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1 背景
1852年,比爾(Beer)參考了布給爾(Bouguer)在1729年和朗伯(Lambert)在1760年所發(fā)表的文章,提出了分光光度的基本定律,即液層厚度相等時(shí),顏色的強(qiáng)度與呈色溶液的濃度成比例,從而奠定了分光光度法的理論基礎(chǔ),這就是的比爾朗伯定律。
1854年,杜包斯克(Duboscq)和奈斯勒(Nessler)等人將朗伯比爾定律應(yīng)用于定量分析化學(xué)領(lǐng)域,并且設(shè)計(jì)了臺(tái)比色計(jì)。
1918年,美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局制成了臺(tái)紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)。此后,紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)經(jīng)不斷改進(jìn),又出現(xiàn)自動(dòng)記錄、自動(dòng)打印、數(shù)字顯示、微機(jī)控制等各種類(lèi)型的儀器,使分光光度法的靈敏度和準(zhǔn)確度也不斷提高,應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。
紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)是基于紫外可見(jiàn)分光光度法原理,利用物質(zhì)分子對(duì)紫外可見(jiàn)光譜區(qū)的輻射吸收來(lái)進(jìn)行分析的一種分析儀器。主要由光源、單色器、吸收池、檢測(cè)器和信號(hào)處理器等部件組成。光源的功能是提供足夠強(qiáng)度的、穩(wěn)定的連續(xù)光譜。紫外光區(qū)通常用氫燈或氘燈.見(jiàn)光區(qū)通常用鎢燈或鹵鎢燈。單色器的功能是將光源發(fā)出的復(fù)合光分解并從中分出所需波長(zhǎng)的單色光。色散元件有棱鏡和光柵兩種。可見(jiàn)光區(qū)的測(cè)量用玻璃吸收池,紫外光區(qū)的測(cè)量須用石英吸收池。檢測(cè)器的功能是通過(guò)光電轉(zhuǎn)換元件檢測(cè)透過(guò)光的強(qiáng)度,將光信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)。常用的光電轉(zhuǎn)換元件有光電管、光電倍增管及光二極管陣列檢測(cè)器。分光光度計(jì)的分類(lèi)方法有多種:按光路系統(tǒng)可分為單光束和雙光束分光光度計(jì);按測(cè)量方式可分為單波長(zhǎng)和雙波長(zhǎng)分光光度計(jì);按繪制光譜圖的檢測(cè)方式分為分光掃描檢測(cè)與二極管陣列全譜檢測(cè)。
2 測(cè)量原理
2.1 朗伯定律(1760年)
如果一束平行單色光照射在均勻介質(zhì)時(shí),當(dāng)吸光物質(zhì)的濃度一定時(shí),則均勻介質(zhì)對(duì)光的吸收度A與均勻介質(zhì)厚度b成正比。
A=lg(I0/It)=k1b
式中I0—入射光強(qiáng)度,It—透射光強(qiáng)度,k1—比例常數(shù),它與介質(zhì)物質(zhì)、厚度、溫度以及入射光波長(zhǎng)等因素有關(guān),b—溶液厚度。
2.2 比爾定律(1852年)
如果一束平行單色光照射在均勻介質(zhì)時(shí),當(dāng)均勻介質(zhì)厚度一定時(shí),則均勻介質(zhì)對(duì)光的吸收度A與介質(zhì)中吸光物質(zhì)的濃度c成正比。
A=lg(I0/It)=k2c
式中,k2—比例常數(shù),它與介質(zhì)物質(zhì)、厚度、溫度以及入射光波長(zhǎng)等因素有關(guān),c—試樣濃度。
2.3 朗伯—比爾定律
當(dāng)入射光強(qiáng)度一定時(shí),介質(zhì)的吸光度A與介質(zhì)中吸光物質(zhì)的濃度c和介質(zhì)厚度b的乘積成正比。
A=lg(I0/It)=kbc
2.4 透光率T
透過(guò)率T:透射光強(qiáng)度It與入射光強(qiáng)度I0之比。
T=It/I0
T取值范圍為0.0%~100.0%,全部吸收T=0.0%,全部投射T=100.0%。
2.5 吸光度A
吸光度A:透過(guò)率T的倒數(shù)的對(duì)數(shù)值。
A=lg(I0/It)=lg(1/T)=kbc
溶液的T越大,說(shuō)明對(duì)光的吸收越小,濃度低;T越小,說(shuō)明對(duì)光的吸收越大,濃度高。
2.6 吸光系數(shù)k
(1)當(dāng)c的單位用g/L表示時(shí),用a表示,
A=lg(I0/It)=abc
式中a—質(zhì)量吸光系數(shù),L·(g·cm)-1。
(2)當(dāng)c的單位用mol/L表示時(shí),用ε表示
A=lg(I0/It)==εbc
式中ε—摩爾吸光系數(shù),L·(mol·cm)-1。