儀器分析課件紫外UV

分光光度法原理與應(yīng)用分光光度法是一種常用的分析方法，應(yīng)用廣泛。該方法利用物質(zhì)對(duì)特定波長(zhǎng)光的吸收特性進(jìn)行定量分析。什么是紫外可見分光光度法定義紫外可見分光光度法是一種利用物質(zhì)對(duì)紫外可見光的選擇性吸收進(jìn)行定量分析的方法。原理基于物質(zhì)對(duì)特定波長(zhǎng)紫外可見光的吸收程度與其濃度成正比的關(guān)系。應(yīng)用廣泛應(yīng)用于化學(xué)、生物、醫(yī)藥、食品、環(huán)境等領(lǐng)域，用于物質(zhì)的定性和定量分析。波長(zhǎng)與光子能量波長(zhǎng)光子能量越長(zhǎng)越低越短越高波長(zhǎng)是指光波在一個(gè)周期內(nèi)傳播的距離。光子能量與波長(zhǎng)成反比關(guān)系。光子能量越高，其波長(zhǎng)越短。原子和分子的電子躍遷1電子躍遷電子吸收能量，躍遷到更高能級(jí)2基態(tài)電子處于最低能級(jí)3激發(fā)態(tài)電子處于較高能級(jí)電子躍遷是指原子或分子中的電子從一個(gè)能級(jí)躍遷到另一個(gè)能級(jí)的過(guò)程。電子躍遷需要吸收特定能量的光子，使其從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)。電子躍遷與吸收光譜物質(zhì)吸收特定波長(zhǎng)的紫外可見光，導(dǎo)致電子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)。電子躍遷產(chǎn)生的吸收光譜，提供物質(zhì)結(jié)構(gòu)和成分信息。貝爾-朗伯定律吸光度與濃度定量分析中，吸光度與物質(zhì)濃度成正比。吸光度與光程吸光度與溶液光程長(zhǎng)度成正比，光程越長(zhǎng)，吸光度越大。光程和濃度貝爾-朗伯定律適用于一定濃度范圍內(nèi)，濃度過(guò)高或過(guò)低，定律不再適用。定量分析的基本原理吸光度與濃度關(guān)系物質(zhì)對(duì)特定波長(zhǎng)光的吸收程度與該物質(zhì)的濃度成正比。標(biāo)準(zhǔn)曲線通過(guò)測(cè)量已知濃度樣品的吸光度，繪制吸光度與濃度關(guān)系曲線。未知樣品分析測(cè)量未知樣品的吸光度，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線確定其濃度。樣品的制備溶液的配制將樣品溶解在合適的溶劑中，并配制成一定濃度的溶液。樣品的過(guò)濾去除樣品中可能存在的雜質(zhì)，例如懸浮顆?；虺恋怼ｓw積的定量使用移液管或移液器準(zhǔn)確地量取樣品溶液的體積。樣品池的準(zhǔn)備將配制好的樣品溶液轉(zhuǎn)移到紫外可見分光光度計(jì)的樣品池中。校正曲線的建立1選擇合適的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)純度高，穩(wěn)定性好，與待測(cè)物質(zhì)性質(zhì)相似2配制標(biāo)準(zhǔn)溶液根據(jù)待測(cè)物質(zhì)的濃度范圍，配制一系列標(biāo)準(zhǔn)溶液3測(cè)量吸光度使用紫外可見分光光度計(jì)，在固定波長(zhǎng)下，測(cè)量不同濃度標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度4繪制校正曲線以吸光度為縱坐標(biāo)，濃度為橫坐標(biāo)，繪制校正曲線，通常為線性關(guān)系校正曲線是定量分析的基礎(chǔ)，通過(guò)校正曲線可以根據(jù)未知樣品的吸光度，推算出其濃度。校正曲線的準(zhǔn)確性直接影響定量分析結(jié)果的可靠性，因此必須嚴(yán)格按照操作規(guī)程進(jìn)行校正曲線的建立。定量分析步驟1選擇合適波長(zhǎng)選擇被測(cè)物質(zhì)最大吸收波長(zhǎng)進(jìn)行測(cè)量，可以獲得最佳靈敏度。2準(zhǔn)備標(biāo)準(zhǔn)溶液配制一系列已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，用來(lái)建立校正曲線。3測(cè)量樣品將樣品溶液放入比色皿，在選定的波長(zhǎng)下測(cè)量吸光度。4使用校正曲線根據(jù)樣品吸光度和校正曲線，確定樣品中被測(cè)物質(zhì)的濃度。儀器的主要組成部件1光源提供紫外可見光，用于照射樣品。常見光源有氘燈和鎢燈。2單色器將光源發(fā)出的多色光分離成單色光，選擇所需波長(zhǎng)的光束照射樣品。3樣品池盛放待測(cè)樣品，使光束穿過(guò)樣品，并測(cè)量光束的透過(guò)率或吸收率。4檢測(cè)器接收透過(guò)樣品的光，并將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。光源氘燈氘燈是紫外可見分光光度計(jì)常用的光源之一。它可以提供從190納米到400納米的連續(xù)紫外光，以及可見光。鎢燈鎢燈是可見光范圍內(nèi)的主要光源。它可以提供從320納米到2500納米的可見光和近紅外光。單色器作用單色器可以從光源發(fā)出多種波長(zhǎng)的光束中選擇單一波長(zhǎng)的光束。類型常用的單色器類型包括棱鏡單色器和光柵單色器。樣品池樣品池類型石英樣品池適用于紫外可見光區(qū)，玻璃樣品池適用于可見光區(qū)，還有微量樣品池、流動(dòng)池等。材料選擇樣品池材料的選擇需考慮光透過(guò)率和耐腐蝕性，如石英樣品池耐酸堿腐蝕，適合大多數(shù)分析。光程光程指的是樣品池中光束穿過(guò)的距離，不同光程的樣品池可用于不同濃度樣品的分析。清潔維護(hù)樣品池需保持清潔，使用后用適當(dāng)?shù)娜軇┣逑?，并定期檢查是否有損壞。檢測(cè)器光電倍增管光電倍增管是一種對(duì)紫外可見光敏感的電子元件，它將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，并將其放大到可測(cè)量的范圍。光電二極管光電二極管也是一種將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的器件，它主要用于測(cè)量低強(qiáng)度紫外可見光。光譜儀一些儀器使用光譜儀來(lái)檢測(cè)和分析光信號(hào)，它可以提供更詳細(xì)的光譜信息，用于更精確的定量分析。信號(hào)處理系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集和轉(zhuǎn)換將檢測(cè)器接收到的信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并進(jìn)行放大和濾波處理。數(shù)據(jù)分析和顯示通過(guò)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、分析和可視化，例如繪制光譜圖、計(jì)算濃度等。影響吸收光譜的因素11.溶劑效應(yīng)溶劑的極性會(huì)影響物質(zhì)的電子躍遷，進(jìn)而影響其吸收光譜。22.pH效應(yīng)溶液的酸堿度會(huì)影響物質(zhì)的解離狀態(tài)，進(jìn)而影響其吸收光譜。33.離子強(qiáng)度效應(yīng)溶液中的離子強(qiáng)度會(huì)影響物質(zhì)的解離平衡，進(jìn)而影響其吸收光譜。44.雜質(zhì)效應(yīng)樣品中的雜質(zhì)會(huì)干擾物質(zhì)的吸收光譜，導(dǎo)致結(jié)果偏差。溶劑效應(yīng)溶劑極性溶劑極性影響物質(zhì)的吸收光譜。極性溶劑會(huì)導(dǎo)致吸收峰的紅移。溶劑性質(zhì)溶劑的折射率和粘度也會(huì)影響吸收光譜。高折射率和粘度可能導(dǎo)致吸收峰的藍(lán)移。溶劑純度溶劑的純度非常重要。雜質(zhì)的存在會(huì)導(dǎo)致吸收光譜的偏差。pH效應(yīng)1溶液酸堿性溶液的pH值會(huì)影響物質(zhì)的解離狀態(tài)和吸光度。2電離平衡不同的pH值會(huì)導(dǎo)致物質(zhì)的電離平衡發(fā)生變化，從而改變其紫外可見吸收光譜。3吸光度不同的電離狀態(tài)對(duì)應(yīng)不同的吸光度，因此需要控制溶液的pH值來(lái)保證測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。離子強(qiáng)度效應(yīng)影響因素溶液中離子強(qiáng)度會(huì)影響紫外可見分光光度法的測(cè)量結(jié)果。離子強(qiáng)度越高，溶液的極性越強(qiáng)，導(dǎo)致分析物的吸收峰發(fā)生紅移。解決方法通過(guò)控制溶液的離子強(qiáng)度來(lái)保持穩(wěn)定的測(cè)量環(huán)境。使用高離子強(qiáng)度的緩沖溶液可以抑制離子強(qiáng)度變化的影響。雜質(zhì)效應(yīng)樣品純度雜質(zhì)會(huì)吸收紫外可見光，影響目標(biāo)物質(zhì)的吸收，導(dǎo)致結(jié)果偏差。干擾物質(zhì)某些雜質(zhì)與目標(biāo)物質(zhì)有類似的光譜特征，干擾測(cè)量結(jié)果?；瘜W(xué)反應(yīng)雜質(zhì)可能與目標(biāo)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，改變其吸收性質(zhì)。應(yīng)用實(shí)例1：藥物分析紫外可見分光光度法廣泛應(yīng)用于藥物分析。例如，可用于測(cè)定藥物的含量、純度和溶解度。通過(guò)分析藥物的紫外可見吸收光譜，可以鑒別藥物的結(jié)構(gòu)和成分，并對(duì)藥物的質(zhì)量進(jìn)行控制。應(yīng)用實(shí)例2：食品安全檢測(cè)紫外可見分光光度法可用于檢測(cè)食品中的添加劑、農(nóng)藥殘留、獸藥殘留、重金屬等，保證食品安全。例如，可檢測(cè)食品中是否含有非法添加的色素、防腐劑、甜味劑等，保證食品的安全性。還可以檢測(cè)食品中是否含有農(nóng)藥殘留，例如甲胺磷、敵敵畏等，確保食品的質(zhì)量安全。應(yīng)用實(shí)例3：環(huán)境污染檢測(cè)紫外可見分光光度法可用于檢測(cè)水體、土壤和空氣中的污染物。例如，可以通過(guò)測(cè)定水中重金屬離子的含量來(lái)評(píng)估水質(zhì)。此外，還可以利用該方法檢測(cè)土壤中的農(nóng)藥殘留，以及空氣中的二氧化硫、臭氧等污染物。應(yīng)用實(shí)例4：生物大分子分析紫外可見分光光度法可用于分析蛋白質(zhì)、核酸等生物大分子的濃度和純度。該方法可用于蛋白質(zhì)定量分析、核酸純度檢測(cè)、酶活性測(cè)定等。例如，蛋白質(zhì)在280nm處有最大吸收，核酸在260nm處有最大吸收。未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)高靈敏度和高精度隨著納米技術(shù)和微流控技術(shù)的應(yīng)用，儀器靈敏度和精度將進(jìn)一步提高。自動(dòng)化和智能化儀器將更加智能化，可以自動(dòng)完成樣品制備、分析和數(shù)據(jù)處理。與其他技術(shù)的結(jié)合與其他分析技術(shù)，如色譜、質(zhì)譜等結(jié)合，實(shí)現(xiàn)更全面的分析。紫外可見分光光度法的優(yōu)勢(shì)操作簡(jiǎn)單無(wú)需復(fù)雜的樣品前處理，操作簡(jiǎn)便易行，易于掌握。靈敏度高檢測(cè)限低，可用于痕量物質(zhì)的分析，滿足多種分析需求。應(yīng)用廣泛可用于藥物分析、食品安全檢測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、生物大分子分析等領(lǐng)域。成本低廉儀器價(jià)格相對(duì)低廉，維護(hù)成本低，適合多種實(shí)驗(yàn)室使用。紫外可見分光光度法的局限性靈敏度有限對(duì)于濃度極低的物質(zhì)，紫外可見分光光度法可能無(wú)法提供足夠的靈敏度。干擾物質(zhì)影響樣品中其他成分可能會(huì)干擾目標(biāo)物質(zhì)的吸收，影響分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。方法選擇性不足某些物質(zhì)在紫外可見光譜區(qū)沒有特征吸收峰，無(wú)法通過(guò)該方法進(jìn)行分析。儀器維護(hù)與保養(yǎng)定期清潔保持儀器清潔，避免灰塵、污垢和化學(xué)物質(zhì)污染。定期校準(zhǔn)定期使用標(biāo)準(zhǔn)品校準(zhǔn)儀器，確保其準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。定期檢查檢查燈源、光路、檢測(cè)器等部件，確保正常工作。妥善保管使用后將儀器置于干燥通風(fēng)的環(huán)境中，避免潮濕和腐蝕。實(shí)驗(yàn)安全注意