紫外可见分光光度计基础
紫外可见分光光度计基本知识
3光谱分析基础及紫外-可见光分光光度计
一、紫外-可见分光光度计的基本结构和工作原理
几种常用检测器比较 检测器
光电管 光电倍增 管 光电二极 管阵列 光电池 电荷耦合 器件
工作原理
外光电效应 外光电效应与多级二次发 射体相结合 外光电效应,由一行光敏 区和二行读出寄存器构成 内光电效应 模拟集成电路芯片
特
点
简单,灵敏度低 灵敏度比光电管高200多倍 可同时检测多个波长的光强度。 寿命长、光谱响应范围宽、可靠 性高、读出速度快 结实、便宜、使用方便。但产生 的电流大小不稳定 能同时多谱线检测,极大地提高 分析速度
一、紫外-可见分光光度计的基本结构和工作原理
信号显示系统: 是把放大的信号以 适当的方式显示或 记录下来的装臵。
信 号 显 示 装 置
直读 检流计
电位调节 指零装臵
自动记录 和数字显 示装臵
三、紫外-可见分光光度计的类型
按其光学系统分可分为 单波长分光光度计
单光束单波长分光光度计 双光束单波长分光光度计
光谱分析 :对物质发射的辐射能能谱进行的 分析或对辐射能与物质相互作用引起的能谱 改变进行的分析。 光谱分析法 :基于物质发射的电磁波辐射 及电磁辐射与物质的相互作用而建立起来的 分析方法。
光谱分析基础理论
吸收光谱:即物质对不同波长光的吸收程度 不同而产生的光谱。其吸收光谱取决于物质 的结构.包括原子吸收光谱和分子吸收光谱
狭缝
狭缝通常有两块加 工为锐边缘的金属片 组成,其边缘保持平 行,并处处于同一平 面上。
色散元件
分棱镜和光栅两种
当光线进入棱镜后,由 棱镜的铝反射面反射回 来再进入空气,由于经 过两次棱镜,其效果相 当于一个顶角对折起来 的600等腰棱镜。
紫外可见分光光度计基本原理
应用
定量分析——标准曲线法
最大吸收波长
在一定波长下,测定某物质的标准 系列溶液的吸光度做标准曲线,然 后测定样品溶液的吸光度值,根据 所测吸光度,求出所测溶液浓度。
吸
AX
光
度
波长范围
CX
应用
定量分析——对照法
A标 = K c标 l Ax = K cx l
cx = Ax C标
A0
谢谢!
称为电荷迁移吸收光谱。
例如:某些取代芳烃可产生这种分子内电荷迁移跃迁吸收带。谱带较宽,吸收强度较大, εmax可大于104
无机化合物 电子迁移跃迁 吸收光谱 配位场跃迁
收能量后向σ*反键跃迁,这种跃迁可以吸收波长在200nm左右。
n
π *跃迁:含有杂原子不饱和基团,如C=O,C=S,-N=N-等化合物,这种跃
迁一般处于近紫外区(200 ~ 400nm)。
电荷迁移跃迁:用电磁辐射照射化合物时,电子从给予体向与接受体相联系
的轨道上跃迁。因此,电荷迁移跃迁实质是一个内氧化还原的过程,而相应的吸收光谱
吸光物质的溶液时,在入射光的波长强度以及溶液的温 度等因素保持不变的情况下,该溶液的吸光度A与溶液 的浓度c及液层厚度l的乘积成正比关系,称为朗伯比尔 定律。
A=K·c·l
适用条件:单色光、稀溶液
朗伯比尔定律
A=K·c·l K—比例常数,与入射光的波长、溶液的性质、
液层厚度以及温度有关。 c—吸光物质的浓度。 l—透光液层厚度。
定义
紫外-可见分光光度法(ultraviolet and visible spectrophotometry ;
UV- vis )是研究物质在紫外-可见光区(200 ~ 800nm)分子吸收光谱的分析方 法。
第三章紫外可见分光光度法
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3.双波长
将不同波长的两束单色光(λ 1、λ 2) 快束交替通 过同一吸收池而后到达检测器。产生交替信号。无需 参比池。△=1~2nm。两波长同时扫描即可获得导数 光谱。
max也作为定性的依据。不同物质
的λmax有时可能相同,但ε
定量分析的依据。
max不一定相同。
(6)吸收谱带强度与该物质分子吸收的光子数成正比,
10
3.紫外-可见吸收光谱的产生
由于分子吸收紫外-可见光区的电磁辐射,分 子中价电子(或外层电子)的能级跃迁而产生紫 外-可见吸收光谱。 电子能级间跃迁的同时总伴随有振动和转动
紫外分光光度计检测;可作为溶剂使用。
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2、n→ζ*跃迁
所需能量较大。 吸收波长为150~250 nm,大部分在远紫外区 ,近紫外区仍不易观察到。
含非键电子的饱和烃衍生物(含N、O、S和卤
素等杂原子)均呈现n →ζ*跃迁。 如一氯甲烷、甲醇、三甲基胺n →ζ*跃迁的λ分 别为173 nm、183 nm和227 nm。
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1、σ →σ *跃迁
所需能量最大,ζ电子只有吸收远紫外光的能量 才能发生跃迁。
饱和烷烃的分子吸收光谱出现在远紫外区。
吸收波长λ< 200 nm。 例:甲烷λmax为125 nm , 乙烷λmax为135 nm, 环丙烷(饱和烃中最长) λmax为190 nm。 在近紫外没有饱和碳氢化合物的光谱,需真空
8
2.能级跃迁的讨论
(1)转动能级间的能量差Δ Er:0.005~0.050 eV, 跃迁产生吸收光谱位于远红外区,称为远红外 光谱或分子转动光谱; (2)振动能级的能量差Δ Ev约为:0.05~1eV,跃
紫外可见分光光度法基本原理PPT讲稿
E=h=hc/
(Planck常数:h=6.626 × 10 -34 J × S ) 光的波长越短(频率越高),其能量越大。 白光(太阳光):由各种单色光组成的复合光 单色光:单波长的光(由具有相同能量的光子组成) 可见光区:400-750 nm 紫外光区:近紫外区200 - 400 nm
生的吸收光谱在紫外—可见光区,称为紫外—可见光谱或分子的 电子光谱。
讨论:
(4)吸收光谱的波长分布是由产生谱带的跃迁能级间的 能量差所决定,反映了分子内部能级分布状况,是物质定性 的依据。 (5)吸收谱带强度与分子偶极矩变化、跃迁几率有关, 也提供分子结构的信息。通常将在最大吸收波长处测得的摩 尔吸光系数εmax也作为定性的依据。不同物质的λmax有时可能 相同,但εmax不一定相同; (6)吸收谱带强度与该物质分子吸收的光子数成正比, 这是定量分析的依据。
* σ σ* (150~210nm)
H
* n σ* (259nm)
HCI
H
(2)不饱和脂肪烃
• 这类化合物有孤立双键的烯烃(如乙烯)和共轭双键的烯
烃(如丁二烯),它们含有π键电子,吸收能量后产生
π→π*跃迁。乙烯(孤立双键)的
m
a
为171nm(
x
=
15530 L mol1 cm1 );而丁二烯H(2C CH CH CH2 )
列吸收带,称为精细结构吸收带,亦称为B吸收带[从德文 Benzenoid(苯的)得名],这是由于跃迁和苯环的振动的重叠引起的。B 吸收带的精细结构常用来辨认芳香族化合物。 苯环与生色团连结时,有B和K两种吸收带,有时还有R吸收带,其中 R吸收带的波长最长 。
生色团与助色团
生色团(Chromophore): 最有用的紫外—可见光谱是由π→π*和n→π*跃迁产生
紫外分光光度计
化学反应。
显色剂:能与被测组分反应使之生成有色化合
物的试剂。
一、对显色反应的要求
选择性好
所用的显色剂仅与被测组分显色而与其它共存组分不
显色,或其它组分干扰少。 灵敏度足够高 有色化合物有大的摩尔吸光系数 ,一般应有 104~105数量级。 有色配合物的组成要恒定 显色剂与被测物质的反应要定量进行 。 生成的有色配合物稳定性好 色差大 有色配合物与显色剂之间的颜色差别要大,这样试剂空 白小,显色时颜色变化才明显。
酸碱离解常数的测定
在相同的测量条件(溶剂、
1.0 0.8 0.6 Absorbance 0.4 0.2
350
525 545
pH等)下,测定未知物的吸 紫外-可见分光光度法的 光谱与所推断化合物的标准 定性分析主要适用于不 光谱定性分析基 物的吸光谱直接比较,或将 饱和有机化合物,尤其
max
最大吸收波长,max
示差分光光度法 定量分析的基础:依据朗伯-比尔 多组分的测定 定律,即一定波长处被测定物质 光度滴定 的吸光度与物质浓度呈线性关系。 双波长法 因此,通过测定一定波长处溶液 的吸光度,即可求出该物质在溶 导数分光光度法 液中的浓度。 配合物组成的测定
KMnO4 的吸收曲线
I0 A lg bc I
κ与入射光波长、溶液的性质及温度有关。当这些条件一定时, κ 代 表单位浓度的有色溶液放在单位宽度的比色皿中的吸光度。
c的单位为g· L-1,b的单位为cm时,κ以a表示,称为吸光系数,其单 位为L· g-1· cm-1, A=abc。
ε=aM
M为待测物质的摩尔质量(g·mol-1)
/nm 颜色 紫 蓝
绿蓝 蓝绿 绿 黄绿 黄 橙 红
紫外-可见分光光度计的基本组成和操作
2、仪器的维护与日常保养 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: ①仪器应安放在干燥的房间内; ②仪器应放置在坚固平稳的工作台上; ③室内照明不宜太强;
④尽量远离高强度的磁场、电场及发生高频波的电器设 备;
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。
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。
谱 钕 滤 光 片 吸 收 曲 线
苯 蒸 汽 的 吸 收 曲 线
(2)吸光度校正 其中应用最普遍的是以重铬酸钾水溶液的吸收曲线为标 准值校正。 (3)吸收池成套性检验 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。
缺点:有微小暗电流(Dark current,40K的放射线激
发)。
阴极e光束 阳来自丝(Ni)抽真空直流放大
R - 90V DC +
(3)光电倍增管 石英套
阳极
栅极,
光束 屏蔽
光电倍增管示意图
优点:高灵敏度;响应快;适于弱光测定,甚至对单一 光子均可响应。
缺点:热发射强,因此暗电流大,需冷却(-30℃)。不 得置于强光(如日光)下,否则可永久损坏 PMT!
4、检测器 利用光电效应将透过吸收池的光信号变成可测的电信号。 常用的检测器有光电池、光电管及光电倍增管。 (1)硒光电池 优点:光电流直接正比于辐射能;使用方便、便于携带 (耐用、成本低);
缺点:电阻小,电流不易放大;响应较慢。只在高强度 辐射区较灵敏;长时间使用后,有“疲劳”现象。
Se Fe(Cu)
紫外可见分光光度计的基本原理
复合光: 由不同波长的光组合而成的光,如白光。 互补色光: 两种适当颜色的单色光按一定强度比例混合可得到白光, 这两种单色光称为互补色光。
蓝绿
绿 黄绿 黄
青蓝
橙
蓝
红
紫
紫红
图中处于对角线上的两种单色光为互补色光。
例如蓝色光和黄色光、绿色光和紫红色光互补等
不同颜色的可见光波长及其互补光
物质的颜色:是由于物质对不同波长的光具有选择性 吸收而产生。即物质的颜色是它所吸收光的互补色 。
当一束平行单色光,通过一均匀的溶液后,光的 强度会减弱 。
吸光度A (Absorbance) A 取值为 0.0 -------∞
全部透射----全部吸收
朗伯定律 其他条件不变(指溶液的性质及温度,入射光波 长)溶液浓度C一定时,吸光度A与液层厚度b成正比。
A=k1b 这就是朗伯定律。
比耳定律 其他条件不变,当液层厚度L一定时,吸光度A与 溶液浓度C成正比。
能量愈大。
二、物质对光的选择性吸收 1、物质的颜色产生 物质对不同波长的光具有选择性吸收而产生。即物质的 颜色是它所吸收光的互补色。 一种物质呈现何种颜色,与入射光组成和物质本身的结 构有关,而溶液呈现不同的颜色是由于溶液中的吸光质点(离 子或分子)选择性地吸收某种颜色的光而引起的。
2、物质的颜色与吸收光的关系 关于光的几个术语 可见光: 人眼能感觉到的那一小段光,波长范围约400~780nm 单色光: 单一波长的光组成,单色光其实是一种理想的“单色”, 实际上含有少量其它波长的色光。
使用条件
(1)入射光为单色光,定律才能成立;
(2)稀溶液都遵守吸收定律,浓度过大产生偏离; (偏离比耳所致)按定律A—C应为直线关系。
第十章 紫外可见分光光度法
如果用△ E电子,△ E振动以及△E转动表示各能级 差,则:
E电 E振 E转
能级差 E h h c
由分子中的电子能级、振动能级和转动能级跃迁产 生的光谱称分子吸收光谱。
2.分子吸收光谱的分类: 分子内运动涉及电子能级、振动能级和转动
能级三种跃迁能级,
E电 E振 E转
对应的波谱区范围如下:
吸收曲线与最大吸收波长 max
①同一种物质对不同波长光的吸光度 不同。如KMnO4在400nm吸收少, 在525nm吸收最大,吸光度最大处 对应的波长称为最大吸收波长λmax ②不同浓度的同一种物质,其吸收曲 线形状相似,λmax不变。而对于不同 物质,它们的吸收曲线形状和λmax 则不同。 ③吸收曲线可以提供物质的结构信息,
电子的基团。 例: C=C;C=O;C=N;—N=N— 注:当出现几个生色团共轭,则几个生色团所产生的
吸收带将消失,代之出现新的共轭吸收带,其波 长将比单个生色团的吸收波长长,强度也增强。
下面为某些常见生色团的吸收光谱
生色团 烯 炔 羧基 酰胺基 羰基 偶氮基 硝基 亚硝基 硝酸酯
溶剂 正庚烷 正庚烷 乙醇 水 正己烷 乙醇 异辛酯 乙醚
称最小吸收波长(λmin) 。
3.肩峰:在一个吸收峰旁边 产生的一个曲折。 4.末端吸收:只在图谱短波 呈现强吸收而不成峰形的
部分。
5. 生色团
所谓生色团,是指有机化合物分子结构中含有p -
p*和n-p*中跃迁的基团,即能在紫外-可见光范围内产 生吸收的原子团。 对有机化合物:主要为具有不饱和键和未成对
概述
一、紫外-可见分光光度法:是研究物质在紫外可见光区(200 ~ 800 nm)分子吸收光谱的分析方 法。
可见光区 400~760nm;紫外光区200~400nm。 二.紫外—可见分光光度法的特点 (1)灵敏度较高:灵敏度可达10-5~10-7g/mL (2)选择性较好:多组分共存溶液中,无需化学
紫外可见分光光度计范围
紫外可见分光光度计范围紫外可见分光光度计是一种常用的光谱分析仪器,用于测量物质在紫外可见光波段的吸收和透过性质。
它能够提供物质吸收光谱的信息,帮助我们了解物质的组成和结构。
本文将介绍紫外可见分光光度计的基本原理、应用范围以及其在科学研究和工业生产中的重要意义。
一、紫外可见分光光度计的基本原理紫外可见分光光度计的基本原理是利用物质对特定波长光的吸收和透过性质来测量其浓度或含量。
它通过光源产生的连续光束,经过样品后,被光电传感器接收并转换为电信号。
根据样品的吸收特性,我们可以得到样品的吸光度,从而推算出其浓度或含量。
二、紫外可见分光光度计的应用范围紫外可见分光光度计广泛应用于医药、化学、生物、环境科学等领域。
它可以用于测定药品的纯度和含量,监测水质和空气质量,分析生物样品中的成分等。
以下是几个具体的应用范例:1.药物分析:紫外可见分光光度计可用于测定药物的纯度、含量和稳定性。
通过测量药物在特定波长下的吸收光谱,我们可以判断药物的质量,并及时调整生产工艺,确保药品的安全性和有效性。
2.环境监测:紫外可见分光光度计可用于监测水体和大气中的污染物含量。
例如,我们可以通过测量水体中溶解有机物的吸光度来评估水质状况,或者通过测量大气中气体的吸光度来监测空气污染物的浓度。
3.生物分析:紫外可见分光光度计可用于测定生物样品中的蛋白质、核酸和其他生物分子的浓度。
通过测量这些分子在紫外可见光波段的吸收光谱,我们可以了解其结构和功能,并进一步研究生物过程和疾病机制。
4.食品安全:紫外可见分光光度计可用于检测食品中的添加剂、污染物和有害物质。
例如,我们可以通过测量食品中色素的吸光度来判断其是否合格,或者通过测量食品中残留农药的吸光度来评估其安全性。
三、紫外可见分光光度计的重要意义紫外可见分光光度计在科学研究和工业生产中具有重要的意义。
它不仅为我们提供了分析物质的工具,还为我们研究物质的性质和反应机制提供了重要的信息。
以下是紫外可见分光光度计的几个重要意义:1.质量控制:紫外可见分光光度计可以用于药品、食品、化妆品等产品的质量控制。
第一章 紫外-可见分光光度法
➢ *跃迁:可以发生在任何具有不饱和键的 有机化合物分子中,其最大摩尔吸光系数max 很大。
➢ n*跃迁:发生在含有杂原子(O、N、S、P 、卤素等)的不饱和化合物中,其最大摩尔吸 光系数max 比较小。
二、常用术语
➢ *生色团:分子中可以吸收光子产生电子跃迁的基团 。含有键的不饱和基团
➢ *助色团:有些基团本身没有生色作用,但却能增强 生色团的生色能力,即它们与生色团相连时,会使其 吸收带最大吸收波长发生红移,并且增加其强度。通 常是带有非键电子对的杂原子的饱和基团,如-OH、 -NH2、-OR、-SH、-SR、-Cl、-Br、-I等。
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。
(4)光多道二极管阵列检测分光光度计
具有快速扫描的特点
可在0.1秒内获得190~ 820nm范围的全光光谱。 用于追踪化学反应的反应 动力学研究。 操作简单,只需将样品放 入无盖开放式样品室,并 点击“开始”即可。
音:
1 暗噪音:检测器与放大电路等各部件不确定性引起。
2 讯号噪音:亦称讯号散粒噪音 电子跃迁的不相等性
测量光强的不确定性
c 0.434K 1 1 c lgT T
➢ 当相对误差 c/c 最小时,求得T=0.368 或 A=0.4343。即当 A=0.4343 时,误差最小!
➢ 通常可通过调节溶液浓度或改变光程l 来控制 A 的读数在 0.2~0.7 范围内。
2. 杂散光 从单色器得到的单色光中与所需波长相 隔较远的光。
3. 散射光与反射光 使透光强度减弱 ,吸光度值偏高。
4. 非平行光 使l 增大影响测量值
(三)透光率测量误差T
由于光源不稳定性、读数不准等带来的误差。
紫外-可见分光光度计
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玻璃可吸收紫外光,玻璃棱镜只能用于350 ~ 3200 nm的 波长范围,即只能用于可见光域内。 石英棱镜可使用的波长范围较宽,可从185 ~ 4000nm, 即可用于紫外、可见和近红外三 个光域。
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光栅是利用光的衍射与干涉作用制成的,可用于紫外、 可见及红外光域 在整个波长区具有良好的、几乎均匀一致的分辨能力。 具有色散波长范围宽、分辨本领高、成本低、便于保存 和易于制备等优点。 缺点: 各级光谱会重叠而产生干扰。
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特点: 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。
缺点:
仪器需要装备两个单色器,价格较高,体积较大。
用微机装备的单波长仪器能实现上述双波长仪器的功能。
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双波长光度计光路示意图
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光电管:紫外-可见分光光度计上应用较为广泛。
光电倍增管:检测微弱光最常用的光电元件
特点:灵敏度比一般的光电管要高200倍,因此可使 用较窄的单色器狭缝,对光谱的精细结构有较好的 分辨能力。
缺点:强光照射会引起不可逆损害,不适用于检测
高能量。
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(五)信号指示系统 作用是放大信号并以适当方式指示或记录下来。 常用的信号指示装置有直读检流计、电位调节指零装置 以及数字显示或自动记录装置等。 很多型号的分光光度计装配有微处理机,一方面可对分 光光度计进行操作控制,另一方面可进行数据处理。
①入射狭缝:光源的光由此进入单色器 狭缝在决定单色器性能上起重要作用。狭缝的大小直接 影响单色光纯度,但过小的狭缝又会减弱光强。 ②准直装置:透镜或反射镜,使入射光成为平行光束
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紫外可见分光光度法
波长和颜色的关系
λ(nm) 400-450 450-480 480-490 490-500 500-560 560-580 580-610 610-650 650-760
颜色 紫 蓝 绿蓝 蓝绿 绿 黄绿 黄 橙 红
互补光 黄绿 黄 橙 红 红紫 紫 蓝 绿蓝 蓝绿
二、物质对光的选择性吸收
1、物质对光的吸收的本质
定性分析: 1、与标准品或标准图谱对比,鉴定未知物; 2、鉴别异构体 如:顺反异构、互变异构(如酮-烯醇式) 3、纯度检查
定量分析: 1、单一组分测定 2、多组分同时测定
第二节 紫外可见分光光度计
一、紫外可见分光光度计的构造
光源
单色器 吸收池
检测 系统
信号显 示系统
(一)光源
1、作用:提供符合要求的入射光。
3、分类: (1)可见光光源:
①钨丝灯:是最常见的可见光光源,它可发射波长 为325-2500nm范围的连续光谱,其中最适宜的使 用范围是320-1000nm,除用作可见光源外,还可 用作近红外光源。
②卤钨灯
在钨丝中加入适量的卤化物或卤素,灯泡用石 英制成,具有较长的寿命和高的发光效率。
(2) 紫外光光源: 多为气体放电光源,其中应用最多的是氢灯和
➢ 以光的衍射现象和干涉现象为基础(平面反射光栅和平面 凹面光栅)Βιβλιοθήκη (三)吸收池(又称比色皿)
1、作用:盛装被测溶液和参比溶液。 2、分类: (1)玻璃比色皿:适用于可见光区。(能否用于紫 外光区?) (2)石英比色皿:适用于紫外及可见光区。
3、主要规格: 0.5cm、1.0cm、2.0cm、3.0cm等。
紫外可见分光光度计基本组成
钨灯卤素 灯或氘灯
棱镜或光 栅,玻璃 或石英
第一章 紫外-可见分光光度计
第一节紫外-可见分光光度计的基本结构一、紫外-可见分光光度计的分类紫外-可见分光光度计(UV-Vis spectrophotometer)是量度介质对紫外、可见光区波长的单色光吸收程度的分析仪器,按不同的分类标准所做的分类如表1-1目前,国际上一般按紫外-可见分光光度计的仪器结构将其分为单光束、准双光束、双光束和双波长四类。
本节将对这四者之间的主要区别、各自的特点进行简单介绍。
(一)单光束紫外-可见分光光度计1945年美国Beckman公司推出的世界上第一台成熟的紫外-可见分光光度计商品仪器,就是单光束紫外-可见分光光度计。
顾名思义,单光束紫外-可见分光光度计只有一束单色光,一只比色皿,一只光电转换器(又称光接收器)。
其光电转换器通常采用硅光电池、光敏三极管或光电管,其结构简单、价格便宜,但因其杂散光、光源波动、电子学的噪声等都不能抵消,故单光束紫外-可见分光光度计的光度准确度差。
国外的DU70、PU8700等及我国生产的721、722、723、727、751、752、753、754等紫外-可见分光光度计都是单光束仪器,它们属于低档仪器。
单光束紫外-可见分光光度计的技术指标比较差,特别是杂散光、光度噪声、光谱带宽等主要技术指标比较差,分析误差较大,在使用上收到限制。
一般来讲,要求较高的制药行业、质量检验行业、科研行业等不宜使用单光束紫外-可见分光光度计。
单光束紫外-可见分光光度计的组成如图1-1所示。
(二)准双光束紫外-可见分光光度计所谓准双光束紫外-可见分光光度计,就是有两束光,但只有一只比色皿的紫外-可见分光光度计。
其中,一束光通过比色皿,另一束光不通过比色皿。
不通过比色皿的那束光,主要起抵消光源波动对分析误差影响的作用。
准双光束紫外-可见分光光度计有两种类型:一种是两束单色光,一只比色皿,两只光电转换器;另一种是一束单色光,一束复合光,一只比色皿,两只光电转换器。
1.两束单色光的准双光束紫外-可见分光光度计这种准双光束紫外-可见分光光度计比较多,目前国内外市场上或用户正在使用的准双光束紫外-可见分光光度计,基本上都是这种类型的仪器,它属于普及型的常规仪器。
简述紫外-可见分光光度计的基本结构
简述紫外-可见分光光度计的基本结构
紫外可见分光光度计是一种用于分析物质的仪器设备,其基本结构包括以下部分:
1. 光源:光源通常采用氘灯和钨灯。
氘灯主要用于紫外区域的分析,钨灯主要用于可见区域和近红外区域的分析。
2. 单色器:单色器用于将光源发出的多色光分解成单色光,以便进一步分析。
单色器通常包括衍射、光栅和全息三种类型。
3. 样品室:样品室通常是由四个透明的玻璃窗组成,样品被放置在中心位置。
样品室内部的设计可以减少对光的散射和吸收。
4. 探测器:探测器主要用于测量样品吸收的光线强度。
常用的探测器有光电二极管、光电倍增管和半导体探测器等。
5. 电子信号处理系统:电子信号处理系统通常由电路和计算机组成,用于将探测器所测得的光强信号转化为数据,便于进一步分析和处理。
6. 显示器:显示器用于展示分析结果,通常采用数字显示器或计算机屏幕。
以上就是紫外可见分光光度计的基本结构。
紫外-可见分光光度计的工作原理和基本结构。
紫外-可见分光光度计的工作原理和基本结构。
紫外可见分光光度计是一种常用的分析仪器,可以测量物质在紫外光和可见光区域的吸收谱线,从而确定物质的成分和浓度。
其工作原理基于光的吸收特性,具体分为以下几步:
1. 采用白光源(如钨丝灯),将光分成不同波长的光束;
2. 将样品溶液置于光路中,光束进入样品中,部分光会被样品吸收;
3. 通过光学元件(如光栅、反射镜),将光分为不同波长,然后在光散射器中形成连续的光谱;
4. 传感器(如光电二极管)测量样品吸收光的强度,得到吸收谱线;
5. 通过计算和处理,得到样品的吸光度及吸收谱线,进而推算出样品的成分和浓度等信息。
紫外可见分光光度计的基本结构主要由光源、样品室、分光器、光学系统、检测器和数据处理系统等组成。
其中,光源提供光束,样品室装置卡式或光路式样品池,分光器用于解析不同波长光束,光学系统包括反射镜、光栅等,检测器是关键元件,用于探测谱线强度,数据处理系统通常采用计算机软件完成信号处理和谱线分析等工作。
第三节课紫外-可见分光光度计
利用UV-Vis吸收光谱法进行化合物的定性鉴 别,一般采用对比法。
➢1.比较法 通常以未知纯试样的紫外吸收光谱图与标准纯试样 的紫外吸收光谱图,或与标准紫外吸收光谱图比较 进行定性。
对比吸收光谱的特征数据(max、max) (在相同溶剂中)
对比吸收光谱的一致性max、 max、峰形均须一致
(1) Woodward-Fieser经验规则
可用于计算共轭烯烃及,-不饱和羰基化合物的 *跃迁的最大吸收波长,计算时以母体生色团 的最大吸收波长λmax为基数,再加上连接在母体 π电子体系上的不同取代基助色团的修正值。
升级版本:
母体是异环的二烯烃或无环多烯烃类型
λ/nm
基数 217
母体是同环的二烯烃或这种类型的多烯烃
基数 253
(注意:当两种情形的二烯烃体系同时存在时,选择波长较长的为其母体系 统,即选用基数为 253nm)
器
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
示
吸收 池
二、基本部件
1、光源
作用:在整个紫外光区或可见光谱区可以发射连续光谱 要求: 具有足够的辐射强度、较好的稳定性、较长的使
用寿命。 可见区:白炽光源如钨灯或碘钨灯
波长范围 320~2500nm 紫外区:气体放电灯,如低压直流氢放电灯或
氘放电灯 波长范围 180~375nm 因玻璃对紫外光有吸收,所以应用石英窗
27
28
(2) Scott经验规则
它用于计算苯甲酸、苯甲醛或苯甲酸酯等芳 香族羰基衍生物R-C6H4-COX的λmax 。计算方 法与伍德沃德规则相同。
23
2.对共轭体系延长的问题
共轭体系的延长就是在母体的基础上, 每增加一个 共轭双键, 其修正值加30 nm。常见错误是认为除了 母体以外, 只要有双键就要算作共轭体系的延长, 而 忽略了双键必须和母体形成共轭体系。
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May 22, 2020
概览
1. 光谱学基础 2. 紫外光谱背景知识 3. 分光光度计分类 4. 分光光度计组件 5. 分光光度计指标解读
紫外光谱
发色团: 凡能吸收紫外光或可见光而引起电子能级跃迁的基团称为发色团。 主要指那些具有不饱和键或不饱和键上连有杂原子的基团,如: C=C、C=O
紫外光谱
发色团:
紫外光谱
助色团:
当含有杂原子的饱和基团与发色团相连时,吸收波长会发生较大的变化。 这种含杂原子的饱和基团被称为助色团,例如: —OH、—NH2、-OR、卤素等。
紫移
A
增色 效应
减色 效应
红移
λ
紫外定性分析
光度计定性分析
同种物质,即使浓度不同,但吸收曲线形状和 λmax大致相同,将扫描结果与标准谱图比对, 进行定性分析。 紫外光谱可以提供物质的结构信息,并作为物 质定性分析的依据之一。
紫外定量分析
朗伯-比尔定律:
1760年,Lambert:如果溶液的浓度一定,则光对物 质的吸收程度与它通过的溶液厚度成正比:
吸收过程中各物质无相互作用
紫外定量分析
光度计定量分析
定量:配置不同浓度的标样,建立工作曲线。 未知浓度的样品与工作曲线比对,得到其浓度值。
光度计大致结构
光度计分类
1. 单光束
简单,价廉,适于在给定波长处测量吸光度或透光度,一般不能作全波段光谱 扫描,要求光源和检测器具有很高的稳定性。
光度计分类
高能级
Hale Waihona Puke hc E终-E始低能级
平移运动:能级差小,近似认为连续变化,不产生光谱;
分子转动:能级差一般在5×10-3~5×10-2ev之间,
:24.8~248um,远红外区;
分子振动:能级差一般在0.05~1ev之间,
:1.24~24.8um,近、中红外区;
电子运动:能级差一般在1~20ev之间;
:62nm~1.24um,远紫外、紫外可见和部分近红外;
NO 2
E总=E平+E转+E振+E电+E电旋+E核+…
分子的总能量包括: 平移运动的能量 分子绕自身某一轴的转动能 分子内化学键的振动能 核外电子在某个分子轨道上做轨道运动的能量 电子自旋能 原子核自旋能等;
分子的能级是量子化的; 分子吸收能量后,可以从低能级跃迁到高能级。
光谱学基础
能级跃迁 所吸收电磁波的波长与轨道能级差之间的关系:
紫外光谱
助色团:
紫外光谱
红移和紫移:
有机化合物的结构发生变化或测试条件发生变化时,其吸收波长向长波 长方向移动的现象称为红移;其吸收波长向短波长方向移动的现象称为 紫移。
取代基的变更或溶剂种类的改变可引起吸收谱带的红移或紫移。
紫外光谱
增色效应和减色效应:
当有机化合物的结构发生变化或溶剂改变时,在吸收峰红移或紫移的同 时,常伴有吸光度A的增强或减弱,我们将吸光度增加的效应称为增色 效应,将吸光度减小的效应称为减色效应。
紫外定量分析
光度计定量分析
Lambert-Beer定律:
I0
I
L
适用范围: 入射光为平行单色光
A lg I 0 lg 1 lg T KCL IT
A: 吸光度 T: 透过率 K: 吸光系数 C: 样品浓度 L: 光程 I/I0: 透射光强度/入射光强度
吸收体系是均匀分布的连续体系
光与物质的作用仅限于吸收过程,没有荧光和 光化学现象
紫外光谱
紫外光谱: 由分子中价电子的跃迁而产生。
分子中价电子经紫外或可见光照射时,电子从 低能级跃迁到高能级,此时电子就吸收了相应波长 的光,这样产生的吸收光谱叫紫外光谱。
紫外吸收光谱的波长范围是100-400nm(纳米), 其中100-200nm 为远紫外区,200-400nm为近紫外 区, 一般的紫外光谱是指近紫外区。
光谱学基础
光是一种电磁波,具有波粒二相性。 波动性:
可用波长( )、频率(ν)和速度(C)等来描述。
ν=C/
式中: ν为频率 C 为光速 为波长
光谱学基础
光是一种电磁波,具有波粒二相性。 粒子性: 可用光量子的能量来描述
E = hν = hC /
式中: E为光量子能量 h 为普朗克常数 ν为频率 C 为光速 为波长
光谱学基础
光谱区域:
X射线 远紫外 近紫外 可见光 近红外 中红外 远红外 微波 10nm 200nm 380nm 780nm 2.5um 25um 1mm
射频
不同波长下的光具有不同的能量,波长越短,能量越高;
高能级
I
I0
低能级
特定波长的光被分子吸收后,可引起分子运动能级的跃迁。
光谱学基础
分子能级:
紫外光谱
化合物价电子跃迁:
NO 2
可以跃迁的电子有:电子, 电子和n电子。
跃迁的类型有: *, n *, *, n *。
各类电子跃迁的能量大小见下图:
紫外光谱
紫外光谱图: 是由横坐标、纵坐标和吸收曲线组成的。
横坐标表示吸收光的波长,用nm(纳米)为单位。 纵坐标表示吸收光的吸收强度,可以用A(吸光度)、T(透射比或透光率 或透过率)、1-T(吸收率)、(吸收系数) 中的任何一个来表示。 吸收曲线表示化合物的紫外吸收情况。 曲线最大吸收峰的横坐标为该吸收峰的位置,纵坐标为它的吸收强度。
A=Lg(I0/I)=K0L
1852年,Beer:光的吸收和光所遇到的吸光物质的
I
I0
数量有关;如果吸光物质溶于不吸光的溶剂中,则吸
L
光度和吸光物质的浓度成正比。即当单色光通过液层
厚度一定的有色溶液时,溶液的吸光度与溶液的浓度
成正比:
Lambert-Beer:
A=Lg(I0/I)=K1C
A=K*C*L
Reference
Detector 2
Sample 半透半反镜
Detector 1 透光
Reference
Mirror 2
Sample
Detector
Mirror 1
2. 双光束
自动记录,快速全波段扫描。可消除光源不稳定、检测器灵敏度变化等因素的 影响,特别适合于结构分析。仪器复杂,价格较高。
光度计分类
3. 实时双光束
消除光源变化对仪器稳定性带来的影响。
光源
样品光束
参比光束
检测器
s s/r
PC r
检 测 器r
光度计分双类光束仪器实现方式
双光束的几种实现方式: