紫外可見分光光度法及應(yīng)用知識介紹.

1、紫外可見分光光度法及應(yīng)用知識介紹國家納米科學(xué)中心納米檢測實驗來張利平二零零七年三月三十日說明本文件的目的在于結(jié)合中心Lambda950UWVIS/NIR紫外/可見分光光度計幫助用戶了解和學(xué)習(xí)紫外/對見分）t比度法和應(yīng)用知識.不是儀器培訓(xùn)內(nèi)容?？紤]篇幅的限制，文件內(nèi)容沒有面而俱到。山于作昔水平玄限,文件中不妥和錯誤之處在所難免，敬請各位不吝批評和指IB主要內(nèi)容紫外可見分光光度法簡介紫外可見光譜的產(chǎn)生雙光束紫外可見分光光度計各主要結(jié)構(gòu)部件及其作用 Lambda950UV/VIS/NIR紫夕卜/可見分光光度計的技術(shù)指標(biāo)紫外可見分光光度計的應(yīng)用紫外可見分光光度計儀器及應(yīng)用的最新發(fā)展紫外可見分光光度法簡

2、介-紫外可見光譜和紫外可見分光光度法紫外可見分光光度計的發(fā)展紫外可見光譜和紫外可見分光光度法紫外可見光洎h分子的價電子在吸收輻射并躍遷到高能級后所產(chǎn)生的 吸收光譜，通常被稱為電子光譜，由于其波長范國在可見和紫外光區(qū)（波長 180-780nm ）因此電子光譜又稱紫外可見迷譜網(wǎng)于分子光itt.每種電子能級的 躍遷會伴隨若干振動和轉(zhuǎn)動能級的躍遷，使分子光讒呈現(xiàn)比原子光譜復(fù)雜得姜的寬帯 吸收.紫外可見分光光度法：利用被測畫物質(zhì)分子對紫外可見波段范圍駅色輻射的吸 收或發(fā)財強度來進行物質(zhì)的宦性、応St或結(jié)構(gòu)分析的方法稱為葉外町見分光光復(fù)法紫外可見分光光度計的發(fā)展20世紀(jì)30毎代；第-臺光電比色管出現(xiàn)20世

3、紀(jì)40即代：Bakman UV分光光度計出現(xiàn)（枚俊分光）一單光束儀 -束光，個比色皿個光檢測器，分光光度法冇廠新的發(fā)展操作麻煩.測就誤望較大.價格牧低20世紀(jì)50年代：出現(xiàn)光IS型光度計一準(zhǔn)雙光束儀雙光束，一個比色011,阿個光檢測;S測註沃差較單光束儀小.價格較貫后來的發(fā)展：光柵型和棱鏡加光柵型光度計女光束，兩個比色I(xiàn)1IL,兩個光檢測器或個檢灣碼分析渓涇小."動化程度高.操作筒單,價樓隨儀器的附件配買而不同紫外可見光譜的產(chǎn)生右機化合物紫外可見光譜的產(chǎn)生和溶劑的影響無機化合物的紫外可見光譜有機化合物紫外可見光譜的產(chǎn)生0衛(wèi)«fitji有機化合物的紫外一可 見吸收光譜； 由分

4、了中價電了的躍遷廣 生價電子有以下三種 形成單健的。電子形成秋健的“電子未成健的n電r分子中電子的能級和躍遷有機化合物電子躍遷的主要類型有機化合物電子躍遷的主要類型 nf a* n- n*分子中電子的能 級和躍遷有機化合物電子躍遷的主要類型有機化合物電子躍遷的主要類型liij捉18nn屮電的能級和ht»(1)0 - 0 躍遷吸收光波長在180nm 以下，飽和炷只有C H健才有這種躍遷。只有在真空紫外區(qū)才 能觀察到，無實際應(yīng) 用.(2) n - o* 躍遷反itoTTKO分中電子的能級堿疋liif含有未成健的雜 原子（如S、N、0、Cl、Br.或I等） 的飽和脛衍生物都 會發(fā)生這種躍遷

5、 吸收峰在150 250nm之間，在紫 外區(qū)仍觀察不到這 類跌遷。也無實際 應(yīng)用。(3) n - n * 躍遷躍遷所需的能量比n八小吸收峰：200nm附近含有c=c或c二c的不飽和有機物都會發(fā)生這類躍遷，瓦說0ji7131分門Wilf的能級和臥丄SilWilWit躍遷所需能量最小匕nliitWl（4） n-八躍遷吸收峰一般都在近紫外 區(qū)，甚至在可見光區(qū)， 波長范圍在200700nm 內(nèi)。連有雜原子的化和物 如：C=O、-C=N,可發(fā) 生這種躍遷。溶劑對紫外可見吸收峰產(chǎn)生的影響溶液的極性對吸收峰的位置有不同的彫響 X - 躍遷；極性的溶液能使激發(fā)態(tài)的能量降低，吸收峰 向長波方向移動（紅移） n

6、-貞編躍遷；極性溶液與未成健的電子形成穩(wěn)定的氫健， 降低了門軌道的能量.使躍遷需要較多的能量.吸收峰向短波方向移動（藍(lán)移）.伽 水和酒梢的藍(lán)務(wù)可達(dá)30nm以上溶劑還影響吸收峰強度和光譜精細(xì)結(jié)構(gòu).因此，當(dāng)比較標(biāo)準(zhǔn) 物質(zhì)和未知物質(zhì)的紫外吸收光譜時，必須采用同一種溶劑。雙光束紫外可見分光光度計的主要部件及其作用無機化合物的紫外可見光譜鹹瀚斑吸帶，堰磁輻射（200nm 450nm）煦時到爬1化介物持別是配和物時，化舍物住發(fā)生電子躍遷的l-JH，nJ能發(fā)牛閃電子從體系的部分（虺子給予休）轉(zhuǎn)移到諫體系的7部分C電F払悅體）的變化.山此產(chǎn)L的吸收:匸零用于定嚴(yán)分析.如 Fe3* - SCN Fe 女-SCN

7、（給P體）（掛受體）電荷轉(zhuǎn)移的四種類型異核轉(zhuǎn)移：如Fe-Ti間的轉(zhuǎn)移，如藍(lán)寶石、藍(lán)晶石冋核轉(zhuǎn)移：如Fe2* 一 Fe5* .如曾色上蘭金屬一配位體轉(zhuǎn)移：如FE -SCN配位體一配位體轉(zhuǎn)移：如冒.衛(wèi)示灤雄色無機化合物的紫外可見光譜翩蹶副觀h過渡伽水育離了或過波金風(fēng)離門配位偉所彤成祀合物4型 收紫外或可見比厲所形成的吸收允諂比位場理論的解釋：過渡金尿辭iW并的d軌道.配體按定的幾何形狀捋列住過漑金屬離/周國.便廉來能級筒井的d軌道分製成能 R不同的能級如果d嘰道未充滿則電了就會在這些能級之間發(fā)工躍遷.G|id-d躍遷，產(chǎn)生吸收比講應(yīng)用利用化合物紫外吸收光常的伽來考察僉嵐出了所處的幾何環(huán)境的準(zhǔn)舁.對

8、配介物的立體結(jié)構(gòu)作出推斯稀土離子及其配合物（卄共純體系配體所生成的膽合物）f-f躍遷.（iWi吸收妤，11不哽配體類刑的越響,隙爾吸光系數(shù)比d-d躍遷丿、雙光束紫外可見分光光度計的主要部件及其作用放大器雙光束紫外可見分光光度計的結(jié)構(gòu)圖雙光束紫外可見分光光度計的主要部件及苴作用光泅：樂燈和鹵轉(zhuǎn)燈笊燈；紫外波段使用,波長范ffls 190 -400nm范圍190、360n叫連挾光謝帶鹵鉤燈（餌燈）匸可見區(qū)使用.波氏范用：330-蚯紅外，連續(xù)光譜分光系統(tǒng)：紫外可見分光光度計的核心部分組成；入射獲縫、準(zhǔn)肖儀、光柵、物鏡和出射狹縫，光植是核心元件，抉定著整機 庾址好壞和水平禹低，；.采用涂SiO2的金息

9、刻線光柵雜族光小.分誹幸閒作用：從連續(xù)光源中分肉出所需要的足夠窄波段的光柬，其件能將影響測定的 靈唄如逵擇件和匸作曲線的線性崗科比色血玻璃：適用用于可見到近紅外區(qū)石英：適用于紫外區(qū)和可見區(qū)刃光束紫外可見分光光度計的主要部件及各部件的作用檢測器用于檢測光們號.并將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，廣泛使用光電倍増骨PMT£*7的PMT是R6872,靈敏度非常高記錄顯示系統(tǒng)將估號記錄和處理對分光光度計進行控制Lambda950主要附件150mm積分球：可測不透明固體樣品、粉未樣品：200-900nm）的沒反 射光i亂 在材科、牛命科學(xué)和骯尺摂術(shù)等眥域自巫耍應(yīng)川.反射附件：閭<1犠外和近紅外區(qū)以莎

10、種角度測試樣品的反射光信Lambda950技術(shù)拆標(biāo)紫外/可児分比光度禹E作原理：取光東光譜儀液 K 范Uih 17&3300nm朵故光：0.00007%T儀器線性范幗？ 8A波長箱阻± 0.08nm波長施復(fù)性2 < 0.005nmW0.05nm比度計精度< ± 0.0003A&1A, IHNIST930Di）t片測竝光度計瑯圮性：V0.00008A基線凍移三（0.0002A/h （在500ml 0A>版線 f ih 土 0.0008A （200 nm - 3000 nm）喋聲水平？ <0.00005A（0A. 500nm.均方根）紫外

11、可見分光光度計的應(yīng)用應(yīng)用領(lǐng)域定量分析定性分析純度檢d在溶液平衡研究中的應(yīng)用應(yīng)用領(lǐng)域制藥、醫(yī)療衛(wèi)生、化學(xué)化工 環(huán)保、地質(zhì)、食品、生物、 材料、計議科學(xué)、石油、 冶金、農(nóng)業(yè)、林業(yè)毎，科研、 生產(chǎn)和載學(xué)中的質(zhì)量控制、 產(chǎn)品檢驗等方面定量分析定星分析理論基礎(chǔ)朗伯比爾定律公式別為入對光和通過樣品看的逶射比強度.液濃ML:比列當(dāng)數(shù)或吸）t系數(shù)為廉爾吸光殺數(shù)，用4光樸為1cm時的吸光度:町衙就顯色反應(yīng)的靈敏度.的巾位emol/L,的單位足cm.則V103強度小的吸收。H含義心冇色溥液血濃度為1mol/L. 衣征各種仃色物質(zhì)在一宦波長卜的特征常數(shù), 其變化范圍是10 105.該公式使用范圍！ ¥行的

12、氓色光，肉勻洛液定量分析方法有機化合tt. R.Vj 電f和共純雙鍵時,右外I"附烈為吸收，草爾吸光系數(shù)K祐達(dá)10* 10$ L- mol1 cm* .的矗測川玫八I無機化合物；電尙轉(zhuǎn)修吸收帑訛帶電而強度人k > IQ- L- mol1 -cm1便過渡fcWM合物的定盡分析仃祎廣泛的應(yīng)用定量分析方法鍵對方法標(biāo)他方法比收收系飲法標(biāo)準(zhǔn)曲拔法 I.-解咲立方程法（不常用）最小二柔法示差分光光度法（不常用定量分析的一些應(yīng)用例子生命科學(xué)領(lǐng)域SBJ®的定董檢測：2B0nm處有繪人吸收核酸的定it檢測：260nm處有址大吸收熬基義的定量檢測；230nm處有最大吸收稱的定量檢測：21

13、8nm處有最大吸收（多稱的定就分析正在研究中）計量領(lǐng)域光度準(zhǔn)確度檢測標(biāo)準(zhǔn)片的測試光度準(zhǔn)確度檢測標(biāo)準(zhǔn)溶液的測試雜散光檢測用的標(biāo)準(zhǔn)溶液的測試雜16光檢測用的標(biāo)準(zhǔn)片的測試定量分析的一些應(yīng)用例子藥品分析中的應(yīng)用維生族、抗生素、犠胺類藥、解熱藥、去痛商、降血藥、僧咳藥、抗腫溜藥等石油油品分析利用特征吸收檢測油品的質(zhì)於環(huán)境中有害物質(zhì)的檢測如檢測自來水中的木質(zhì)素、飆寧、酚類、苯胺類、硝基酚類尊農(nóng)藥及其殘留的分析（包招農(nóng)佝廉體、處代謝如降解拘和雜質(zhì)的檢測）如六六大、滴滴涕、有機氯農(nóng)藥、有機硯農(nóng)商、飆星甲祓篩類農(nóng)藥等水產(chǎn)品的質(zhì)嵐分析如水產(chǎn)品中苯、總?cè)u甲烷、甲苯棊三吟、多氯聯(lián)苯、' 二呀英、氟和汞笛定性

14、分析有機化合物分子結(jié)構(gòu)的推斷在鑒疋有機化介物時，通常是在相同的條件卜，比較未知 物再C知林準(zhǔn)物質(zhì)的紫外比譜圖.若兩者的譜W41JI-J則 可認(rèn)為持測樣晶沁知物質(zhì)財j相同的生色團 嶽外吸收光譜相同，兩種化合物有時不 定郴同，任比較 的同 時.還要比較它幻的K仏如果侍測物質(zhì)和標(biāo)冷物質(zhì)的吸收波K、 吸收系數(shù)都相同.則可認(rèn)為兩者時同-物質(zhì).有機化和物分子結(jié)構(gòu)的推斷檢出某些官能團化和物在220800nm范圍內(nèi)無吸收峰它可能是脂肪族碳?xì)浠臀铮喊?、晴、醇、按酸、氯代燒和氛代坯，不含雙健或環(huán)狀共轆體系，沒有醛、酮或澳、碘等基團在250nm300nm有中等強度的吸收帶并且有一定的精細(xì)結(jié)構(gòu)，則表示有苯環(huán)存在如圖

15、為苯在乙醉中的紫外光華在乙靜中的紫外吸收光訛有機化和物分子結(jié)構(gòu)的推斷i些雜芳環(huán)化合物的紫外外吸收/nm雜環(huán)化介物I|/nm|200I膽酈I262. 317毗咯210. 340220. 275. 314竹52601250? 3801I275. 311mI1販1核酸含氮基的雜芳環(huán)紫外吸收1件氯幕/nm；雜環(huán)化合物；/nm1盹嶺263. 269加靱259. 284叫唆吟248. 275207, 264, 2911幗碳210. 274利用精細(xì)結(jié)構(gòu)推斷有機物舉例苯在入=180nm和204nm 處有兩個強吸收帶，分別稱 為曰和E2吸收帶.是由苯環(huán) 結(jié)構(gòu)中環(huán)狀共盤體系的躍遷 產(chǎn)生的.是芳香族化和物的 特征吸

16、收。在230270n m處有較弱的-系列吸收帶.稱為梢細(xì)結(jié) 構(gòu)吸收帶.亦稱為B吸收帶.B吸收帶的精細(xì)結(jié)構(gòu)常用來辨 認(rèn)芳香族化和物.利用精細(xì)結(jié)構(gòu)推斷有機物舉例苯在乙醉中的紫外吸收光譜笨環(huán)上有助色團 如0H、CI等取 代，由于n-ir*共 純，使E2吸收帶向 長波移動，并產(chǎn)生 精細(xì)結(jié)構(gòu)，因此可 以從E2和B來確定 某些取代基的存 在。純度檢查痕景雜JK的檢田化合物衣紫外區(qū)沒有吸收蜂,其雜質(zhì)有較邑吸收,就可方便的檢出該化合物中的痕鼠雜質(zhì)。如鑒定甲醇和乙醇中的雜質(zhì)苯利用苯在256nm處的B吸收帯,而屮伸或乙醉在此波長兒卩沒仃吸 收，如鑒定四氯化碳中有無二硫化碳雜質(zhì)只要觀察在3伽m處有無二硫化碳的吸收峰

17、即可。在溶液平衡研究中的應(yīng)用絡(luò)合物組成的確定和穩(wěn)定常數(shù)的測定 岸爾比法導(dǎo)厚爾連續(xù)變化法酸堿離解常數(shù)的測定紫外可見分光光度計儀器的最新進展儀器的自動化程度大大提高：如，幵機自檢，閑時提IW故障有的儀器帶冇敷據(jù)處用妝件包和自診斷軟竹各種附件的開發(fā)：如積分球.齊種樣品池架.鏡而反射附件，品種繁多 的徴鳳池等向儀器的小型化（或微型化）、數(shù)字化和便攜式方向發(fā)展向多功能方向發(fā)展：常規(guī)分析和待、殊分析相結(jié)存（如常規(guī)+棧酸貴和分析） 新型光度計不斷涌現(xiàn)：如'，貝仃優(yōu)井的匕卩F：陡.靈活的附件和絶符的樣品室設(shè)計，捉局了分析效率.緇短了分析時何導(dǎo)數(shù)光譜法*區(qū)分重疊的諧帶，增加紫外吸收信息的可靠性，在用于定債分析時可廉少干擾（適用J#階導(dǎo)冰比謂為高斯型吸收峰采用二極管陣列檢測器：儀器不進行光譜掃描.光東經(jīng)分光丿占直接照任緊密 排列