分光光度法是指利用分光光度计的分析方法,具有灵敏、准确、快速、选择性好的特点 。
通常被测样品溶液浓度下限可达10-6~10-5mol/L,适用于食品中微量成分(如肉制品中的亚硫酸盐、糖果中的二氧化硫等)的测定 。).
一.原则
1.1物质对光的选择性吸收当光束照射到物质上时,光与物质相互作用,产生反射、散射、吸收或透射 。如果被照射的溶液是均匀的,光的散射可以忽略 。1.1.1溶液颜色的产生当一束白光通过有色溶液时,一部分波长的光被溶液吸收,另一部分通过溶液 。透射或反射的光线刺激人眼使人感受到颜色的存在 。人能感觉到的光定义为可见光 。在可见光区,不同波长的光呈现不同的颜色,因此溶液的颜色由透射光的波长决定 。透射的光和吸收的光可以形成白光,所以叫做互补色,两种颜色是互补色 。
1.1.2光吸收的本质当一束光照射物质或其溶液时,组成物质的分子、原子或离子与光子“碰撞”,光子的能量转移到分子、原子或离子上 。正是这些粒子从最低能态(基态)跃迁到较高能态(激发态) 。这种作用叫做物质对光的吸收 。受激粒子在大约10-8s后返回基态,并以热或荧光的形式释放能量 。分子、原子或离子具有不连续的量子化能级,只有当被照射光子的能量hυ等于被照射物质粒子基态和激发态的能量之差时,才能发生吸收 。不同的物质粒子由于结构不同,量子化能级不同,基态和激发态的能量差也不同 。所以物质对光的吸收是有选择性的 。
1.1.3吸收曲线吸收曲线又称吸收光谱,描述了一种物质对不同波长的光的吸收能力 。不同波长的光透过固定浓度和厚度的有色溶液,测量有色溶液在每个波长的吸收程度(即吸光度) 。然后以波长为横坐标,吸光度为纵坐标,画出的曲线就是吸收曲线 。对于不同浓度的同一物质,吸收峰附近的吸光度随着浓度的增加而增加,但最大吸收波长不变 。如果在最大吸收波长处测量吸光度,则灵敏度最高 。因此,吸收曲线是分光光度法中选择测定波长的重要依据 。
1.2光吸收的基本定律,即朗伯-比尔定律:当平行单色光通过液层厚度为B的有色溶液时,溶质吸收光能,光强会减弱 。溶液浓度越大,液层厚度越大,入射光越强,光被吸收越多,光强减弱越明显 。这一规律是紫外-可见分光光度法和其他吸收分光光度法定量分析的基础 。它是通过实验观察得到的,不仅适用于溶液,也适用于其他均匀的、非散射的吸光物质 。
A=lg(I/I0)=εbc
A-吸光度;
0-入射光强度,CD;
I-透射光强度,CD;
ε-吸收系数,l/(mol÷cm);
——液层厚度(光程长度),厘米;
c——有色溶液的浓度,mol/L..其物理意义是,当一束平行的单色光通过单一均匀无散射的吸光物质溶液时,溶液的吸光度与溶液浓度和液层厚度的乘积成正比 。其中ε是吸光物质在特定波长和溶剂下的特征常数,数值上等于吸光物质在1cm光路中浓度为1mol/L时的吸光度 。
ε是吸光物质吸光能力的量度 。ε值越大,方法的灵敏度越高 。从实验结果计算ε时,经常用被测物质的总浓度代替吸光物质的浓度,实际上就是表观摩尔吸收系数 。在多组分体系中,如果各种吸光物质之间没有相互作用,则体系的总吸光度等于各组分吸光度之和,即吸光度是相加的 。透射率t是透射光强度I与入射光强度I0的比值,即:
T=I/I0因此:A=lg(1/T)
二 。主要部件虽然光度计的种类很多,但都是由相同的基本部件组成,包括光源、单色仪、吸收池和检测系统 。
2.1测量吸光度时,要求光源发出所需波长范围内的连续光谱,该光谱应具有足够的光强,并在一定时间内保持稳定 。在可见光区测量时,通常使用钨灯作为光源 。钨丝加热到白炽状态,会发出波长在320 ~ 2500nm之间的连续光谱 。钨灯的工作温度一般为2600~2870K,熔点为3680K K,钨灯的温度取决于电源电压,电源电压的微小波动都会引起钨灯强度的巨大变化,所以必须使用稳压电源 。在紫外区测量时,常用氢灯或氘灯产生波长在180 ~ 375nm之间的连续光谱作为光源 。其理想的光源应具有覆盖整个紫外-可见光区的连续辐射,且强度应相对较高,能量随波长变化不大,但实际上很难实现 。氘灯的辐射强度比氢灯高2~3倍,寿命更长 。氙灯的强度一般比氢灯高,但不稳定 。波长范围为180~1000nm,常用作荧光分光光度计的激发光源 。
2.2单色仪单色仪是将光源发出的复合光分解成单色光的装置 。一般由五部分组成:入射狭缝、准光气(一般用透镜或凹面镜将入射光制成平行光束)、色散器、投影仪(一般用透镜或凹面镜将分出的单色光投射到出射狭缝)、出射狭缝 。色散器件是单色仪的核心部分,常用的色散元件是棱镜或光栅 。棱镜是由玻璃或应时制成的 。玻璃棱镜的色散能力很强,但是会吸收紫外光 。它只能用于波长350-820nm的分析和测定 。在紫外区,必须使用应时棱镜 。光栅的特点是色散均匀、线性、测光容易自动化、工作频带宽 。
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