～35℃。

室内应干燥，相对湿度宜控制在45%～65%，不应超过80%。

室内应无腐蚀性气体（如SO2、NO2、NH3及酸雾等），应与化学分析操作室隔开，应避免阳光直射。

(2)仪器保养和维护方法
①仪器工作电源一般允许电压为220V±10%，频率为(50±1)Hz的单相交流电。

为保持光源灯和检测系统的稳定性，在电源电压波动较大的实验室，最好配备稳压器（有过电压保护）功率不小于500W的实验室内应有地线并保证仪器有良好接地性。

②为了延长光源使用寿命，在不使用时不要开光源灯。

如果光源灯亮度明显减弱或不稳定，应及时更换新灯。

更换后要调节好灯丝位置，不要用手直接接触窗口或灯泡，避免油污沾附，若不小心接触过，要用无水乙醇擦拭。

③单色器是仪器的核心部分，装在密封盒内，不能拆开，为防止色散元件受潮生霉，必须定期更换单色器盒干燥剂。

④必须正确使用吸收池，保护吸收池光学面。

⑤光电转换元件不能长时间曝光，应避免强光照射或受潮积尘。

⑥仪器液晶显示器和键盘日常使用和保存时应注意防划伤、防水、防尘、防腐蚀，并在仪器使用完毕时盖上防尘罩。

长期不使用仪器时，要注意环境的温度和湿度。

⑦在使用过程中，吸收池中溶液不能装太满，防止溢出；使用结束必须检查样品室是否积存有溢出溶液，经常擦拭样品室，以防废液对部件或光路系统的腐蚀。

⑧定期进行性能指标检测，发现问题及时处理。

3、紫外可见光度计的类型
紫外可见分光光度计按光路可分为单
光束和双光束两种；按测量时提供的波长数
又可分为单波长和双波长分光光度计两种。

（1）单光束分光光度计：是指从光源
中发出的光，经过单色器等一系列光学元件
及吸收池后，最后照在检测器上时始终为一
图3-12 不同类型紫外可见光度计
束光。

单光束分光光度计的特点是结构简单、
价格低，主要适于做定量分析。

其不足之处是测定结果受光源强度波动的影响较大，因而给定量分析结果带来较大误差。

（2）双光束分光光度计：是从光源中发出的光经过单色器后被一个旋转的扇形反射镜（即切光器）分为强度相等的两束光，分别通过参比溶液和样品溶液。

利用另一个与前一个切光器同步的切光器，使两束光在不同时间交替地照在同一个检测器上，通过一个同步信号发生器对来自两个光束的信号加以比较，并将两信号的比值经对数变换后转换为相应的吸光度值。

（3）双波长分光光度计：通过切光器使两束不同波长的光交替通过吸收池，测得吸光度差△A。

试样溶液浓度与两个波长处的吸光度差成正比。

可测多组份试样、混浊试样、而且可作成导数光谱、不需参比液(消除了由于参比池的不同和制备空白溶液等产生的误差)、克服了电源不稳而产生的误差，灵敏度高。

【任务思考】
1、分光光度计有哪些组成部件，各有什么作用？
2、紫外可见分光光度计的操作步骤。