9.3紫外可见分光光度计结构(讲义)-《分析化学》同步教学(化学工业出版社)

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9.3紫外可见分光光度计结构(讲义)-《分析化学》同步教学(化学工业出版社)

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紫外-可见分光光度计主要部件
学习目标:
1. 熟悉紫外-可见分光光度计的使用原理。
2. 掌握紫外-可见分光光度计的主要部件。
紫外-可见分光光度法是在190~800nm波长范围内测定物质的吸光度,用于鉴别、杂质检查和定量测定的方法。当光穿过被测物质溶液时,物质对光的吸收程度随光的波长不同而变化。因此,通过测定物质在不同波长处的吸光度,并绘制其吸光度与波长的关系图即得被测物质的吸收光谱。从吸收光谱中,可以确定最大吸收波长λmax和最小吸收波长λmin。物质的吸收光谱具有与其结构相关的特征性。因此,可以通过特定波长范围内样品的光谱与对照光谱或对照品光谱的比较,或通过确定最大吸收波长,或通过测量两个特定波长处的吸收比值而鉴别物质。用于定量时,在最大吸收波长处测量一定浓度样品溶液的吸光度,并与一定浓度的对照溶液的吸光度进行比较或采用吸收系数法求算出样品溶液的浓度。
紫外-可见分光光度计的原理是单色光辐射穿过被测物质溶液时,在一定的浓度范围内被该物质吸收的量与该物质的浓度和液层的厚度(光路长度)成正比。
紫外-可见分光光度计由5个部件组成:
①辐射源。必须具有稳定的、有足够输出功率的、能提供仪器使用波段的连续光谱,如钨灯、卤钨灯(波长范围350~2500纳米),氘灯或氢灯(180~460纳米),或可调谐染料激光光源等。
②单色器 。它由入射、出射狭缝、透镜系统和色散元件(棱镜或光栅)组成,是用以产生高纯度单色光束的装置,其功能包括将光源产生的复合光分解为单色光和分出所需的单色光束。
③试样容器,又称吸收池。供盛放试液进行吸光度测量之用,分为石英池和玻璃池两种,前者适用于紫外到可见区,后者只适用于可见区。容器的光程一般为0.5~10厘米。
④检测器,又称光电转换器。常用的有光电管或光电倍增管,后者较前者更灵敏,特别适用于检测较弱的辐射。近年来还使用光导摄像管或光电二极管矩阵作检测器,具有快速扫描的特点。
⑤显示装置。这部分装置发展较快。较高级的光度计,常备有微处理机、荧光屏显示和记录仪等,可将图谱、数据和操作条件都显示出来。
应用范围包括:
①定量分析,广泛用于各种物料中微量、超微量和常量的无机和有机物质的测定。
②定性和结构分析,紫外吸收光谱还可用于推断空间阻碍效应、氢键的强度、互变异构、几何异构现象等。
③反应动力学研究,即研究反应物浓度随时间而变化的函数关系,测定反应速度和反应级数,探讨反应机理。
④研究溶液平衡,如测定络合物的组成,稳定常数、酸碱离解常数等。
紫外-可见分光光度计类型
学习目标:
1. 掌握紫外-可见分光光度计类型。
2. 了解紫外-可见分光光度计的使用原理。
1、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。
一般适用于待测溶液随时间的变化没有明显的变化, 因为对参比液调零以后再放入待测溶液有个时间段,若参比液随时间的变化有变化,则刚调过的零值或 100%就不准确了,不能作参比的标准了。若参比液随时间的变化没有变化,用单光束分光光度计测量待测液的准确度要看仪器各项指标的精度。
单光束的缺点:不能抵消因杂散光、光源波动、电子学的噪声等对测试结果的影响,但随着国内技术的发展,先进的元器件在分光光度计领域的应用和光路设计、电路设计的合理化已经大大的降低了杂散光、光源波动、电子学的噪声等,所以国内部分高档单光束分光光度计已经可以部分忽略以上的因素影响。
2、准双光束紫外可见分光光度计
有两束光,一束光通过比色皿,一束光不通过比色皿,有两只光电转换器。
一般适用于待测溶液随时间的变化没有明显的变化, 因为对参比液调零以后再放入待测溶液有个时间段,若参比液随时间的变化有变化,则刚调过的零值或 100%就不准确了,不能作参比的标准了。若参比液随时间的变化没有变化,用准双光束分光光度计测量待测液的准确度要看仪器的各项指标的精度。
准双光束的优缺点:有两束光,一束光通过比色皿,一束光直接进入光电转换器,能抵消因光源波动、电子学的噪声等对测试结果的影响,提高仪器的稳定性。但因为一束光被分为两束光,从光的能量上来说一分为二,降低了能量,带来了很多不确定因素,例如信噪比就没有单光束好。
3、双光束紫外可见分光光度计
可分为两种,一种是:两束单色光两只比色皿,一只光电转换器。一般适用于参比液随时间的变化有明显的变化,适用于高精度的溶液测量,能对光源波动、杂散光、电子学噪声等的影响有部分抵消,但因为一束光被分为两束光,从光的能量上来说一分为二,降低了能量,带来了很多不确定因素。
一种是:两束单色光,两只比色皿,两只光电转换器。一般适用于参比液随时间的变化有明显的变化,适用于高精度的溶液测量,能对光源波动、杂散光、电子学噪声等的影响度有部分抵消,但因为一束光被分为两束光,从光的能量上来说一分为二,降低了能量,带来了很多不确定因素,还有就是有两个光电转换器,因为两个光电转换器不可能完全一致,这样也会导致测量误差。
4、双波长紫外可见分光光度计
采用两个单色器、一只比色皿、一只光电转换器。双波长紫外可见分光光度计主要适用于试样的多组分测量。如果试样的吸收光谱上,有两个或两个以上组分的吸收峰互相重叠或非常接近,或者有很大的混浊背景吸收干扰,则可利用导数光谱来分析, 可以不经过复杂的分离就可以把它们分离开,这就是导数光谱的最大优点。

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