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分光光度計(jì)原理和應(yīng)用
閱讀：1779 發(fā)布時(shí)間：2016-12-27( 1) 光源
要求能提供所需波長(zhǎng)范圍的連續(xù)光譜, 穩(wěn)定而有足夠的強(qiáng)度。常用的有白熾燈( 鎢比燈、鹵鎢燈等) 、氣體放電燈( 氫燈、氘燈及氙燈等) 、金屬弧燈( 各種汞燈) 等多種。鎢燈和鹵鎢燈發(fā)射320~ 2000 nm 連續(xù)光譜, zui適宜工作范圍為360~ 1000 nm, 穩(wěn)定性好, 用作可見光分光光度計(jì)的光源。氫燈和氘燈能發(fā)射150~ 400nm的紫外光, 可用作紫外光區(qū)分光光度計(jì)的光源。紅外線光源則由納恩斯特( Nernst) 棒產(chǎn)生。汞燈發(fā)射的
不是連續(xù)光譜, 能量絕大部分集中在25316 nm 波長(zhǎng)外, 一般作波長(zhǎng)校正用。
( 2) 分光系統(tǒng)( 單色器)
單色器是指能從混合光波中分解出來所需單一波長(zhǎng)光的裝置, 由棱鏡或光柵構(gòu)成。用玻璃制成的棱鏡色散力強(qiáng), 但只能在可見光區(qū)工作, 石棱鏡工作波長(zhǎng)范圍為185~ 4000nm, 在紫外區(qū)有較好的分辨率而且也適用于可見光區(qū)和近紅外區(qū)。棱鏡的特點(diǎn)是波長(zhǎng)越短, 色散程度越好。所以用棱鏡的分光光度計(jì), 其波長(zhǎng)刻度在紫外區(qū)可達(dá)到012nm, 而在長(zhǎng)波段只能達(dá)到5nm。有的分光光系統(tǒng)是衍射光柵, 即在石英或玻璃的表面上刻劃許多平行線, 刻線處不透光, 于是通過光的干涉和衍射現(xiàn)象, 較長(zhǎng)的光波偏折的角度大, 較短的光波偏折的角度小, 因而形成光譜。
( 3) 狹縫
狹縫是指由一對(duì)隔板在光通路上形成的縫隙, 用來調(diào)節(jié)入射單色光的純度和強(qiáng)度, 也直接影響分辨率。狹縫可在0~ 2mm 寬度內(nèi)調(diào)節(jié), 由于棱鏡色散力隨波長(zhǎng)不同而變化, 較先進(jìn)的分光光度計(jì)的狹縫寬度可隨波長(zhǎng)一起調(diào)節(jié)。
( 4) 比色杯
比色杯也叫樣品池或比色皿, 用來盛溶液, 各個(gè)杯子壁厚度等規(guī)格應(yīng)盡可能*相等, 否則將產(chǎn)生測(cè)定誤差。玻璃比色杯只適用于可見光區(qū), 在紫外區(qū)測(cè)定時(shí)要用石英比色杯。
( 5) 檢測(cè)器系統(tǒng)
有許多金屬能在光的照射下產(chǎn)生電流, 光愈強(qiáng)電流愈大, 此即光電效應(yīng)。因光照射而產(chǎn)生的電流叫做光電流。受光器有兩種, 一是光電池, 二是光電管。光電池的組成種類繁多, zui常見的是硒光電池。當(dāng)連續(xù)照射一段時(shí)間會(huì)產(chǎn)生疲勞現(xiàn)象而使光電流下降, 要在暗中放置一些時(shí)候才能恢復(fù)。因此使用時(shí)不宜長(zhǎng)期照射, 以防止光電池因疲勞而產(chǎn)生誤差。光電管裝有一個(gè)陰極和一個(gè)陽極, 陰極是用對(duì)光敏感的金屬( 多為堿土金屬的氧化物) 做成。光愈強(qiáng), 電子放出愈多, 電子是帶負(fù)電的, 被吸引到陽極上而產(chǎn)生電流。光電管產(chǎn)生電流很小, 需要放大。分光光度計(jì)中常用電子倍增光電管, 在光照射下所產(chǎn)生的電流比其他光電管要大得多, 這就提高了測(cè)定的靈敏度。
檢測(cè)器產(chǎn)生的光電流以某種方式轉(zhuǎn)變成模擬的或數(shù)字的結(jié)果, 模擬輸出裝置包括電流表、電壓表、記錄器、示波器及與計(jì)算機(jī)聯(lián)用等, 數(shù)字輸出則通過模擬/ 數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置如數(shù)字式電壓表等。
分光光度技術(shù)的基本應(yīng)用
211 測(cè)定溶液中物質(zhì)的含量
可見或紫外分光光度法都可用于測(cè)定溶液中物質(zhì)的含量。測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)溶液( 濃度已知的溶液) 和未知液( 濃度待測(cè)定的溶液) 的吸光度, 進(jìn)行比較, 由于所用吸收池的厚度是一樣的。也可以先測(cè)出不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)液的吸光度, 繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線, 在選定的濃度范圍內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)曲線應(yīng)該是一條直線, 然后測(cè)定出未知液的吸光度, 即可從標(biāo)準(zhǔn)曲線上查到其相對(duì)應(yīng)的濃度。含量測(cè)定時(shí)所用波長(zhǎng)通常要選擇被測(cè)物質(zhì)的zui大吸收波長(zhǎng), 這樣做有兩個(gè)好處: ( 1) 靈敏度大, 物質(zhì)在含量上的稍許變化將引起較大的吸光度差異; ( 2) 可以避免其他物質(zhì)的干擾。
212 用紫外光譜鑒定化合物
使用分光光度計(jì)可以繪制吸收光譜曲線。方法是用各種波長(zhǎng)不同的單色光分別通過某一濃度的溶液,測(cè)定此溶液對(duì)每一種單色光的吸光度, 然后以波長(zhǎng)為橫座標(biāo), 以吸光度為縱座標(biāo)繪制吸光度) 波長(zhǎng)曲線,此曲線即吸收光譜曲線。各種物質(zhì)有它自己一定的吸收光譜曲線, 因此用吸收光譜曲線圖可以進(jìn)行物質(zhì)種類的鑒定。一定物質(zhì)在不同濃度時(shí), 其吸收光譜曲線中, 峰值的大小不同, 但形狀相似, 即吸收高峰和低峰的波長(zhǎng)是一定不變的。紫外線吸收是由不飽和的結(jié)構(gòu)造成的, 含有雙鍵的化合物表現(xiàn)出吸收峰。紫外吸收光譜比較簡(jiǎn)單, 同一種物質(zhì)的紫外吸收光譜應(yīng)*一致, 但具有相同吸收光譜的化合物其結(jié)構(gòu)不一定相同。除了特殊情況外, 單獨(dú)依靠紫外吸收光譜決定一個(gè)未知物結(jié)構(gòu), 必須與其他方法配合。紫外吸收光譜分析主要用于已知物質(zhì)的定量分析和純度分析。