第十三章 紫外可见光谱分析 - 图文(4)

图13-12 智能恒温8联池转换器

4）固体样品的测量

固体样品的紫外测试用积分球配件来进行测试。光散射物质存存在于各种各样的样品中，比如自然水样以及生物匀浆等等。面对传统测量方法很难准确测量的散射物质以及混浊溶液，Evolution 220系统都能轻松实现。Evolution 220分光光度计的积分球附件(ISA-220)通过收集并整合散射的光线，能够把这些很难测试的样品准确地测量出来。ISA-220积分球附件是在同类价格仪器中性能最为突出和优秀的。它是60mm直径的Spectralon (R)球和10mm硅光电二极管，以及一个专用的AFBG光学系统的组合，能提供连续和准确的数据。在传统实验中，因为溶液中的悬浮微粒而产生的散射光造成人为的高吸收读数。由于采用散射测量. 利用ISA-220积分球捕获所有的正向散射光，提高数据质量并减少测量误差。

在作为反射附件时，ISA-220附件安装在样品仓的右侧，从而能让您的样品位于测量光束的焦点处。您还可以调整样品的位置，选择采用或者不用8度的角来测量全反射（SPIN）或者漫反射（SPEX）。采用较小的反射口，能够把单光束带来的误差最小化，选择INSIGHT软件中的自动纠偏功能，这种误差则基本上能被消除。ISA-220附件为科研和常规的反射测量提供了卓越的性能。ISA-220是为测量反射而设计的，样品正好完全在积分球光束的焦点上， 此外，为方便拿取样品采用了弹簧样品夹设计。

固体样品的测试一般分为测试固体样品的透射性能和反射性能，对于固体样品的透射性能的测试，要求样品尽量的透明成膜，对于不透明的固体一般做其反射性能。积分球及其配件如图13-13所示，右边带有数据接口的是积分球的主体部分，圆柱形的样品池或样品空白放在其左边的带有弹簧夹的槽中进行测试。旁边的三个圆形配件从上往下分别是固体样品的透射性能测试的空白标准，固体样品的反射性能测试的样品池，固体样品的反射性能测试的空白标准。

图13-13 积分球及其配件示意图

在测试固体样品的反射性能时，先测试空白标准，测试完成后，换入固体样品的反射性能测试的样品池，固体样品的反射性能测试的样品的制作：把待测固体在研钵中研磨成粉末，均匀的平铺在样品池表面，然后旋紧待测。固体样品的透射性能测试的样品的制作：不同于固体样品的反射性能测试，透射测试的空白标准是夹在积分球左边的弹簧夹的槽中，待测样则放入积分球前段的光路上并且不取下空白进行测试。

5）EV 220分光光谱仪的几种测试方法

本实验室的Evolution 220分光光度计共有 Fixed; Scan; Quant; Rated.等测试方法：仪器采用模块化设计，在智能恒温8联池转换器、智能恒温单池转换器和积分球之间可以互相更换，根据测试条件的不同，选择不同的部件进行测试，更换的端口如图13-14和图13-15所示，第一幅是分光光度计放置智能恒温8联池转换器、智能恒温单池转换器和积分球的地方，第二幅是数据接口接入的位置。

图13-14 智能恒温8联池转换器、智能恒温单池转换器和积分球更换端口

图13-15 数据接口接入端口示意图

（1）Fixed 法

Fixed：固定波长测量一般是用来测试液体样品在特定浓度下的吸光度的测试方法。 a、紫外可见吸收光谱遵从朗伯－比尔定律：

A?log(I0)??bc （13-5） I式中：A：吸光度；I0、I分别为入射光、透射光的强度；c： 溶液的摩尔浓度；l： 样品池长度； ?： 在c用摩尔浓度、l用厘米为单位表示时称摩尔吸光系数，而当浓度或液层厚度用其他单位表示时就称吸光系数，常用 k 表示。

因此，对于单一溶质溶液，通过测定溶液对一定波长入射光的吸光度，即可求出溶液中物质的浓度和含量。该法不仅可以直接测定本身在紫外可见光谱区有吸收的无机和有机物，

还可以将采用适当的试剂与吸收较小或非吸收物质发生显色反应，生成对紫外可见有强烈吸收的产物，从而对它们进行定量测定。

当溶液中含有多种对光产生吸收的物质，且各组分之间不存在相互作用时，则该溶液对波长λ的吸光度A总λ：

???????A总?A1??A2?A3???An?(?1?c1??2c2??3c3????ncn)b（13-6） 偏离朗伯－比尔定律的原因有：①非单色光引起的偏离-入射光为非单色光；②散射光引起的偏离，常由溶液的不均性引起，实际样品的混浊，加入的保护胶体，蒸馏水中的微生物，存在散射以及共振发射等，均可吸光质点的吸光特性变化大；③化学原因引起的偏离；④光程的不一致性。光源不是点光源，比色皿光径长度不一致，光学元件的缺陷引起的多次反射等，均造成光径不一致，从而与定律偏离。

b 、定量分析时一般使用标准曲线法。

标准曲线法就是取已知浓度的样品在一定入射波长的条件下的吸光度的值，平衡的测量几组值，绘制标准曲线。从而在测量改物质的未知浓度的样品时可以通过样品吸光度得到样品浓度。

在定量分析时为了获得较高的测量灵敏度，入射波长应该选择被测物质的最大吸收波长。如遇干扰时，可选购用灵敏度稍低，但能避免干扰从而进行定量分析的其他波长。如果无法获知被测组分的适宜定量分析的吸收波长，可通过对被测物质在紫外可见光谱区的波长——吸光度吸收曲线，确定该物质的最大吸收波长，或适宜的定量分析测定波长。定量分析时其吸收度在0.3～0.7之间时测量精度较好，吸光度值最好不要超过0.2～0.8。可以从两方面提高测量精度：控制溶液浓度；选择不同厚度的吸收池。

在【Fixed】菜单下选择【setting】设置中的【instrument】，其中【date mode】中的数据模式有absorbance、%transmittance、%reflectance、log(1/R)、log（abs）可以根据不同的需要选择相应的数据模式。 在【sample】中设置相应的待测样品个数。测试完成后软件会自动形成标准曲线。

(2）Scan 法

Scan扫描测量是测量液体或者固体紫外可见连续曲线光谱，一般从200~800nm。在【Scan】菜单下选择【setting】设置中的【instrument】，有基本的参数设置【date mode】中的数据模式一般选择absorbance，其他的参数可以根据待测样品要求进行，一般【bandwith】、【integration time】、【data interval】选择默认值如图13-16所示。

图13-16 Scan法扫描测量参数设置

在【correction】菜单中做通过测试时，一般选择100%T baseline。在参数设置结束后便可以测量。

(3）Quant 法

Quant：定量分析主要用来定量测试，紫外可见吸收光谱遵从朗伯－比尔定律，具体原理参见fixed部分。Evolution 220分光光度计提供6种不同方式进行便捷的定量分析：

a、 手工输入因子、 b、 测量单一标准、 c、 标准曲线、

d、 双波长的标准曲线、 e、 高级标准曲线、 f、 高级无标准分析。 可以进行多次计算分析，在一种分析方法中攫取不同的参数，从而为特定的分析方法提供完整的答案。用定量分析方程计算复杂应用定量分析时一般使用标准曲线法。对于标准曲线的形式在【Quant】菜单下选择【setting】设置中的【type】中一般选择standard curve，在【standards】中根据标准曲线的形式可以有不同种选择，在【curve fit type】中有linear、linear through zero、 2nd order polynomial等。选择样品个数便可以测量。

(4）Rated 法

Rated：动力学分析一般用的较少。在动力学分析，每个样品池每秒可以采集到100个数据点，从而让动力学分析有充分的数据支持，可分段测量，并配合不同的采样密度和采样时间，利用驻留时间（Dwell time）特性，在每次测量中采集到更多的数据，并得到快速反应的曲线，适用于零级、一级和二级反应，以及连续反应机理的研究 ， 数据分析亦可采用分段处理，使全部分析更具灵活性。

6）Evolution 220分光光谱仪的主要技术性能指标：

? 光谱带宽: 1 nm，2nm

? 光源: 氙灯(使用寿命10年 ，3年保修 ) ? 检测器: 硅光二极管

? 波长范围: 190 –1100 nm；波长精度: ± 0.8 nm (全波长) ；波长重复性: < 0.1 nm

? 扫描速度: <1 to 6,000 nm/min; ? 回转速度: 31,000 nm/min ? 吸光度范围: > 3.5 Abs

? 吸光度精度: 0.5 A: ± 0.004A;1A: ± 0.006A; 2A: ± 0.010A; ? 噪音: 0A: <0.00015 A; ? 漂移: < 0.0005 A/小时

? 杂散光: KCl, 198 nm: <1%；NaI, 220 nm: <0.05% ；基线平直度: ±0.0010 A (200-800 nm; 范围)

13.5 实验结果解析

目前，紫外可见吸收光谱分析应用非常广泛，可用于紫外区范围有吸收峰的物质的检定即结构分析。其中主要是有机化合物的分析和检定。物质的紫外吸收光谱基本上是其分子中生色团及助色团的特征，而不是整个分子的特征。如果物质组成的变化不影响生色团和助色团，就不会显著地影响其吸收光谱，如甲苯和乙苯具有相同的紫外吸收光谱。另外，

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