紫外可见分光光计原理及操作学习教案

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1、会计学1紫外可见分光光紫外可见分光光(un un)计原理及计原理及操作操作第一页，共34页。1234紫外紫外- -可见分光光度计仪器可见分光光度计仪器(yq)(yq)原理原理紫外紫外- -可见可见(kjin)(kjin)分光光度计结构及类型分光光度计结构及类型UV-Vis分光光度法的应用分光光度法的应用和分析条件和分析条件(tiojin)的选的选择择目录UV-Vis分光光度计的保养分光光度计的保养与故障处理与故障处理第1页/共34页第二页，共34页。一、紫外一、紫外- -可见分光光度可见分光光度计仪器计仪器(yq)(yq)原理原理第2页/共34页第三页，共34页。g g -X-射线射线紫外紫外

2、可见可见红外红外 微波微波无线电无线电200 400 800 3200(nm)波长真空紫外真空紫外近红外近红外核磁共振核磁共振 波长越短，能量越高波长越短，能量越高原理原理(yunl)第3页/共34页第四页，共34页。1 1）分子吸收光谱的形成过程：）分子吸收光谱的形成过程：运动的分子外层电子运动的分子外层电子-吸收外来外来辐射吸收外来外来辐射-产生电子能级跃迁产生电子能级跃迁-分子吸收谱。分子吸收谱。2 2）由于各种物质具有各自不同的分子、原子和不同的分子空间结构，其吸收）由于各种物质具有各自不同的分子、原子和不同的分子空间结构，其吸收 光能量的光能量的情况也就不会相同。因此，每种物质就有其

3、特有的、固定的吸收光谱曲线，可根据吸收光谱情况也就不会相同。因此，每种物质就有其特有的、固定的吸收光谱曲线，可根据吸收光谱上的某些特征波长处的吸光度的高低判别或测定该物质的含量上的某些特征波长处的吸光度的高低判别或测定该物质的含量(hnling)(hnling)，这就是分光光度，这就是分光光度定性和定量分析的基础。定性和定量分析的基础。3 3）紫外分光光度法使用基于朗伯）紫外分光光度法使用基于朗伯- -比耳定律比耳定律(Lambert(LambertBeer)Beer)。 朗伯朗伯- -比耳定律是光吸收的基本定律，俗称光吸收定律，是分光光度法定量分析的依据比耳定律是光吸收的基本定律，俗称光吸收

4、定律，是分光光度法定量分析的依据和基础。和基础。原理原理(yunl)第4页/共34页第五页，共34页。入射光入射光I0透射光透射光 I光程长光程长b一、透射率T% 透射率透射率 T% =II0 100%朗伯朗伯- -比耳定律比耳定律(dngl)(dngl)第5页/共34页第六页，共34页。当入射光波长一定时，待测溶液的吸光度A与其(yq)浓度和液层厚度成正比，即k为比例系数，与溶液性质、温度和入射波长有关。当浓度以g/L表示时，称k为吸光系数，以a表示，即当浓度以mol/L表示时，称k为摩尔吸光系数，以表示，即比a更常用。越大，表示方法的灵敏度越高。与波长有关，因此，常以表示。kbcA abc

5、A bcA朗伯朗伯- -比耳定律比耳定律(dngl)(dngl)第6页/共34页第七页，共34页。二、紫外二、紫外- -可见分光可见分光(fn (fn un)un)光度计结构及类型光度计结构及类型第7页/共34页第八页，共34页。UV示意图第8页/共34页第九页，共34页。紫外-可见分光光度计仪器由光源、单色器、吸收池、检测器和数据系统五部分组成。一、光源对光源基本要求：足够光强、稳定、连续辐射且强度随波长变化小。1.钨及碘钨灯：3401500nm，多用在可见光区；2.氢灯和氘灯：160375nm，多用在紫外区。二、单色器(Monochromator)在UV-Vis光度计中，单色器通常置于吸收

6、池的前面(qinmian)（可防止强光照射引起吸收池中一些物质的分解）仪器仪器(yq)(yq)结构结构第9页/共34页第十页，共34页。三、吸收池(Cell，Container)： 用于盛放样品。可用石英(shyng)或玻璃两种材料制作，前者适于紫外区和可见光区；后者只适于可见光区。有些透明有机玻璃亦可用作吸收池。四、检测器： 硅光电池、PMT、PDA五、数据系统 它的作用是放大信号并以适当方式指示或记录下来。现在一般的紫外可见分光光度计有计算机控制和主机单片机控制两种类型，功能基本类似。仪器仪器(yq)(yq)结构结构第10页/共34页第十一页，共34页。 紫外紫外- -可见分光光度计的类型

7、很多，但可归纳为三种类型，即单光可见分光光度计的类型很多，但可归纳为三种类型，即单光束分光光度计、双光束分光光度计和比例双光束分光光度计。束分光光度计、双光束分光光度计和比例双光束分光光度计。1.1.单光束分光光度计单光束分光光度计 经单色器分光后的一束平行光，轮流经单色器分光后的一束平行光，轮流(lnli)(lnli)通过参比溶液和样品通过参比溶液和样品溶液，以进行吸光度的测定。这种简易型分光光度计结构简单，操作方溶液，以进行吸光度的测定。这种简易型分光光度计结构简单，操作方便，维修容易，适用于常规分析。便，维修容易，适用于常规分析。类型类型(lixng)(lixng)第11页/共34页第十

8、二页，共34页。 2.2.双光束分光光度计双光束分光光度计 经单色器分光后经反射镜分解为强度相等的两束光，一束通过参比池，一束经单色器分光后经反射镜分解为强度相等的两束光，一束通过参比池，一束通过样品池。光度计能自动通过样品池。光度计能自动(zdng)(zdng)比较两束光的强度，此比值即为试样的透射比较两束光的强度，此比值即为试样的透射比，经对数变换将它转换成吸光度并作为波长的函数记录下来。比，经对数变换将它转换成吸光度并作为波长的函数记录下来。 双光束分光光度计一般都能自动双光束分光光度计一般都能自动(zdng)(zdng)记录吸收光谱曲线。由于两束记录吸收光谱曲线。由于两束光同时分别通过

9、参比池和样品池，还能自动光同时分别通过参比池和样品池，还能自动(zdng)(zdng)消除光源强度变化所引起的消除光源强度变化所引起的误差。误差。类型类型(lixng)(lixng)第12页/共34页第十三页，共34页。 3.比例双光束分光光度计 由同一(tngy)单色器发出的光被分成两束，一束直接到达检测器，另一束通过样品后到达另一个检测器。这种仪器的优点是可以监测光源变化带来的误差，但是并不能消除参比造成的影响类型类型(lixng)(lixng)第13页/共34页第十四页，共34页。v6 挡狭缝可选vPC 控制存储、调用方便v可采用复制、拷贝方法在电子表格和字处理软件中处理数据(shj)和

10、打印报告v可加载膜厚、动力学、多波长、色彩分析等软件vDDM（双闪耀波长双单色器）降低杂散光，提高长波长区的能量响应（UV-2550）UV-2550UV-2550的特点的特点(tdin)(tdin)第14页/共34页第十五页，共34页。 三、UV-Vis分光(fn un)光度法的应用及分析条件选择第15页/共34页第十六页，共34页。一、定性分析一、定性分析(dngxngfnx)不同物质结构不同或者说其分子能级的能量(各种能级能量总和)或能量间隔各异，因此不同物质将选择性地吸收不同波长或能量的外来辐射，这是UV-Vis定性分析(dngxngfnx)的基础。定性分析(dngxngfnx)具体做法

11、是让不同波长的光通过待测物，经待测物吸收后，测量其对不同波长光的吸收程度(吸光度A)，以吸光度A为纵坐标，辐射波长为横坐标作图，得到该物质的吸收光谱或吸收曲线，据吸收曲线的特性(峰强度、位置及数目等)研究分子结构。应用应用(yngyng)(yngyng)第16页/共34页第十七页，共34页。二、定量分析二、定量分析1. 1. 单组份定量方法单组份定量方法1 1）标准曲线法）标准曲线法2 2）标准对比法）标准对比法 该法是标准曲线法的简化，即只配制该法是标准曲线法的简化，即只配制(pizh)(pizh)一个浓度为一个浓度为cscs的标准溶液，并测量的标准溶液，并测量其吸光度，求出吸收系数其吸光度

12、，求出吸收系数k k，然后由，然后由Ax=kcxAx=kcx求出求出cxcx 该法只有在测定浓度范围内遵守该法只有在测定浓度范围内遵守L-BL-B定律，且定律，且cxcx与与cscs大致相当时，才可得到准确大致相当时，才可得到准确结果。结果。2. 2. 多组分定量方法多组分定量方法 由于吸光度具有加合性，因此可以在同一试样中测定多个组份。由于吸光度具有加合性，因此可以在同一试样中测定多个组份。应用应用(yngyng)(yngyng)第17页/共34页第十八页，共34页。一、仪器测量条件一、仪器测量条件 由于光源不稳定性、读数不准等带来的误差。当分析高浓度的样品时，误差更大。由L-B定律：微分后

13、得： 将上两式相比，并将 dT 和 dc 分别换为T 和 c，得 当相对误差 c/c 最小时，求得T=0.368 或 A=0.434。即当A=0.434 时，吸光度读数误差最小！ 通常可通过调节溶液浓度或改变光程b来控制A的读数在0.151.00范围内。 bcTAlgbdcTdTTd434. 0lgTTTcclg434. 0分析条件分析条件(tiojin)选择选择第18页/共34页第十九页，共34页。二、反应条件选择二、反应条件选择1.1.显色剂的选择原则：显色剂的选择原则： 使配合物吸收系数使配合物吸收系数 最大、选择性好、组成恒定、配合物稳定、显色剂吸最大、选择性好、组成恒定、配合物稳定、

14、显色剂吸收波长与配合物吸收波长相差大等。收波长与配合物吸收波长相差大等。2. 2. 显色剂用量：显色剂用量： 配位配位(pi wi)(pi wi)数与显色剂用量有关；在形成逐级配合物，其用量更要严格控数与显色剂用量有关；在形成逐级配合物，其用量更要严格控制。制。3. 3. 溶液酸度：配位溶液酸度：配位(pi wi)(pi wi)数和水解等与数和水解等与 pH pH 有关。有关。4. 4. 显色时间、温度、放置时间等。显色时间、温度、放置时间等。分析条件分析条件(tiojin)选择选择第19页/共34页第二十页，共34页。三、参比液选择三、参比液选择 1. 1.溶剂参比：试样组成溶剂参比：试样组

15、成(z chn)(z chn)简单、共存组份少（基体干扰少）、显色简单、共存组份少（基体干扰少）、显色剂不吸收时，直接采用溶剂（多为蒸馏水）为参比；剂不吸收时，直接采用溶剂（多为蒸馏水）为参比； 2. 2.试剂参比：当显色剂或其它试剂在测定波长处有吸收时，采用试剂作参比试剂参比：当显色剂或其它试剂在测定波长处有吸收时，采用试剂作参比（不加待测物）；（不加待测物）； 3. 3.试样参比：如试样基体在测定波长处有吸收，但不与显色剂反应时，可以试样参比：如试样基体在测定波长处有吸收，但不与显色剂反应时，可以试样作参比（不能加显色剂）。试样作参比（不能加显色剂）。分析条件分析条件(tiojin)选择选

16、择第20页/共34页第二十一页，共34页。四、干扰消除四、干扰消除(xioch)(xioch)1. 1. 控制酸度：控制酸度： 配合物稳定性与配合物稳定性与pHpH有关，可以通过控制酸度提高反应选择性，副反应有关，可以通过控制酸度提高反应选择性，副反应减少，而主反应进行完全。如在减少，而主反应进行完全。如在0.5MH2SO40.5MH2SO4介质中，双硫腙与介质中，双硫腙与Hg2+Hg2+生成稳生成稳定有色配合物，而与定有色配合物，而与Pb2+Pb2+、Cu2+Cu2+、Ni3+Ni3+、Cd2+Cd2+等离子生成的有色物不稳定等离子生成的有色物不稳定。2. 2. 选择掩蔽剂选择掩蔽剂3. 3

17、. 合适测量波长合适测量波长4. 4. 干扰物分离干扰物分离5. 5. 导数光谱及双波长技术导数光谱及双波长技术分析分析(fnx)条件选择条件选择第21页/共34页第二十二页，共34页。 四、紫外四、紫外- -可见分光光度计的保可见分光光度计的保养养(boyng)(boyng)与故障处理与故障处理第22页/共34页第二十三页，共34页。一、环境一、环境(hunjng)(hunjng)要求要求、使用工作温度：、使用工作温度：15-3515-35，湿度：，湿度：45-80%45-80%，如果温度高于，如果温度高于3030，则湿度必须小于，则湿度必须小于70%70%、避免日光直射、避免日光直射、避免

18、震动、避免震动、避免强磁场，电场、避免强磁场，电场、远离腐蚀性气体，并避免置于任何可能导致紫外区吸收的含有机、远离腐蚀性气体，并避免置于任何可能导致紫外区吸收的含有机/ /无机试剂气体的无机试剂气体的区域区域、避免脏污、多尘环境、避免脏污、多尘环境(hunjng)(hunjng)保养保养(boyng)第23页/共34页第二十四页，共34页。二、工作台要求二、工作台要求 、可承受压力、可承受压力 35Kg+25Kg 35Kg+25Kg（PCPC） 、最小尺寸、最小尺寸 ：长：长：1120mm1120mm，宽：，宽：710mm710mm，高：，高：520mm520mm三、电源要求三、电源要求 、供

19、电电压：、供电电压：100/120/220/230/240V 100/120/220/230/240V 交流交流5% 50/60Hz5% 50/60Hz 、功率、功率(gngl)(gngl)消耗：约消耗：约190VA190VA 、保险丝使用：、保险丝使用：100 - 120V100 - 120V供电，供电，5A 5A ；220 - 240V220 - 240V供电，供电，3.15A 3.15A 、安装地点具备可靠的仪器接地端子、安装地点具备可靠的仪器接地端子保养保养(boyng)第24页/共34页第二十五页，共34页。四、清洁仪器外部和样品室四、清洁仪器外部和样品室1 1、使用软布稍微蘸取水，

20、或水溶液或者中性清洁剂溶液轻柔搽拭外表、使用软布稍微蘸取水，或水溶液或者中性清洁剂溶液轻柔搽拭外表面。避免蘸取过量而导致流入仪器内部。面。避免蘸取过量而导致流入仪器内部。2 2、清除样品室内残留液体样品，防止蒸发，避免腐蚀样品室。、清除样品室内残留液体样品，防止蒸发，避免腐蚀样品室。五、波长准确度检查（每半年一次）五、波长准确度检查（每半年一次） 利用利用(lyng)(lyng)氘灯的两个特征波长峰氘灯的两个特征波长峰486.0nm486.0nm和和656.1nm656.1nm来检查波长的精确度。来检查波长的精确度。保养保养(boyng)第25页/共34页第二十六页，共34页。六、分光光度计的

21、校正六、分光光度计的校正 当光度计使用一段时间后其波长和吸光度将出现漂移，因此需要对当光度计使用一段时间后其波长和吸光度将出现漂移，因此需要对其进行校正。其进行校正。波长标度校正：波长标度校正： 使用镨使用镨- -钕玻璃（可见光区）和钬玻璃（紫外光区）进行校正。因钕玻璃（可见光区）和钬玻璃（紫外光区）进行校正。因为二者均有其各自的特征吸收峰。为二者均有其各自的特征吸收峰。吸光度标度校正：吸光度标度校正： 采用采用 K2CrO4 K2CrO4 标准液校正（在标准液校正（在15oC15oC时，于不同波长处测定时，于不同波长处测定0.04000g/L0.04000g/L的的 KOH KOH 溶液溶液

22、(rngy)(rngy)（0.05mol/L0.05mol/L）的吸光度）的吸光度 A A，调整光度，调整光度计使其计使其A A 达到指定的吸光度。达到指定的吸光度。保养保养(boyng)第26页/共34页第二十七页，共34页。1、光度计初始化失败、光度计初始化失败1）光度）光度 度没电源度没电源(dinyun)（检查风扇是否转动），软件没有出现初始化（检查风扇是否转动），软件没有出现初始化屏幕。（光度计状态窗口报告屏幕。（光度计状态窗口报告OFF。）。）2）光度计电源）光度计电源(dinyun)接通，但软件初始化屏幕没有出现，不能和光度接通，但软件初始化屏幕没有出现，不能和光度计连接。（光度

23、计状态窗口处于计连接。（光度计状态窗口处于OFF。）。）故障故障(gzhng)修理修理检查项目检查项目处理方法处理方法电源线电源线插入插座插入插座保险丝保险丝更换新的更换新的检查项目检查项目处理方法处理方法RS-232RS-232系列电缆系列电缆UV-2401/2501PCUV-2401/2501PC确认已固定好光度计和电脑上的连接器端口确认已固定好光度计和电脑上的连接器端口. .选择选择“Acquire(“Acquire(导入）导入）”菜单下的菜单下的“Utilities(“Utilities(工具）工具）”，通过选择通过选择“ON”“ON”键建立与光度计的通信。初始化屏幕出现。键建立与光度

24、计的通信。初始化屏幕出现。第27页/共34页第二十八页，共34页。故障故障(gzhng)修理修理第28页/共34页第二十九页，共34页。步骤步骤 检查项目检查项目说明说明1 1 LSI LSI 初始化初始化 参数初始化参数初始化2 2 ROM ROM 检查检查 检查光度计的检查光度计的ROMROM3 3 RAM RAM检查检查 检查随机储存器检查随机储存器4 4 滤光片电机初始化滤光片电机初始化 检查杂散光切割滤光片位置检查杂散光切割滤光片位置5 5 狭缝电机初始化狭缝电机初始化 检查狭缝电机位置检查狭缝电机位置6 6 光源电机初始化光源电机初始化 检查光源电机位置检查光源电机位置7 7 扫描

25、电机扫描电机2 2初始化初始化 检查波长扫描电机检查波长扫描电机2 2位置位置( (主单色器主单色器) )8 8 扫描电机扫描电机1 1初始化初始化 检查波长扫描电机检查波长扫描电机1 1位置位置( (前单色器前单色器) )9 9 碘钨灯位置搜索碘钨灯位置搜索 卤素灯最大能量定位卤素灯最大能量定位1010 波长原点波长原点1 1搜索搜索 检查波长源位置检查波长源位置1111 碘钨灯能量搜索碘钨灯能量搜索 检查卤素灯能量检查卤素灯能量1212 氚灯最大位置搜索氚灯最大位置搜索 氚灯最大能量定位氚灯最大能量定位1313 氚灯能量搜索氚灯能量搜索 检查氚灯能量检查氚灯能量1414 波长原点波长原点2

26、 2搜索搜索 检查检查0NM0NM波长位置波长位置1515 待命待命 初始化完毕初始化完毕第29页/共34页第三十页，共34页。3）在初始化阶段(jidun)出现的错误（红色标记出现）初始化错误(cuw)和相应的处理方法初始化步骤初始化步骤检查项目检查项目处理方法处理方法1-71-7（UV-2401/2450UV-2401/2450）1-81-8（UV-2501/2550UV-2501/2550）这些项目的初始化失败需要这些项目的初始化失败需要通过岛津制作所或其指定代通过岛津制作所或其指定代理商来处理。理商来处理。8-138-13（UV-2401/2450UV-2401/2450）1-141-

27、14（UV-2501/2550UV-2501/2550）光源：光源：打开光源室罩看光源是否成套打开光源室罩看光源是否成套。（不要直视氘灯过长时间，。（不要直视氘灯过长时间，长时间暴露在长时间暴露在UVUV辐射下会对眼辐射下会对眼睛有伤害）睛有伤害）关闭光度计和电脑，再次开关闭光度计和电脑，再次开始启动过程。观察灯是否亮始启动过程。观察灯是否亮，如果不，则此灯应更换。，如果不，则此灯应更换。碘钨灯可使用碘钨灯可使用20002000小时，氘小时，氘灯可使用灯可使用500500小时间。小时间。更换后重新启动。更换后重新启动。样品室样品室检查是否有杂物阻挡光束。检查是否有杂物阻挡光束。去掉杂物重新初始

28、化。去掉杂物重新初始化。样品室样品室确认样品室门已关严密，前板确认样品室门已关严密，前板盖安装正确。盖安装正确。纠正样品室门，重新初始化纠正样品室门，重新初始化。故障故障(gzhng)修理修理第30页/共34页第三十一页，共34页。2 2、扫描故障、扫描故障1 1）扫描或数据杂乱（不在指定的范围内）扫描或数据杂乱（不在指定的范围内）2 2）基线）基线(jxin)(jxin)不平不平检查项目检查项目处理方法处理方法狭缝宽度狭缝宽度狭缝可能设置太窄。设置更宽狭缝，作新基线，重新扫描。狭缝可能设置太窄。设置更宽狭缝，作新基线，重新扫描。参比样品参比样品参比吸收可能太高，检查这路光束的吸收值，如果大于

29、参比吸收可能太高，检查这路光束的吸收值，如果大于2.0Abs2.0Abs，动态范围限制可能引起扫描噪音。把参比样品放到，动态范围限制可能引起扫描噪音。把参比样品放到参比池固定架上，而把另一个参比样品放在样品光束上，以参比池固定架上，而把另一个参比样品放在样品光束上，以平衡能量。平衡能量。光源光源光源可能发生故障。检查是否是相对应的操作范围的光源配光源可能发生故障。检查是否是相对应的操作范围的光源配置。如果需要请更换。置。如果需要请更换。检查项目检查项目处理方法处理方法高吸收样品高吸收样品交换样品重新进行基线的校正。交换样品重新进行基线的校正。“FAST”FAST”扫描速度扫描速度用用“MEDI

30、UM”MEDIUM”或更低的扫描速度进行基线的校正。或更低的扫描速度进行基线的校正。波长范围可能太窄波长范围可能太窄用宽波长范围进行基线的校正。用宽波长范围进行基线的校正。可能使用了样品室可选可能使用了样品室可选配件配件一些可选样品室可能改变基线。附件装配好后重新执行基线一些可选样品室可能改变基线。附件装配好后重新执行基线校正。校正。故障故障(gzhng)修理修理第31页/共34页第三十二页，共34页。3 3）光度）光度(gungd)(gungd)值不正常值不正常检查项目检查项目处理方法处理方法在测量参数中误选了在测量参数中误选了“自动调自动调零零”（样品室中的样品设置为（样品室中的样品设置为0 0吸光度）吸光度）移走样品，重新选择移走样品，重新选择“自动调零自动调零”。波长设定不对应波长设定不对应设定合适的波长设定合适的波长样品预处理不好样品预处理不好正确进行样品的预处理。正确进行样品的预处理。用不合适的池用不合适的池玻璃池在紫外区域不透光，应改用石英池。玻璃池在紫外区域不透光，应改用石英池。故障故障(gzhng)修理修理第32页/共34页第三十三页，共34页。谢谢 谢谢第33页/共34页第三十四页，共34页。