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紫外可見(jiàn)分光光度計的結構原理和應用
一般地，紫外可見(jiàn)分光光度計主要由光源系統、單色器系統、樣品室、檢測系統組成，如圖1所示。光源發(fā)出的復合光通過(guò)單色器被分解成單色光，當單色光通過(guò)樣品室時(shí)，一部分被樣品吸收，其余未被吸收的光到達檢測器，被轉變?yōu)殡娦盘?，?jīng)電子電路的放大和數據處理后，通過(guò)顯示系統給出測量結果。
圖一： 紫外可見(jiàn)分光光度計結構
分光光度計的主要部件如下：
光源：發(fā)出所需波長(cháng)范圍內的連續光譜，有足夠的光強度，穩定?？梢?jiàn)光區：鎢燈，碘鎢燈(320～2500nm)紫外區：氫燈，氘燈(180～375nm)；氙燈：紫外、可見(jiàn)光區均可用作光源。
單色器：將光源發(fā)出的連續光譜分解為單色光的裝置。
棱鏡：依據不同波長(cháng)光通過(guò)棱鏡時(shí)折射率不同。
光柵：在鍍鋁的玻璃表面刻有數量很大的等寬度等間距條痕(600、1200、2400條/mm)。利用光通過(guò)光柵時(shí)發(fā)生衍射和干涉現象而分光。
吸收池：用于盛待測及參比溶液?？梢?jiàn)光區：光學(xué)玻璃池；紫外區：石英池。
檢測器：利用光電效應，將光能轉換成電流訊號。光電池，光電管，光電倍增管。
檢流計（指示器）：刻度顯示或數字顯示、自動(dòng)掃描記錄。
紫外分光光度計的原理
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(cháng)的光能量，相應地發(fā)生了分子振動(dòng)能級躍遷和電子能級躍遷的結果。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構，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(xiàn)，可根據吸收光譜上的某些特征波長(cháng)處的吸光度的高低判別或測定該物質(zhì)的含量，這就是分光光度定性和定量分析的基礎。
分光光度分析就是根據物質(zhì)的吸收光譜研究物質(zhì)的成分、結構和物質(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，其數學(xué)表示式如下
A=abc
A—吸光度；a—摩爾吸光系數；b—吸收介質(zhì)的厚度；c—吸光物質(zhì)的濃度。
光學(xué)系統原理
由光源鎢燈和氘燈發(fā)出的復合光經(jīng)由步進(jìn)電機控制帶動(dòng)反光鏡M1，反射通過(guò)入射狹縫，并進(jìn)入單色器中，光柵衍射出的單色光經(jīng)準直鏡M2調焦，會(huì )聚通過(guò)出射狹縫，光束到達斬光器時(shí)，一段時(shí)間內的光射成為參比光路，另一段時(shí)間內的光透射成為樣品光路。后兩光交替地照射在檢測器(光電倍增管)，如圖2所示。
圖2光學(xué)系統原理圖
電器系統原理
光電倍增管檢測出的信號經(jīng)由前置放大器，驅動(dòng)卡傳遞給微機控制器，由微機控制器推動(dòng)驅動(dòng)卡居中協(xié)調各部分，如圖3所示。
圖3 電氣原理圖
分光光度法對于分析人員來(lái)說(shuō)，可以說(shuō)是常用和有效的工具之一。幾乎每一個(gè)分析實(shí)驗室都離不開(kāi)紫外可見(jiàn)分光光度計。
紫外可見(jiàn)分光光度計的應用
1.檢定物質(zhì)
根據吸收光譜圖上的一些特征吸收，特別是大吸收波長(cháng)λ max和摩爾吸收系數ε，是檢定物質(zhì)的常用物理參數。
2.與標準物及標準圖譜對照
將分析樣品和標準樣品以相同濃度配制在同一溶劑中，在同一條件下分別測定紫外可見(jiàn)吸收光譜。若兩者是同一物質(zhì)，則兩者的光譜圖應*一致。如果沒(méi)有標樣，也可以和現成的標準譜圖對照進(jìn)行比較。這種方法要求儀器準確，精密度高，且測定條件要相同。
3.比較大吸收波長(cháng)吸收系數的一致性
由于紫外吸收光譜只含有2～3個(gè)較寬的吸收帶，而紫外光譜主要是分子內的發(fā)色團在紫外區產(chǎn)生的吸收，與分子和其它部分關(guān)系不大。具有相同發(fā)色團的不同分子結構，在較大分子中不影響發(fā)色團的紫外吸收光譜，不同的分子結構有可能有相同的紫外吸收光譜，但它們的吸收系數是有差別的。如果分析樣品和標準樣品的吸收波長(cháng)相同，吸收系數也相同，則可認為分析樣品與標準樣品為同一物質(zhì)。
4.反應動(dòng)力學(xué)研究
借助于分光光度法可以得出一些化學(xué)反應速度常數，并從兩個(gè)或兩個(gè)以上溫度條件下得到的速度數據，得出反應活化能。
5.純度檢驗
紫外吸收光譜能測定化合物中含有微量的具有紫外吸收的雜質(zhì)。如果化合物的紫外可見(jiàn)光區沒(méi)有明顯的吸收峰，而它的雜質(zhì)在紫外區內有較強的吸收峰，就可以檢測出化合物中的雜質(zhì)。
6.氫鍵強度的測定
不同的極性溶劑產(chǎn)生氫鍵的強度也不同，這可以利用紫外光譜來(lái)判斷化合物在不同溶劑中氫鍵強度，以確定選擇哪一種溶劑。
7.絡(luò )合物組成及穩定常數的測定
金屬離子常與有機物形成絡(luò )合物，多數絡(luò )合物在紫外可見(jiàn)區是有吸收的，我們可以利用分光光度法來(lái)研究其組成。
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