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紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)的原理及注意特點(diǎn)

更新更新時(shí)間:2011-04-21

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一、概述
    紫外可見(jiàn)分光光度法從問(wèn)世以來(lái),在應(yīng)用方面有了很大的發(fā)展,尤其是在相關(guān)學(xué)科發(fā)展的基礎(chǔ)上,促使分光光度計(jì)儀器的不斷創(chuàng)新,功能更加齊全,使得光度法的應(yīng)用更拓寬了范圍。目前,分光光度法已為工農(nóng)業(yè)各個(gè)部門(mén)和科學(xué)研究的各個(gè)領(lǐng)域所廣泛采用,成為人們從事生 產(chǎn)和科研的有力測(cè)試手段。我國(guó)在分析化學(xué)領(lǐng)域有著堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),在分光光度分析方法和儀器的制造方面上都已達(dá)到一定的水平

二、原理
    物質(zhì)的吸收光譜本質(zhì)上就是物質(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 *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。
    紫外可見(jiàn)分光光度法的定量分析基礎(chǔ)是朗伯-比爾(Lambert-Beer)定律。即物質(zhì)在一定濃度 的吸光度與它的吸收介質(zhì)的厚度呈正比,其數(shù)學(xué)表示式如下:
A=錬c式中:A—吸光度(又稱光密度、消光值),å—摩爾吸光系數(shù)(其物理意義為:當(dāng)吸光物質(zhì)濃度為1摩爾/升,吸收池厚為1厘米,以一定波長(zhǎng)原光通過(guò)時(shí),所引起的吸光值A(chǔ)),b—吸收介質(zhì)的厚度(厘米),c—吸光物質(zhì)的 濃度(摩爾/升)。
    物質(zhì)的顏色和它的電子結(jié)構(gòu)有密切的關(guān)系,當(dāng)輻射(光子)引起電子躍遷使分子(或離子)從基態(tài)上升到激發(fā)態(tài)時(shí),分子(或離子)就會(huì)在可見(jiàn)區(qū)或紫外呈現(xiàn)吸光,顏色的發(fā)生或變化是和分 子的正常電子結(jié)構(gòu)的變形的。當(dāng)分子中含有一個(gè)或更多的生色基因(即具有不飽和鍵的原子基團(tuán)),輻射就會(huì)引起分子中電子能量的改變。常見(jiàn)的生色團(tuán)有:CO, -N=N-, -N=O,-C N,CS 如果兩個(gè)生色團(tuán)之間隔一個(gè)碳原子,則形成共軛基團(tuán),會(huì)使吸收帶移向較長(zhǎng)的波長(zhǎng)處(即紅移),且吸收帶的強(qiáng)度顯著增加。當(dāng)分子中含有助色基團(tuán)(有未共用電子對(duì)的基團(tuán))時(shí),也會(huì)產(chǎn)生紅移效應(yīng)。常見(jiàn)的助色基團(tuán)有:-OH -NH2, -SH, -Cl, -Br, -I

三、主要特點(diǎn)
(1)應(yīng)用廣泛
   由于各種各樣的無(wú)機(jī)物和有機(jī)物在紫外可見(jiàn)區(qū)都有吸收,因此均可借此法加以測(cè)定。到目前為止,幾乎化學(xué)元素周期表上的所有元素(除少數(shù)放射性元素和惰性元素之外)均可采用此法 。在上發(fā)表的有關(guān)分析的論文總數(shù)中,光度法約占28%,我國(guó)約占所發(fā)表論文總數(shù)的33% 。
(2)靈敏度高
   由于新的顯色劑的大量合成,并在應(yīng)用研究方面取得了可喜的進(jìn)展,使得對(duì)元素測(cè)定的靈敏度有所推進(jìn),特別是有關(guān)多元絡(luò)合物和各種表面活性劑的應(yīng)用研究,使許多元素的摩爾吸光 系數(shù)由原來(lái)的幾萬(wàn)提高到數(shù)十萬(wàn)。
(3)選擇性好
   目前已有些元素只要利用控制適當(dāng)?shù)娘@色條件就可直接進(jìn)行光度法測(cè)定,如鈷、鈾、鎳、銅、銀、鐵等元素的測(cè)定,已有比較滿意的方法了。
(4)準(zhǔn)確度高
   對(duì)于一般的分光光度法,其濃度測(cè)量的相對(duì)誤差在1~3%范圍內(nèi),如采用示差分光光度法進(jìn)行測(cè)量,則誤差可減少到0.X%。
(5) 適用濃度范圍廣
    可從常量(1%~50%)(尤其使用示差法)到痕量(10-8~10-6%)(經(jīng)預(yù)富集后)。
(6) 分析成本低、操作簡(jiǎn)便、快速
    由于分光光度法具有以上優(yōu)點(diǎn),因此目前仍廣泛地應(yīng)用于化工、冶金、地質(zhì)、醫(yī)學(xué)、食品、制藥等部門(mén)及環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。單在水質(zhì)分析中的應(yīng)用就很廣,目前能有直接法和間接法測(cè)定 的金屬和非金屬元素就有70多種。


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