紫外可见分光光度技术

1、紫外紫外-可见分光光度技术可见分光光度技术设备设备可移动机械狭缝型分光光度计可移动机械狭缝型分光光度计二级管阵列型分光光度计二级管阵列型分光光度计可移动机械狭缝型分光光度计可移动机械狭缝型分光光度计光源光源单色器单色器检测器检测器光源光源紫外光区（紫外光区（180-400nm180-400nm）用氘灯）用氘灯400nm400nm以上的可见光区用钨灯以上的可见光区用钨灯市场上也有采用卤素灯的产品市场上也有采用卤素灯的产品单色器单色器从混合光获得单色光的光学元件从混合光获得单色光的光学元件通常用棱镜或衍射光栅作为光的色散元通常用棱镜或衍射光栅作为光的色散元件件然后通过狭缝结构获得波长范围尽可能然后

2、通过狭缝结构获得波长范围尽可能狭窄（如约狭窄（如约1nm1nm）的单色光束）的单色光束通过狭缝结构的移动可以选择不同波长通过狭缝结构的移动可以选择不同波长的单色光的单色光检测器检测器接受单色透射光的元件接受单色透射光的元件由光电倍增管构成由光电倍增管构成它可以接受光信号，并将透射光的强度它可以接受光信号，并将透射光的强度转换成电信号。转换成电信号。模拟信号（模拟信号（Analog signalAnalog signal）数字信号（数字信号（Digital signalDigital signal）以透射光强度的变化作为波长的函数得以透射光强度的变化作为波长的函数得到的平面图既吸收光谱，或称扫描

3、图。到的平面图既吸收光谱，或称扫描图。双光束型分光光度计双光束型分光光度计其光源产生的两束光同时通过样品池与其光源产生的两束光同时通过样品池与参比池参比池这两个透射光束之间强度的差别则反映这两个透射光束之间强度的差别则反映了样品吸收光的强度。了样品吸收光的强度。单光束分光光度计单光束分光光度计单一光束通过样品池。单一光束通过样品池。如果用这种仪器进行定量分析，在将样如果用这种仪器进行定量分析，在将样品池放入光束中读出其吸收值之前，必品池放入光束中读出其吸收值之前，必须将只含溶剂的参比池放入光束中，通须将只含溶剂的参比池放入光束中，通过调整使其光吸收值为零来进行校准。过调整使其光吸收值为零来进行

4、校准。结构结构光源光源狭缝狭缝棱镜棱镜狭缝狭缝样品池样品池入射光入射光透射光透射光光电倍增管光电倍增管信号记录信号记录 光源光源 狭缝狭缝 棱镜棱镜 狭缝狭缝 样品池样品池 入射光入射光 透射光透射光 光电倍增管光电倍增管 二级管阵列型分光光度计二级管阵列型分光光度计 一种依靠光电二级管阵列一种依靠光电二级管阵列（Photodiode Array，PDA）采）采集光信号的分光光度计。集光信号的分光光度计。工作原理工作原理光源整个光谱范围的光全部穿过样品光源整个光谱范围的光全部穿过样品然后将透射光色散然后将透射光色散经过色散的全波长的光同时落在光电二级管经过色散的全波长的光同时落在光电二级管阵列

5、上阵列上任何非常狭窄的波带被置于适当位置上的各任何非常狭窄的波带被置于适当位置上的各个二级管接受，并转换成电信号。个二级管接受，并转换成电信号。同时收集所有光电二极管输出的信号同时收集所有光电二极管输出的信号可在非常短的时间（微秒）内记录样品的全可在非常短的时间（微秒）内记录样品的全波程吸收光谱。波程吸收光谱。意义意义PDA的出现是对紫外的出现是对紫外可见吸收光谱可见吸收光谱技术来说，是一个革命性的突破。技术来说，是一个革命性的突破。它最突出的优点是可以迅速提供被检它最突出的优点是可以迅速提供被检测组分在一定波长范围内的扫描图。测组分在一定波长范围内的扫描图。结构结构光源光源狭缝狭缝棱镜棱镜样

6、品池样品池入射光入射光透射光透射光光电二极管阵列光电二极管阵列 光源光源 狭缝狭缝 棱镜棱镜 样品池样品池 入射光入射光 透射光透射光 光电二极管阵列光电二极管阵列 仪器参数仪器参数波长范围波长范围带宽带宽量程量程基线漂移基线漂移仪器的校正仪器的校正光源光源波长波长吸光度吸光度比色杯比色杯光源校正光源校正发射能量的降低发射能量的降低狭缝的调节狭缝的调节单色性单色性波长的校正波长的校正紫外光区紫外光区无水乙醇：无水乙醇：229.2nm233.9nm 238.9nm 243.3nm 248.5nm 260.6nm 268.4nm吸光度的校正吸光度的校正确定化合物确定化合物确定浓度确定浓度不同波长不

7、同波长不同吸光度不同吸光度比色杯的校正比色杯的校正不同杯的比较不同杯的比较测量条件的选择测量条件的选择波长波长狭缝狭缝量程量程定性分析定性分析光谱特征光谱特征最大吸收峰最大吸收峰峰形峰形细微结构细微结构定性结论定性结论归纳推理归纳推理-0.100.100.300.500.700.90250300350400450500550Wavelength nmResponse V0IIIII化合物纯度的鉴定化合物纯度的鉴定类胡萝卜素顺式异构体类胡萝卜素顺式异构体-0.100.100.300.500.700.901.102622823023223423623824024224424624825025225

8、42Wavelength nmRelative response15Z-beta-caroteneall-E-beta-carotene结构推断结构推断原子吸收光谱原子吸收光谱E原子原子=E电子电子电子跃迁电子跃迁=能量吸收能量吸收原子吸收光谱原子吸收光谱分子吸收光谱分子吸收光谱E分子分子=E电子电子+ E震动震动+E转动转动分子能及跃迁分子能及跃迁=能量吸收能量吸收分子吸收光谱分子吸收光谱分子吸收光谱分子吸收光谱电子吸收光谱电子吸收光谱紫外紫外可见可见震动吸收光谱震动吸收光谱红外红外转动吸收光谱转动吸收光谱远红外远红外电子吸收光谱（电子吸收光谱（UV-VIS）分子的外层电子跃迁造成分子的外层

9、电子跃迁造成的吸收光谱的吸收光谱成键电子成键电子非键电子非键电子反键电子（能级最高）反键电子（能级最高）分子的外层电子跃迁分子的外层电子跃迁s s（sigma）-s-s* *n-s-s* *n-p-p* *p-pp-p* *s-ss-s* *跃迁跃迁s s* *反键轨道反键轨道 200200nm真空紫外区真空紫外区饱和烷烃饱和烷烃甲烷：甲烷：125125nm乙烷：乙烷：135135nmn-s-s* *跃迁跃迁n-电子：非键轨道电子电子：非键轨道电子=孤对电子孤对电子跃迁能跃迁能 s-ss-s* *跃迁能跃迁能150-250150-250nm摩尔吸光系数：摩尔吸光系数：100-300100-30

10、0饱和烃类饱和烃类n-p-p* *和和p-pp-p* *跃迁跃迁n电子和电子和 p p电子比较容易激发电子比较容易激发 200200nm不饱和官能团不饱和官能团含有含有p p键键- -生色团生色团n-p-p* *跃迁：摩尔吸光系数跃迁：摩尔吸光系数=10-100=10-100p-pp-p* *跃迁：摩尔吸光系数跃迁：摩尔吸光系数=1000-=1000-1000010000单个单个不饱和官能团：不饱和官能团：摩尔吸光系数摩尔吸光系数=104=104n-p-p* *和和p-pp-p* *跃迁跃迁溶剂极性增加：溶剂极性增加：n-p-p* *跃迁：紫移跃迁：紫移p-pp-p* *跃迁：红移跃迁：红移定

11、量分析定量分析根据根据Beer-Lambert定律，样品液定律，样品液(y毫升毫升)中样品的量中样品的量x 毫克能由下列公毫克能由下列公式计算：式计算：x=(Ay1000)/(A1%1cm100) A1%cm的定义为在的定义为在1厘米光程长的比厘米光程长的比色杯中色杯中1%（W/V）浓度溶质的理）浓度溶质的理论吸收值。论吸收值。 定量分析定量分析比色比色内标内标外标外标标准曲线标准曲线外界条件对光谱的影响外界条件对光谱的影响溶剂环境的影响溶剂环境的影响温度的影响温度的影响存在状态的影响存在状态的影响游离态游离态复合态复合态溶剂环境溶剂环境分子能级跃迁的能量与溶剂的折射分子能级跃迁的能量与溶剂的

12、折射率有关率有关当溶剂的折射率增加时，光谱会发当溶剂的折射率增加时，光谱会发生红移。生红移。当溶剂的折射率降低时，光谱会发当溶剂的折射率降低时，光谱会发生紫移。生紫移。类胡萝卜素在不同溶剂中的类胡萝卜素在不同溶剂中的max值值溶剂 红移 (nm) hexane light petroleum ethanol diethyl ether acetonitrile acetone chloroform dichloroform benzene toluene pyridine carbon disulphide 0 0 0 0 0 2-6 10-20 10-20 18-24 18-24 18-24

13、 30-40 水的影响水的影响当含水量达到当含水量达到3050%时，类胡萝卜素的时，类胡萝卜素的光谱会出现一个新的强吸收峰，而通常的光谱会出现一个新的强吸收峰，而通常的主吸收带的强度会减弱。主吸收带的强度会减弱。新峰的位置通常在紫外区新峰的位置通常在紫外区番茄红素：番茄红素：354nm叶黄素：叶黄素：370nm玉米黄素：玉米黄素：380nm这个峰通常相当窄，并且无精细结构。这个峰通常相当窄，并且无精细结构。温度的影响温度的影响在低温下，分子的紫外可见光谱形在低温下，分子的紫外可见光谱形状可能会发生根本性变化。状可能会发生根本性变化。10-40nm的红移的红移光谱精细结构的改变光谱精细结构的改变通常还会伴随有新的吸收带出现。通常