双光束紫外可见吸收分光光度计

如果使白光穿过有色物质,则其中的一些光会被吸收。例如,包含水合铜(II)离子的溶液看起来是浅蓝色,因为该溶液吸收了光谱红色端的光。光线中的其余波长在眼睛和大脑中结合在一起,呈现出青色(淡蓝色)的外观。

一些无色物质也吸收光-但在紫外线区域。由于我们看不到紫外线,因此我们不会注意到这种吸收。

不同的物质吸收不同波长的光,这可以用来帮助识别该物质-例如,特定金属离子的存在或有机化合物中特定官能团的存在。

如果在溶液中,吸收量还取决于物质的浓度。吸收量的测量可用于找到非常稀溶液的浓度。

吸收分光光度计测量化合物吸收的光在紫外和可见光谱范围内变化的方式。


简单的双光束分光光度计

我们将从完整的图表开始,然后确切解释每个阶段发生的情况。



 

解释发生了什么

光源

您需要一个能够提供整个可见光谱以及近紫外线的光源,以便覆盖大约200 nm至大约800 nm的范围。(这也略微延伸到近红外。)

您无法从单个灯中获得此波长范围,因此将两者结合使用-氘灯用于光谱的UV部分,而钨/卤素灯用于可见部分。
 

这两个灯泡的组合输出聚焦在衍射光栅上。


衍射光栅和狭缝

您可能熟悉棱镜将光分成其组件颜色的方式。衍射光栅可以完成相同的工作,但是效率更高。

蓝色箭头表示各种波长的光在不同方向上发出的方式。狭缝仅允许波长范围非常窄的光进入分光光度计的其余部分。

通过逐渐旋转衍射光栅,可以使整个光谱(一次很小的范围)的光进入仪器的其余部分。


旋转盘

这是聪明的一点!每个光盘由许多不同的段组成。我们所描述的机器中的那些具有三个不同的部分-其他设计可能具有不同的编号。

来自衍射光栅和狭缝的光将撞击转盘,并且可能发生以下三种情况之一。



  1. 如果它碰到透明部分,它将直接穿过并穿过包含样品的样品池。然后通过镜子将其反射到第二个转盘上。

    该光盘正在旋转,因此当光线从**张光盘到达时,它会遇到第二张光盘的镜像部分。它将弹回检测器。

    它遵循图中的红色路径:

  2. 如果来自狭缝的原始光束碰到**个旋转盘的镜像部分,则会沿绿色路径向下反射。反射镜之后,它穿过参考单元(稍后会详细介绍)。

    **终,光到达第二个光盘,该光盘以与透明部分相遇的方式旋转。它直接进入检测器。

  3. 如果光线在黑色部分与**张光盘接触,则将被阻挡-并在很短的时间内没有任何光线穿过分光光度计。这仅允许计算机在没有任何光线的情况下允许检测器产生的任何电流。


样品池和参比池

这些是小的矩形玻璃或石英容器。它们通常被设计成使光束穿过内容物传播1厘米的距离。

样品池包含您要测试的物质的溶液-通常非常稀。选择溶剂时,要不要吸收我们感兴趣的波长范围(200-800 nm)中的大量光。

参比池仅包含纯溶剂。


探测器和计算机

检测器将入射光转换为电流。电流越高,光的强度越大。

对于通过分光光度计的每个波长的光,测量通过参考池的光的强度。通常将其称为I o-即强度I。

对于该波长,还会测量通过样品池的光强度-给定符号I。

如果I小于I o,那么显然样品已经吸收了一些光。数学的简单一点,然后在电脑上完成这一转换成一种叫做吸收样品-定的符号,一个。

由于当我们在另一页上进行一些理论时会更清楚的原因,A和两个强度之间的关系由下式给出:

在大多数图表上,吸光度的范围为0到1,但可以更高。

在某个波长处的吸光度为0意味着没有该特定波长的光被吸收。样品和参考光束的强度都相同,因此,比I ø / I是1.登录10的1是零。

当该波长的90%的光被吸收时,吸光度为1,这意味着强度是其他波长的10%。

在这种情况下,I o / I为100 / I0(= 10),log 10 of 10为1。
 

图表记录器

图表记录器通常根据波长绘制吸光度。输出可能如下所示:

该特定物质在255和395 nm处具有吸收峰。这些如何产生以及如何解释将在另一页上讨论。