紫外可見(jiàn)吸收光譜儀的基本原理介紹

　　利用紫外-可見(jiàn)吸收光譜來(lái)進(jìn)行定量分析由來(lái)已久，可追溯到古代，公元60年古希臘已經(jīng)知道利用五味子浸液來(lái)估計醋中鐵的含量，這一古老的方法由于最初是運用人眼來(lái)進(jìn)行檢測，所以又稱(chēng)比色法。到了16、17世紀，相關(guān)分析理論開(kāi)始蓬勃發(fā)展，1852年，比爾(Beer)參考了布給爾(Bouguer)1729年和朗伯(Lambert)在1760年所發(fā)表的文章，提出了分光光度的基本定律，即液層厚度相等時(shí)，顏色的強度與呈色溶液的濃度成比例，從而奠定了分光光度法的理論基礎，這就是著(zhù)名的朗伯-比爾定律。

　　儀器形成

　　吸光光度法也稱(chēng)做分光光度法，但是分光光度法的概念有些含糊，分光光度是指儀器的功能，即儀器進(jìn)行分光并用光度法測定，這類(lèi)儀器包括了分光光度計與原子吸收光譜儀(AAS)。吸光光度法的本質(zhì)是光的吸收，因此稱(chēng)吸光光度法比較合理，當然，稱(chēng)分子吸光光度法是最確切的。

　　紫外-可見(jiàn)吸收光譜是物質(zhì)中分子吸收200-800nm光譜區內的光而產(chǎn)生的。這種分子吸收光譜產(chǎn)生于價(jià)電子和分子軌道上的電子在電子能級躍遷(原子或分子中的電子，總是處在某一種運動(dòng)狀態(tài)之中。每一種狀態(tài)都具有一定的能量，屬于一定的能級。這些電子由于各種原因(如受光、熱、電的激發(fā))而從一個(gè)能級轉到另一個(gè)能級，稱(chēng)為躍遷。)當這些電子吸收了外來(lái)輻射的能量就從一個(gè)能量較低的能級躍遷到一個(gè)能量較高的能級。因此，每一躍遷都對應著(zhù)吸收一定的能量輻射。具有不同分子結構的各種物質(zhì)，有對電磁輻射顯示選擇吸收的特性。吸光光度法就是基于這種物質(zhì)對電磁輻射的選擇性吸收的特性而建立起來(lái)的，它屬于分子吸收光譜。躍遷所吸收的能量符合波爾條件：

　　應用范圍

　　紫外-可見(jiàn)分光光度計可用于物質(zhì)的定量分析、結構分析和定量分析。而且還能測定某些化合物的物理化學(xué)參數，如摩爾質(zhì)量、配合物的配合比例和穩定常熟、酸堿電離常數等。

　　1.定性分析

　　緊外-可見(jiàn)分光光度法對無(wú)機元素的定性分析應用較少，無(wú)機元素的定性分析可用原子發(fā)射光譜法或化學(xué)分析的方法。在有機化合物的定性鑒定和結構分析中，由于紫外-可見(jiàn)光譜較簡(jiǎn)單，特征性不強，因此該法的應用也有一定的局限性。但是它適用于不飽和有機化合物。尤其是共軛體系的鑒定，以此推斷未知物的骨架結構。此外，可配合紅外光譜、核磁共振波譜法和質(zhì)譜法進(jìn)行定性鑒定和結構分析，因此它仍不失為是一種有用的輔助方法。

　　一般有兩種定性分析方法，比較吸收光譜曲線(xiàn)和用經(jīng)驗規則計算最大吸收波長(cháng)λmax，然后與實(shí)測值進(jìn)行比較。

　　2.結構分析

　　結構分析可用來(lái)確定化合物的構型和構象。如辨別順?lè )串悩嬻w和互變異構體。

　　3.定量分析

　　紫外-可見(jiàn)分光光度定量分析的依據是Lambert-Beer定律，即在一定波長(cháng)處被測定物質(zhì)的吸光度與它的溶度呈線(xiàn)性關(guān)系。應此，通過(guò)測定溶液對一定波長(cháng)入射光的吸光度可求出該物質(zhì)在溶液中的濃度和含量。種常用的測定方法有：?jiǎn)谓M分定量法、多組分定量法、雙波長(cháng)法、示差分光光度法和導數光譜法等。

　　4.配合物組成及其穩定常數的測定

　　測量配合物組成的常用方法有兩種：摩爾比法(又稱(chēng)飽和法)和等摩爾連續變化法(又稱(chēng)Job法)。

　　5.酸堿離解常數的測定

　　光度法是測定分析化學(xué)中應用的指示劑或顯色劑離解常數的常用方法，該法特別適用于溶解度較小的弱酸或弱堿。

　　分類(lèi)

　　紫外-可見(jiàn)分光光度計的類(lèi)型很多，但可歸納為三種類(lèi)型：?jiǎn)喂馐�分光光度計、雙光束分光光度計和雙波長(cháng)分光光度計。

　　單光束分光光度計

　　其光路示意圖如前圖(紫外-可見(jiàn)分光光度計的基本結構圖)所示，經(jīng)單色器分光后的一束平行光，輪流通過(guò)參比溶液和樣品溶掖，以進(jìn)行吸光度的測定。這種類(lèi)型的分光光度計結構簡(jiǎn)單，操作方便，維修容易，適用于常規分析。國產(chǎn)722型，751型、724型、英國SP500型以及BackmanDU-8型等均屬于此類(lèi)光度計。

　　雙光束分光光度計

　　其光路示意如下圖所示，經(jīng)單色器分光后經(jīng)反射鏡(M1)分解為弧度相等的兩束光，一束通過(guò)參比池，另一束通過(guò)樣品池。光度計能自動(dòng)比較兩束光的強度，此比值即為試樣的透射比，經(jīng)對數變換將它轉換成吸光度并作為波長(cháng)的函數記錄下來(lái)。雙光束分光光度計一般都能自動(dòng)記錄吸收光譜曲線(xiàn)。由于兩束光同時(shí)分別通過(guò)參比池和樣品他，還能自動(dòng)消除光源強度變化所引起的誤差。這類(lèi)儀器有國產(chǎn)710型、730型和740型，日立220系列，島津-210，英國UNICAMSP-700等等。

　　雙波長(cháng)分光光度計

　　其基本光路如下圖所示。由同一光源發(fā)出的光被分成兩束，分別經(jīng)過(guò)兩個(gè)單色器，得到兩束不同波長(cháng)的單色光;再利用切光器使兩束光以一定的頻率交替照射同一吸收池，然后經(jīng)過(guò)光電倍增管和電子控制系統，最后由顯示器顯示出兩個(gè)波長(cháng)處的吸光度差值ΔA(ΔA=A1-A2)。

　　雙波長(cháng)分光光度計的優(yōu)點(diǎn)：對于多組分混合物、混濁試樣(如生物組織液)的分析，以及存在背景于擾或共存組分吸收干擾的情況下，利用雙波長(cháng)分光光度法，往往能提高方法的靈敏度和選擇性。利用雙波長(cháng)分光光度計，能獲得導數光譜。通過(guò)光學(xué)系統轉換，使雙波長(cháng)分光光度計能很方便地轉化為單波長(cháng)工作方式。如果能在兩波長(cháng)處分別記錄吸光度隨時(shí)間變化的曲線(xiàn)，還能進(jìn)行化學(xué)反應動(dòng)力學(xué)研究。