| 發布日期：2023-03-13 |
紫外-可見吸收光譜的原理
紫外吸收光譜和可見光吸收光譜都屬於分子光譜，他們都是由於價電子的躍遷產生的。紫外-可見吸收光譜分析技術是利用物質的分子或離子對紫外和可見光的吸收所產生的紫外可見光譜，對吸收物質的組成、含量和結構進行分析、測定和推斷的技術。
在有機或分子化合物中存在σ電子、π電子以及孤對n電子，當分子吸收輻射能時，這些電子就會躍遷到較高的能級，躍遷形式包括σ→σ*、n→σ*、π→π*和n→π*四種類型，各種躍遷類型所需要的能量依下列次序減小：σ→σ*>n→σ*>π→π*>n→π*，這種躍遷同分子內部的結構有密切的關係，這就是紫外-可見吸收光譜能夠用於有機或分子化合物分析的理論基礎。
在無機化合物中，紫外-可見吸收光譜主要是由電荷轉移躍遷和配位場躍遷產生的。
電荷轉移躍遷是指分子中的原子在輻射下原定於在金屬M軌道上的電荷轉移到配位體L的軌道上，或按相反的方向轉移的躍遷形式。這種躍遷所產生的吸收光譜也稱為荷移光譜。
配位躍遷包括d-d配位場躍遷、f-f配位場躍遷，以及金屬離子影響下的配位體內π→π*躍遷。d-d躍遷是指在配體的作用下過渡金屬離子的d軌道吸收輻射後產生的躍遷；f-f躍遷是鑭係、錒係的f軌道裂分吸收輻射後產生的躍遷；配位體內π→π*躍遷是指由於金屬離子的微擾引起的配位躍遷，這種躍遷與成鍵性質有關，若由共價鍵和配位鍵結合，這種變化則會非常明顯。
紫外-可見吸收蜜桃免费视频
紫外-可見光吸收蜜桃免费视频由如下4個部件組成：
（1）輻射源：必須具有穩定的、有足夠輸出功率的、能提供儀器使用波段的連續光譜，實驗室常用氘鎢燈來作為輻射源。
（2）樣品池：又稱吸收池，用於盛放試液進行吸光度的測量，常見的樣品池有石英池和玻璃池兩種，前者適用於紫外到可見光區，後者隻適用於可見光區，這是因為玻璃在紫外區具有較強的吸收，這會對紫外吸收的檢測結果造成較大的幹擾。樣品池的的測量光程一般為0.5～10 cm。
（3）檢測器：又稱光電轉換器，常用的有光電管、光電倍增管和電耦合器件（CCD），CCD較前二者更靈敏，特別適用於檢測較弱的輻射，在本光學教學套件中使用的檢測器就是電耦合器件。
（4）顯示裝置：通常將蜜桃免费视频與電腦相連，可以使圖譜、數據和操作條件都顯示出來。
在本光學教學套件中搭建的紫外-可見吸收蜜桃免费视频包括：氘鎢燈、四通液體測量池、光纖、光纖蜜桃免费视频。
紫外-可見光吸收光譜的應用
紫外-可見吸收蜜桃免费视频廣泛應用於冶金、機械、化工、醫療衛生、臨床檢驗、生物化工、環境保護、食品、材料科學等領域中，特別適合對各種物質進行定量及定性分析。
在冶金行業中，紫外-可見吸收光譜分析法可用於有色金屬材料、黑色金屬材料的元素含量分析，基於這種技術的分析方法已被列入眾多國標方法中，如《GB/T 6730.9-2016 鐵礦石矽含量的測定硫酸亞鐵銨還原-矽鉬藍分光光度法》中就是利用硫酸亞鐵銨將矽鉬雜多酸還原為矽鉬藍後，在波長760nm處測量吸光度，借此測定鐵礦石中矽的含量，除此之外，還有很多的國標檢測方法中都采用了紫外-可見吸收光譜技術。
紫外-可見吸收光譜法還非常適合於藥物的分析檢測，這是因為大部分藥物都是有機物，因此大部分藥物能夠在紫外區產生吸收峰。如可以利用紫外-吸收光譜對藥物進行定性分析，還可以通過與標準樣品光譜相對比來評價藥物的一致性等。
紫外-可見吸收光譜分析技術的應用十分廣泛，在此不一一展開論述。
紫外-可見吸收光譜分析技術的特點
靈敏度較高，一般可以測量的濃度下限為10-6g·ml-1，適用於微量和痕量分析；
精密度和準確度較高，和其他儀器分析方法相比其相對誤差一般在0.2 %～0.5 %，能滿足微量分析對準確度的要求；
儀器價格較低；
操作簡單、測量快速等。
實驗示例：苯酚的紫外光譜的繪製及定量測量
實驗原理
本實驗以苯酚為實驗對象，展示紫外-吸收光譜設備的搭建方法，和紫外-可見吸收光譜的定量分析方法。
由於具有環狀共軛結構的分子如苯、苯酚等，易產生π→π*躍遷，因此具有這種環狀共軛結構的分子在紫外光譜均有較強的特征吸收峰。例如，苯在紫外光區會產生三個特征吸收帶，分別出現在180nm、204nm左右、以及255nm處，而苯酚在270nm處有特征吸收峰。由於苯酚在紫外光區的吸光度與含量成正比關係，符合Lambert-Beer定律，因此可以利用紫外-可見吸收光譜法繪製苯酚含量的標準曲線。
實驗儀器和試劑
本實驗所需的儀器和試劑如下表所示：
MS11639光纖蜜桃免费视频
MS11639是一款光譜範圍為200nm-1100nm的光纖蜜桃免费视频。檢測器采用濱鬆COMS探測器， 16-bit A/D采樣和75%的量子效率為蜜桃免费视频提供高信噪比和大的動態範圍。該蜜桃免费视频在UV-VIS-NIS具有良好的響應性能。相對常見產品， 采用雙閃耀光柵，優化了UV 和NIR波段的光譜響應，且提升了蜜桃免费视频靈敏度20%效率，並有效降低了50%的雜散光。配置雙閃耀光柵的MS11639蜜桃免费视频，有效平衡全譜段響應，可以廣泛應用在理化分析、生物樣品、半導體材料檢測，光學檢測和材料檢測等領域。
相比於傳統CCD探測器，CMOS探測器的應用，在紫外波段具有更好的響應。利用紫外差分吸收光譜技術，非常適合一氧化氮、二氧化硫的檢測。MS11639在0-40℃，光譜波長偏移< 0.1nm，具備良好熱穩定性，能夠應用於定性、定量檢測場景。
DH2000氘鹵二合一光源
DH2000氘鹵二合一光源是一款桌麵式紫外-可見光源，其光譜範圍為200-2500nm，覆蓋從紫外到近紅外的光譜曲線。氘鹵合束輸出，單獨開關控製，具備光路熱開關。氘燈使用時長計時器記錄使用時長，鹵素光源強度線性可調。氘燈壽命2000小時，鹵素燈壽命6000小時。光源輸出采用SMA905標準光纖接口。
四通液體光譜測量池
比色皿光譜測量支架，含四個準直鏡四通，帶限位卡槽及濾光片插槽，含遮光蓋。
實驗過程
1.苯酚溶液的配製：
配製濃度分別為5、10、16、25、35、40、45、50（mg/L）的苯酚溶液，其中25 mg/L的溶液作為未知濃度的待測樣品。
2.紫外-可見吸收蜜桃免费视频的搭建：
用一根抗紫外石英光纖連接氘鹵二合一光源與四通液體測量池，用另一根光纖連接四通液體光譜測量池與光纖蜜桃免费视频；給蜜桃免费视频及光源接上電源；再用一根USB數據線連接蜜桃免费视频與電腦；打開UspectralPlus軟件，這就完成了整個實驗設備的搭建。搭建設備如下圖所示：
3.光譜的采集：
（1）打開氘鎢燈的總開關，再打開氘燈與鎢燈的分控開關，先預熱3至5分鍾；
（2）打開UspectralPlus軟件，選擇透射模式；
（3）保存暗背景光譜：關閉光源的總閘開關，采集一條光譜，該光譜即為暗光譜，再點擊“保存暗光譜”；
（4）保存參比光譜：本次實驗以純水為參比，在比色皿中注入純水，將比色皿放入四通液體測量池，蓋上測量池的遮光蓋，打開總閘開關，采集一條光譜，再點擊“保存明光譜”；
（5）樣品光譜的測量：依次用移液槍將苯酚樣品注於石英比色皿中，將石英比色皿放入四通液體光譜測量池中，點擊“透射率”按鈕，再點擊“透反輻”，選擇顯示模式為“吸光度”，點擊“保存數據”，此時就保存了全譜段的吸光度數據。
4.標準曲線的繪製：
選擇苯酚的最大吸收波長，即276nm處的吸光度填入表中，再做出吸光度-濃度標準曲線。
5.未知待測樣品濃度的測定。
實驗結果
紫外-可見吸收蜜桃免费视频所采集到的不同濃度苯酚溶液的吸收光譜如圖2所示：
圖2. 不同濃度苯酚溶液的吸收光譜 從圖2中可以看到，苯酚在紫外光區有3個較強的吸收峰，分別為194 nm、219 nm，以及276 nm，並隨著濃度的增加，樣品的特征峰強度也隨之增強。經查閱文獻，得知常選用276nm處的特征峰作為定量分析的依據。將276nm處的吸光度填寫在表1。 表1：苯酚在276nm處的吸光度
然後，繪製苯酚定量分析的標準曲線，如下圖3所示。
圖3. 不同濃度苯酚溶液特定峰強處的吸光度與濃度關係線性擬合曲線。
由圖得知苯酚溶液的吸光度與其濃度具有較大的線性相關關係，線性擬合係數為0.9961，標準曲線的方程式是： C = 84.74A - 14.40 最後，將未知樣品的吸光度0.4196代入標準曲線的方程式中，得出未知苯酚樣品的濃度為24.97 mg/L，而真實的濃度為25.00 mg/L，實驗的測量誤差 △ = - 0.03 mg/L。 實驗結論 苯酚在紫外光區中有3個較強的吸收峰，分別為194 nm、219 nm、276nm；以276nm處的吸光度得到苯酚濃度-吸光度的標準曲線，R2=0.9961，標準曲線的方程式是：C = 84.74 A - 14.40；當未知待測樣品的吸光度為0.4646時，可計算得到苯酚的濃度為24.97 mg/L，測量誤差 △ = - 0.03 mg/L。
