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紫外可見分光光度計及其應(yīng)用
更新時間:2018-10-25 點擊次數(shù):1800

 當前科技在不斷的發(fā)展,在這種背景下,各種高新技術(shù)不斷的涌現(xiàn),實驗室內(nèi)常常會用到分光光度計,通過對分 光光度計的使用,能夠有效的對物質(zhì)進行分析。實驗室內(nèi)常應(yīng)用到的一種分光光度計為紫外可見分光光度計,紫外線可見分光 光度計的吸收光譜,本研究主要就紫外分光光度計的基本性能,應(yīng)用研究和應(yīng)用范圍等進行簡要的分析,希望所得結(jié)果能夠為相 關(guān)領(lǐng)域提供可行參考。 

1854 年,杜包斯克和奈斯勒等發(fā)明了分光光度計,他們首 次將朗伯比爾定理應(yīng)用于定量分析化學領(lǐng)域中,并基于此設(shè)計 了臺比色計。到了 1918 年,通過美國國家的標準局,成 功地生產(chǎn)出了臺紫外可見分光光度計。從這里開始,在以 后的時間里,紫外可見分光光度計被不斷的進行改造,進而接 連的出現(xiàn)了自動記錄,自動打印,自動數(shù)字顯示,微機控制等 多種儀器,,在這種背景之下,紫外分光光度計的靈敏度和準 確性也在不斷的提升。因此其所應(yīng)用的范圍也在不斷的擴大, 逐漸地涉及到了生物學,化學,醫(yī)學等多個領(lǐng)域。對于紫外可 見分光光度計應(yīng)用進行分析,能夠促使紫外可見分光光度計更 好地適應(yīng)現(xiàn)代社會的發(fā)展。 1 紫外可見分光光度計的基本性能分析 1. 1 紫外可見分光光度計的結(jié)構(gòu)分析 分析紫外可見分光光度計,其主要組成為輻射源、單色 器、檢測器、試樣容器、顯示裝置等部分。輻射源是必須具有 穩(wěn)定和足夠輸出功率的、且能夠提供儀器使用波段的一種連續(xù) 光譜,一般我們所常用到的有鎢燈、鹵鎢燈、氫燈和氘燈等, 也可以采用能夠?qū)θ玖线M行調(diào)諧的激光光源; 而單色器,其主 要組成為入射出射狹縫,色散元件,透鏡系統(tǒng)等。這是一種用 來產(chǎn)生高純度單色光束的裝置,分析其主要功能,涉及到將光源產(chǎn)生的復合光源進行分解,分解成為單色光以及所需要的單 色光束[1]; 試樣容器我們也稱之為吸收池,題主要是工程方式 也進行吸收光度測量之用的一個容器,一般其材料主要可以分 為兩種,一種主要是用于紫外到可見區(qū),稱之為石英池,而另 一種是用于可見區(qū),只為玻璃池,分析容器的光程,即一般為 0. 5 ~10 cm; 檢測器我們也稱之為光電轉(zhuǎn)換器,一般常用到的 有光電管,也有光電倍增管,相對于光電管來說,光電倍增管 更加靈敏,它更加適用于對較弱的輻射進行檢測。近這幾 年,在實踐當中也涉及到了對光導攝像管火宮殿二極管等矩陣 進行應(yīng)用,將其當做檢測器,采用這些進行檢測,其特點為掃 描更加快速[2]; 顯示裝置,其發(fā)展比較快,分析較的光度 計,其一般會配有微型處理機,同時也可能會涉及到熒光屏顯 示和記錄儀等等,這能夠?qū)D譜,操作條件和相關(guān)數(shù)據(jù)充分的 顯示出來。 1. 2 紫外可見分光光度計的主要特點分析 分析紫外可見分光光度計的主要特點,其靈敏度非常高, 而且具有更好的選擇性,通常在現(xiàn)實當中其使用的范圍比較 廣,能夠適用于各種濃度的物質(zhì),而且這種儀器的使用分析成 本非常低,相對起來分析更為簡便,操作簡單,能夠更加廣泛 地加以應(yīng)用。紫外可見分光光度計從類型來判斷,主要可以從 單波長單光束直讀式分光光度計、雙波長雙光束分光光度計以及單波長雙光束自動記錄式分光光度計3 種類型進行分析[3]。 紫外可見分光光度計可以適用于很多范圍,比如說反應(yīng)動力學 研究,定性和結(jié)構(gòu)分析,對溶液平衡進行研究等。在定量分析 當中,一般采用紫外可見分光光度計主要對于不同物質(zhì)當中的 微量、超微量或常量的無機及有機物質(zhì)進行測定。而是反應(yīng)動 力學研究,主要是對反物質(zhì)濃度隨時間變化的函數(shù)關(guān)系進行分 析,同時對其反應(yīng)速度與反應(yīng)級數(shù)進行測定,有效的對反應(yīng)機 理與探討。其也能夠應(yīng)用到定性與結(jié)構(gòu)分析當中,紫外吸收光 譜能夠用于對空間阻礙效應(yīng)推斷,同時可以分析氫鍵的強度和 互變異構(gòu),也能夠有效的對幾何異構(gòu)現(xiàn)象予以分析。其也能夠 對溶液平衡進行分析研究,比如對絡(luò)合物組成的測定,測定其 穩(wěn)定常數(shù)和酸堿離解常數(shù)等等。 2 紫外可見分光光度計的應(yīng)用原理分析 2. 1 紫外可見分光光度法分析 分析紫外可見分光光度法,主要利用物質(zhì)對于波長為200 ~ 760 nm 的電磁波的吸收特性而建立起一種定性、定量與結(jié)構(gòu)的 分析方法。這種分析方法相對來說度較高,而且操作簡 單,重現(xiàn)性比較好。而且其波長長的光線能量比較小,同時波 長短的更新量有很大。分光光度主要對物質(zhì)分子對不同波長以 及特定波長處的輻射吸收程度進行測量,分析物質(zhì)的吸收光譜 本質(zhì),其主要是物質(zhì)當中的分子以及原子對入射光中的某些特 定波長的光能量進行吸收,進而發(fā)生了一些分子振動能級躍 遷,也可能會產(chǎn)生電子能級躍遷的結(jié)果[4]。因為物質(zhì)具有不同 的分子,也有不同的原子和不同的分子空間結(jié)構(gòu),而這也導致 了其所吸收的光能量的情況不同。所以不同的物質(zhì)都具有其所 *的固定的吸收光譜曲線,而且能夠根據(jù)吸收光譜上的一些 特征波長處的吸收光度的高低來對相關(guān)物質(zhì)的含量進行判別和 測定,而這也是分光光度定性與定量分析的基礎(chǔ)。所以簡而言 之,風光光譜分析主要就是根據(jù)物質(zhì)的吸收,光譜對物質(zhì)的分 子和結(jié)構(gòu)等情況進行研究,其是對分子結(jié)構(gòu)物質(zhì)間相互作用進 行分析的一種十分有效的手段。 2. 2 有機化合物和無機化合物的紫外可見吸收光譜 分析 有3 種電子和紫外可見吸收光譜相關(guān),這 3 種電子分別是 形成斑點的 σ 電子,形成雙鍵的 π 電子以及未參與成鍵的 n 電 子。分析有機化合物的吸收帶,在紫色光譜當中,吸收峰一般 處于光譜中的波帶上,可以依據(jù)電子和分子軌道對其進行分 類,主要能夠分成4 種類型的吸收帶,分別是 R 吸收帶、K 吸 收帶、B 吸收帶和 E 吸收帶。而無機化合物的紫外可見吸收光 譜主要有,配位場躍遷和電荷遷移躍遷。分別對這兩種月前進 行分析,電荷遷移光譜,存在一些分子奇跡是電子受體也是電 子給體,因為受輻射能的影響,電子可以激發(fā)出從給外層 軌道向著受體躍遷的行動,這時會產(chǎn)生比較大的吸引,而這種 光譜便被稱之為電荷遷移光譜[5]。分析配位躍遷光譜,在配體 存在的基礎(chǔ)上,對5 個能量相等的 d 軌道的金屬元素產(chǎn)生過渡 反應(yīng),這時會有7 個能量相等的 f 軌道分裂,當即輻射被吸收 之后,低能態(tài)的 d 電子和 f 電子就會發(fā)生躍遷情況,這種躍會 使其遷到高能態(tài)的低軌道或 f 軌道上。而在未被充滿的低軌道 上有很多過渡金屬離子存在。依據(jù)晶體場理論進行分析,這些 離子在溶液之中和水以及其他的配體進行配合物形成的時候, 配體的配位場會對其產(chǎn)生較為重要的影響,這也會使得能量相 同的低軌道發(fā)生能級分裂,終產(chǎn)生了低軌道到低軌道的電子 躍遷情況,但有一個前提,就是必須在配體的配位場發(fā)生作用的前提之下才可能發(fā)生,所以這種情況也會被稱之為配備2 月 前,配體的配位場越強,其軌道的分裂能力也會越大,而其所 吸收的波長也會相應(yīng)的減少。 3 紫外可見分光光度計的應(yīng)用研究 3. 1 紫外可見分光光度計的應(yīng)用范圍 從某種程度上來說,紫外可見分光光度計的應(yīng)用范圍較為 廣泛,比如用于定量分析和定性與結(jié)構(gòu)分系統(tǒng)方面。在定量方 面分析,紫外可見光度計主要對于各種物料當中,進行各種無 效的分析,同時其可也可以對動力學研究方面進行反映,比如 上面所提到的紫外可見光度計主要可以對反物質(zhì)具有的濃度進 行研究。還能夠在時間不斷的情況下,對相應(yīng)函數(shù)的關(guān)系作出 分析。從定性和結(jié)構(gòu)分析方面來說,紫外可見分光光度計也會 應(yīng)用到幾何異構(gòu)當中等。 3. 2 紫外可見分光光度計的應(yīng)用實踐分析 在當前時代背景之下,先進技術(shù)和先進材料也開始在不同 的領(lǐng)域當中有所應(yīng)用,紫外可見分光光度計,也在不斷的趨于 完善,其一自身所具備*的特點和性質(zhì)作為基礎(chǔ),為不同的 行業(yè)提供了媒介基礎(chǔ),而充滿智慧的人們也將紫外可見分光光 度計應(yīng)用到了各個領(lǐng)域之中,所以,在當今時代背景之下,其 已經(jīng)成為了新時代一種主要的研究分析手段[6]。你得將紫外可 見分光光度計應(yīng)用到現(xiàn)實社會的研究工作中,是一種符合客觀 規(guī)律發(fā)展的行為,也能夠促進相關(guān)行業(yè)完善,促進國家經(jīng)濟的 發(fā)展。 當前階段,社會不斷完善,食品安全事件也在不斷的發(fā) 生,為了有效地防止食品安全事件的惡化,升級和發(fā)展,有關(guān) 部門采取了各種措施進行檢測,但收到的效果甚微。到目前來 說已經(jīng)存在著一些行業(yè)將紫外可見分光光度計應(yīng)用到了食品檢 測之中,其能夠有效地對食品的成分和質(zhì)量進行檢測,確保食 品質(zhì)量安全提升,在某種程度上減少了食品安全事故的發(fā)生。 因此從食品行業(yè)來說即是其發(fā)展道路上的一種重要的助推器。 首先分析光譜測量在現(xiàn)實當中的應(yīng)用,在這里我們同樣以 食品行業(yè)為例,現(xiàn)如今,一些食品當中存在著添加有害添加劑 成分的情況,這會使得其生產(chǎn)出來的產(chǎn)品會具有相應(yīng)的色澤, 比如說果汁可樂,這樣通過采用紫外可見分光光度計的檢測能 夠有效的區(qū)分食品物資的主要分子結(jié)構(gòu),對其吸光值進行全面 的定位,可以得出綜合的結(jié)果,確保食品安全。同時,也可以 利用紫外可見分光光度計對食品的色澤進行定位,固有顏色進 行比較,分析其成品與固有顏色所存在的差異,為更好地使一 些食品的色差滿足相關(guān)要求。因此,相對來說成分單一的產(chǎn) 品,能夠借助紫外可見分光光度計,測量其吸收光度數(shù)值,進 而達到質(zhì)量滿足相關(guān)要求的目的。 其次分析紫外可見分光光度計的成分定性,從嚴格意義上 來說,物質(zhì)吸收光譜,主要是物質(zhì)當中的一些分子和原子在吸 收和攝入某種特定波長的光能量之后,在新基礎(chǔ)上發(fā)生的相對 應(yīng)的分子振動,進而產(chǎn)生了能級躍遷,后生成的一種結(jié) 果[7]。因此可以將紫外可見分光光度計應(yīng)用到醫(yī)學檢測當中, 即能夠準確的定量出樣品當中某種成分的含量,可以采用這種 分析模式進行定量測定,因此需要先通過對于一系列已知濃度 的標準溶液 X 值進行測試,然后能夠讀出一系列與之相對應(yīng)的 Y 吸收光值,然后通過已知濃度 X 值和響應(yīng)值 Y 能夠求出線性 方程: Y =Bx +a。然后通過儀器自動計算,將線性方程的斜率, 截距,等參數(shù)進行計算,后通過該回歸方程求出未知樣品的根據(jù)上述試驗結(jié)果進行證性試驗,在水料比為 50∶1,提 取時間為2. 5 h,提取溫度為75 ℃進行了 3 次平行實驗,實際 測得赤靈芝多糖平均提取率為 0. 2012%,相對誤差為 1. 37%, 說明試驗?zāi)P驮O(shè)計所得的工藝參數(shù)具有可靠性。 3 結(jié) 論 運用響應(yīng)面分析法優(yōu)化了赤靈芝多糖的提取工藝,從而求 得赤靈芝多糖水浸提的工藝條件為: 水料比為 50∶1,提 取時間為2. 5 h,提取溫度為75 ℃,此時赤靈芝多糖的提取率 達到0. 2012%。

濃度。其也能夠采用紫外分光光度計對核酸生物學進行分析, 比如相關(guān) DNA 的濃度測試等[8]。同時也能夠?qū)恿W和時間 進行分析,比如說我們在研究細胞的損傷時,可以通過對細胞 內(nèi)部的線粒體通透性轉(zhuǎn)換孔的測定進行分析,以此來判斷線粒 體受損后其膨脹程度,進而能夠推測出細胞的損傷程度。在實 際操作當中,需要通過對線粒體在高唐溶液當中透光率的改變 的測定進行分析來實現(xiàn)。 后是在成分定量方面的分析,因為分子的紫外可見吸收 光譜主要是因為分子當中存在某種基因吸收了紫外可見光之后 產(chǎn)生的電子能級躍遷而產(chǎn)生的吸收光譜,紫外分光光度分析, 主要是通過物質(zhì)吸收光譜研究物質(zhì)的成分[9],也可以對物質(zhì)結(jié) 構(gòu)和其之間相互作用進行分析,這是一種帶狀光譜,因此可以 有效對分子當中某些集團經(jīng)營進行顯示,通過 Lambert - Beer 定律我們可以得出光的吸收和吸收層厚度成正比,比爾定律說 明光的吸收與溶液濃度成正比,所以同時對吸收層厚度和溶液 濃度的吸收光率影響進行考慮,那么可以得到朗伯比爾定律, 即 A = εbc( A 為吸光度,ε 為摩爾吸光系數(shù),b 為液池厚度,c 為溶液濃度) ,就可以對溶液進行定量分析。將分析樣品和標 準樣品以相同濃度配制在同一溶劑中,在同一條件下分別測定 紫外可見吸收光譜。若兩者是同一物質(zhì),則兩者的光譜圖應(yīng)完 全一致。如果沒有標樣,也可以和現(xiàn)成的標準譜圖對照進行比 較。這種方法要求儀器準確,精密度高,且測定條件要相同。 4 結(jié) 語 本研究主要就紫外可見分光光度計的相關(guān)原理和應(yīng)用進行
分析,中也涉及到了一些筆者自身的見解,因為紫外可見分光 光度計的應(yīng)用有著非常普遍而深遠的意義,所以其所應(yīng)用的領(lǐng) 域也非常廣泛,筆者相信,在新時期的背景下,很多領(lǐng)域都將 會應(yīng)用到紫外可見分光光度計,因此需要促進技術(shù)的成熟,使 其在行業(yè)當中得到更好的發(fā)展,也為經(jīng)濟建設(shè)發(fā)展提供保障。

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