使用分光光度计必备的基础知识

类别: 技术文章日期: 2025-05-08 作者: Editor

原理

（1）溶液颜色的产生
当一束白光通过某一有色溶液时，一些波长的光被溶液吸收，另一些波长的光则透过溶液。透射光或反射光刺激人眼使人感到颜色的存在。人把自身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所决定。透射光与吸收光可组成白光，故称这两种光互为补色光，两种颜色互为补色。

被激发的粒子约在10^-⁸s后回到基态，并以热或荧光等形式释放出能量。分子、原子或离子具有不连续的量子化能级，仅当照射光光子的能量h_υ，与被照射物质粒子的基态和激发态能量之差相当时，才能发生吸收。不同物质微粒由于结构不同而具有不同的量子化能级，其基态和激发态能量差也不相同。所以物质对光的吸收具有选择性。

2、光吸收基本定律
即朗伯-比尔定律：
当一束平行单色光通过液层厚度为b的有色溶液时，溶质吸收了光能，光的强度就要减弱。溶液的浓度越大，通过的液层厚度越大，入射光越强，则光被吸收的越多，光强度的减弱也越显著。该定律是紫外可见分光光度法等各类吸光光度法定量分析的依据，是由实验观察得到的，不仅适用于溶液，也适用于其他均匀非散射的吸光物质。
A=lg(I/I₀)=εbc
A-吸光度；
I₀-入射光强度，cd；
I-透射光强度，cd；
ε-吸光系数，L/(mol˙cm)；
b-液层厚度（光程长度），cm；
c-有色溶液的浓度，mol/L。
其物理意义为：当一束平行单色光通过单一均匀、非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。

在多组分体系中，如果各种吸光物质之间没有相互作用，体系的总吸光度等于各组分吸光度之和，即吸光度具有加和性。

尽管光度计种类型号繁多，但它们都是由相同的基本部件组成的，包括光源、单色器、吸收池和检测系统。

2、单色器
单色器是将光源发射的复合光分解为单色光的装置。
一般由5部分组成：入光狭缝、准光气（一般由透镜或凹面反光镜使入射光成为平行光束）、色散器、投影器（一般由一个透镜或凹面镜将分光后的单色光投影至出光狭缝）、出光狭缝。
色散器是单色器的核心部分，常用的色散元件是棱镜或光栅。
棱镜由玻璃或石英制成，玻璃棱镜色散能力强，但吸收紫外光，只能用于350-820nm波长的分析测定，在紫外区必须用石英棱镜。
光栅的特点是：色散均匀，呈线性，光度测量便于自动化，工作波段广。

4、检测系统
检测系统包括检测器和记录显示装置。
检测器是一种光电转换设备，将光强度转变为电信号显示出来。
常用的检测器有光电池、光电倍增管和光二极管阵列检测器等。
光电池的光电流较大，不用放大，用于初级的分光光度计上，疲劳效应严重。
光电倍增管利用二次电子发射来放大光电流，放大倍数可高达10⁸倍，应用最为广泛。
光二极管阵列检测器由于全部波长同时被检测，扫描速度快，可在0.1s内完成对190-800nm波长范围的扫描。
记录显示装置包括放大器和结果显示装置。70年代采用数字读出装置。现代在主机中装备有微处理机或外接微型计算机，控制仪器操作和处理测量数据，装有屏幕显示、打印机和绘图仪等。

测量条件的选择

（1）显色反应的选择
显色反应分两类，即络合反应和氧化还原反应，络合反应是最主要的显色反应。
选用的原则是：
选择灵敏的显色反应。摩尔吸光系数ε的大小是显色反应灵敏度高低的重要标志，因此应当选择生成的有色物质的ε较大的显色反应。一般来说，当ε为10⁴-10⁵时，可认为该反应灵敏度较高。
尽可能选择选择性好的显色剂。即显色剂仅与一个组分或少数几个组分发生显色反应。

反应生成的有色化合物组成恒定，化学性质稳定。

根据溶液平衡原理，有色络合物的稳定常数越大，显色剂过量越多，越有利于待测组分形成有色络合物。但是过量显色剂的加入有时会引起副反应，对测定反而不利。

显色反应一般在室温下进行，有的反应需要加热，以加速显色反应，使之进行完全。

干扰的消除

2、消除干扰的方法
a.控制溶液酸度。
b.加入掩蔽剂与干扰离子形成更稳定的化合物，使干扰离子不再产生干扰。
c.里用参比溶液消除某些有色干扰离子的影响。
d.选择适当的工作波长以消除干扰。
e.采用适当的分离方法。

吸光度测量条件的选择

2、参比溶液的选择
（1）如果仅待测物与显色剂的反应产物有吸收，可用纯溶剂作参比溶液。
（2）如果显色剂或其他试剂略有吸收，应用空白溶液（不加试样的溶液）作参比溶液。
（3）如试样中其他组分有吸收，但不与显色剂反应，则当显色剂无吸收时，可用试样溶液作参比溶液，当显色剂略有吸收时，可在试液中加入适当掩蔽剂将待测组分掩蔽后再加显色剂，以此溶液作参比溶液。

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