紫外可见近红外分光光度仪

1、紫外可见近红外分光光度仪培训教材目录q基本原理基本原理概述朗伯比尔定律检测分类q仪器知识及使用仪器知识及使用仪器基本组成及类型Lambda950介绍仪器操作指南基 本 原 理光谱分析法光谱分析法是指在光（或其它能量）的作用下，通过测量物质是指在光（或其它能量）的作用下，通过测量物质产生的发射光、吸收光或散射光的产生的发射光、吸收光或散射光的波长波长和和强度强度来进来进行分析的方法。行分析的方法。 吸光光度法吸光光度法是利用物质的分子或离子对某一波长范围的光的吸是利用物质的分子或离子对某一波长范围的光的吸收作用，对物质进行收作用，对物质进行定性分析定性分析、定量分析定量分析及及结构分结构分析析,

2、 , 所依据的光谱是分子或离子吸收入射光中特定所依据的光谱是分子或离子吸收入射光中特定波长的光而产生的吸收光谱。波长的光而产生的吸收光谱。概述概述p在光谱分析中，依据物质对光的在光谱分析中，依据物质对光的选择性吸收选择性吸收而建立起来的而建立起来的分析方法称为分析方法称为吸光光度法吸光光度法，主要有，主要有:p 紫外吸收光谱：紫外吸收光谱：电子跃迁光谱电子跃迁光谱，吸收光波长范围，吸收光波长范围200 400 nm（近紫外区）近紫外区） ，可用于结构鉴定和定量，可用于结构鉴定和定量分析。分析。p 可见吸收光谱：可见吸收光谱：电子跃迁光谱电子跃迁光谱，吸收光波长范围，吸收光波长范围400 750

3、 nm ，主要用于有色物质的定量分析。主要用于有色物质的定量分析。p 红外吸收光谱：红外吸收光谱：分子振动光谱分子振动光谱，吸收光波长范围，吸收光波长范围2.5 1000 m ,主要用于有机化合物结构鉴定。主要用于有机化合物结构鉴定。紫外-可见分光光度法 通过测定被测物质对不同波长的光的吸收强度（吸光度），以波长为横坐标，吸光度为纵坐标作图，得出该物质在测定波长范围的吸收曲线吸收曲线。在吸收曲线中，通常选用最大吸收波长max进行物质含量的测定。 对甲苯乙酮的紫外光谱图概述 设入射光强度为I0，吸收光强度为Ia,透射光强度为 It，反射光强度为Ir，则 I0= Ia+ It+ Ir由于反射光强度

4、基本相同，其影响可相互抵消，上式可简化为： I0= Ia+ Itl 吸光度和透光度吸光度和透光度吸光度吸光度: 为透光度倒数的对数，用A表示，即 A=lg1/T=lgI0/It透光度：透光度：透光度为透过光的强度It与入射光强度I0之比，用T表示： 即 T= It/I0朗伯朗伯-比尔定律比尔定律 当一束平行单色光通过含有吸光物质的稀溶液时，溶液的吸光度与吸光物质浓度、液层厚度乘积成正比，即 A= cl 式中比例常数与吸光物质的本性，入射光波长及温度等因素有关。c为吸光物质浓度，l为透光液层厚度。当当l以以cm，c以以g/L为单位，为单位，称为吸光系数，用称为吸光系数，用 a表示，表示，a的单位

5、为的单位为L/(gcm)。A= acl当当l以以cm，c以以mol/L为单位，为单位，称为摩尔吸光系数，用称为摩尔吸光系数，用 表示，表示，的单位为的单位为L/mol.cm，它表示物质的浓度为它表示物质的浓度为1mol/L，液层厚度为液层厚度为1cm时，溶液的吸光度。时，溶液的吸光度。A=cl 配制不同浓度的标准溶液，由低浓度至高浓度依次测定其吸收光谱，作一定波长下浓度与吸光度的关系曲线，在一定范围内应得到通过原点的直线，即标准曲线标准曲线。通过标准曲线可求得未知样品的浓度。朗伯朗伯-比尔定律比尔定律偏离朗伯偏离朗伯-比耳定律的因素比耳定律的因素（1）入射光为非单色光）入射光为非单色光（2）溶

6、液的不均性）溶液的不均性 实际样品的混浊，加入的保护胶体，蒸馏水中的微生物，存在散射以及共振发射等，均可吸光质点的吸光特性变化大。（3）光程的不一致性）光程的不一致性 光源不是点光源，比色皿光径长度不一致，光学元件的缺陷引起的多次反射等，均造成光径不一致，从而与定律偏离。目前仪器检测分类p有机有机分析中的应用分析中的应用：络合物组成、推测化合物的分子结构络合物组成、推测化合物的分子结构 等，在医药和有机合成领域有较大作用等，在医药和有机合成领域有较大作用p可以采用不同的化学分析方法，对钢铁、合金及其它金属可以采用不同的化学分析方法，对钢铁、合金及其它金属中锰、磷、硅、镍、钼、铬、钛、铜、铅、锌

7、、铁、铝、中锰、磷、硅、镍、钼、铬、钛、铜、铅、锌、铁、铝、镁、稀土等镁、稀土等无机金属元素无机金属元素进行定量及定性分析进行定量及定性分析 p模拟部分模拟部分太阳光太阳光的波长范围，对玻璃、镀膜、织物等进行的波长范围，对玻璃、镀膜、织物等进行比较分析比较分析 例如：太阳镜镜片例如：太阳镜镜片 不饱合机化合物不饱合机化合物的电子跃迁类型为n*，* 跃迁，吸收峰一般大于200nm。 饱合有机化合物饱合有机化合物的电子跃迁类型为*，n* 跃迁，吸收峰一般出现在真空紫外区，吸收峰低于200nm，实际应用价值不大。生色团：生色团：是指分子中可以吸收光子而产生电子跃迁的原子基团。人们通常将能吸收紫外、可

8、见光的原子团或结构系统定义为生色团。 助色团：助色团：是指带有非键电子对的基团，如-OH、-OR、-NHR、-SH、-Cl、-Br、-I等，它们本身不能吸收大于200nm的光，但是当它们与生色团相连时，会使生色团的吸收峰向长波方向移动，并且增加其吸收强度。吸收带：吸收带：在紫外光谱中，吸收峰在光谱中的波带位置。根据电子及分子轨道的种类，可将吸收带分为四种类型。R带是共轭分子的含杂原子基团的吸收带，如C=O，N=O，N=N等基团，有n*跃迁产生，为弱吸收带，摩尔吸光系数K一般小于共轭体系的*跃迁所产生的吸收带，如共轭烯烃，烯酮等。K带的吸收强度很高，一般K大于10000Lmol-1cm-1。 芳

9、香和杂环化合物*的特征吸收带。例如：苯的B吸收带在230-270nm之间 芳香结构的特征吸收，由处于环状共轭的三个乙烯键的苯型体系中的*跃迁所产生。E带又分为E1和E2带。E带属于强吸收带，K大于10000 Lmol-1cm-1红移红移和紫（蓝）移：紫（蓝）移：在有机化合物中，常常因取代基的变更或溶剂的改变，使其吸收带的最大吸收波长max发生移动。向长波方向移动称为红移，向短波方向移动称为紫（蓝）移。镧系和锕系元素的离子对紫外和可见光的吸收是基于内层f电子电子的跃迁而产生的。其紫外可见光谱为一些狭长的特征吸收峰，这些峰几乎不受金属离子的配位环境的影响。 f电子跃迁吸收光谱过渡金属的电子跃迁类型

10、为d d电子电子在不同d d轨道轨道间的跃迁，吸收紫外或可见光谱。这些峰强烈受配位环境的影响。 例如 cu2+以水为配位体，吸收峰在794nm处，而以氨为配位体，吸收峰在663nm处。此类光谱吸收强度弱，较少用于定量分析。 d电子跃迁吸收光谱电荷迁移光谱某些分子既是电子给体，又是电子受体，当电子受辐射能激发从给体外层轨道向受体跃迁时，就会产生较强的吸收，这种光谱称为电荷迁移光谱。如 苯酰基取代物在光作用下的异构反应。CROhvCRO- 物质的吸收光谱与测定条件有密切的关系。测定条件（温度、溶剂极性、pH等）不同，吸收光谱的形状、吸收峰的位置、吸收强度等都可能发生变化。1.温度 在室温范围内，温

11、度对吸收光谱的影响不大。 影响紫外-可见吸收光谱的因素2. 溶剂 注意如下几点：（1）同一种物质由于使用的溶剂不同，得到的紫外-可见吸收光谱的峰形和最大吸收位置可能不一样，所以在测定物质的吸收光谱时，一定要注明所使用的溶剂；（2）尽量选用低极性溶剂；（3）能很好地溶解被测物，并且形成的溶液具有良好的化学和光化学稳定性；（4）溶剂在样品的吸收光谱区无明显吸收。3. pH值影响紫外-可见吸收光谱的因素仪器知识及使用仪器基本组成仪器基本组成光源光源单色器单色器样品室样品室检测器检测器显示显示1. 1. 光源光源 在整个紫外光区或可见近红外光谱区可以发射连续光在整个紫外光区或可见近红外光谱区可以发射连

12、续光谱，具有足够的辐射强度、较好的稳定性、较长的使用寿谱，具有足够的辐射强度、较好的稳定性、较长的使用寿命。命。 可见和近红外光区：钨灯作为光源，其辐射波长范围可见和近红外光区：钨灯作为光源，其辐射波长范围在在3203202500 nm2500 nm。 紫外区：氢、氘灯。发射紫外区：氢、氘灯。发射185185400 nm400 nm的连续光谱。的连续光谱。 2.2.单色器单色器将光源发射的复合光分解成单色光并可从中选出一任波长将光源发射的复合光分解成单色光并可从中选出一任波长单色光的光学系统。单色光的光学系统。q入射狭缝：光源的光由此进入单色器；入射狭缝：光源的光由此进入单色器；q准光装置：透

13、镜或返射镜使入射光成为平行光束；准光装置：透镜或返射镜使入射光成为平行光束； q色散元件：将复合光分解成单色光；色散元件：将复合光分解成单色光；棱镜或光栅棱镜或光栅；q聚焦装置：透镜或凹面反射镜，将分光后所得单色光聚聚焦装置：透镜或凹面反射镜，将分光后所得单色光聚焦至出射狭缝；焦至出射狭缝；q出射狭缝。出射狭缝。仪器基本组成仪器基本组成3. 3. 样品室样品室 样品室放置各种类型的吸收池样品室放置各种类型的吸收池（比色皿）和相应的池架附件。吸（比色皿）和相应的池架附件。吸收池主要有石英池和玻璃池两种。收池主要有石英池和玻璃池两种。紫外区须采用石英池，紫外区须采用石英池，可见区一般用玻璃池。可见

14、区一般用玻璃池。5. 5. 结果显示记录系统结果显示记录系统 检流计、数字显示、微机进行仪器自动控制和结果处理检流计、数字显示、微机进行仪器自动控制和结果处理4. 4. 检测器检测器 利用光电效应将透过吸收池的光信号变成可测的电信号，利用光电效应将透过吸收池的光信号变成可测的电信号，常用的有光电池、光电管或光电倍增管。常用的有光电池、光电管或光电倍增管。仪器基本组成仪器基本组成分光光度计的类型分光光度计的类型1.1.单光束单光束简单，价廉，适于在给定波长处测量吸光度或透光度，一般简单，价廉，适于在给定波长处测量吸光度或透光度，一般不能作全波段光谱扫描，要求光源和检测器具有很高的稳定不能作全波段

15、光谱扫描，要求光源和检测器具有很高的稳定性。性。特点：特点：使用时来回拉动吸收池使用时来回拉动吸收池移动误差移动误差对光源要求高对光源要求高比色池配对比色池配对2.2.双光束双光束 自动记录，快速全波段扫描。可消除光源不稳定、检测自动记录，快速全波段扫描。可消除光源不稳定、检测器灵敏度变化等因素的影响，特别适合于结构分析。仪器复器灵敏度变化等因素的影响，特别适合于结构分析。仪器复杂，价格较高。杂，价格较高。特点：特点：不用拉动吸收池，可以减小移动误差不用拉动吸收池，可以减小移动误差对光源要求不高对光源要求不高可以自动扫描吸收光谱可以自动扫描吸收光谱分光光度计的类型分光光度计的类型 3.3.双波

16、长双波长将不同波长的两束单色光将不同波长的两束单色光(1(1、2) 2) 快束交替通过同一吸快束交替通过同一吸收池而后到达检测器。产生交流信号。无需参比池。收池而后到达检测器。产生交流信号。无需参比池。 = =1 12nm2nm。两波长同时扫描即可获得导数光谱。两波长同时扫描即可获得导数光谱。特点：特点：利用吸光度差值定量利用吸光度差值定量消除干扰和吸收池不匹配引起的误差消除干扰和吸收池不匹配引起的误差分光光度计的类型分光光度计的类型仪器设备介绍仪器设备介绍仪器型号：Lambda950生产厂家：美国Perkin Elemer公司技术指标：p波长范围：1753300nm p波长重复性：0.02n

17、mp图象噪音： 0.00300 A p基线平滑度：0.0008 A仪器操作指南仪器准备p打开稳压电源，打开仪器电源(仪器预热稳定15分钟-1小时) p打开电脑，运行软件(Perkin Elemer UV WinLab) 打开软件loginp出现使用者信息，下拉菜单中选择自己的识别代码，点击“OK”进入主页面进入主页面进入主页面新建方法-new method路径：File-New-Method-OK新建方法-new method或者直接：New-Method-OK新建方法-new method出现“New Method Wizard”新建方法-new method选择仪器类别为“High per

18、formance UV/Vis instrument”,点击“next”；选择仪器型号为“Lambda 950”，点击“next”新建方法-new method选择方法类别，通常实验用“scan”，点击“next”；直至“finish”新建方法-new method询问是否立即编辑一个新的方法，点击“Yes”；填入方法名称，如“scan-200-800nm-2nm-A“，点击“OK”，进入新Task工作任务新Task工作任务进入跳转页面扫描模式-scan在”Data Collection”的”Method Settings“中修改”波长区间“、”波长间隔“、”参数模式“扫描模式-scan显示仪

19、器参数设置情况，可以更改，但不推荐更改。扫描模式-scan显示仪器程序设置情况，可以更改，但不推荐更改。扫描模式-scan扫描模式-scan仪器自动校准情况设置扫描模式-scan样品信息栏，填写”Sample ID“要按照统一规范的要求：如”2009101311001-UP120“，”2009101311“为统一的委托单编号，”001“为该委托单第一个样品，”UP120“为样品原始编号扫描模式-scanp点击橘红色 （扫描背景）按钮，出现以下提示框p确定仪器光路中只有背景样品后，点击“确定”p背景扫描过程中，只实时显示波长，没有读数数值扫描模式-scanp点击蓝色 （扫描样品）按钮，出现以下提示框 确定仪器样品池中只有编号为“sample323”样品后，点击“确定” 扫描过程中，波长和读数值都实时显示扫描模式-scanp点击绿色 （设置波长）箭头按钮，出现以下提示框通常用于查看光路是否正常和样品是否正在检测光路中设置为0nm时调出白炽光扫描模式-scanp这是样品扫描过程截图，红色框中按钮只有停止键可用扫描模式