紫外分光光度计(UV Spectrophotometer)在实验室长期在分析领域扮演很重要的角色。但是常常会听某些小伙伴,对啥时候更换光源而烦恼,每次数据有差别,都觉得是光源惹得祸,今天咱们就来解析光源寿命的一些问题,并附上史上最全的紫外分光度计使用故障排除方法总结。
紫外-可见分光光度法是利用某些物质的分子吸收200--800nm光谱区的辐射来进行分析测定的方法,这种分子吸收光谱产生于价电子和分子轨道上的电子在电子能级间的跃迁。
1、分子吸收光谱的形成
电子由于受到光、热、电等的激发从一个能级转移到另外一个能级,称为跃迁
2、为啥紫外光谱是带状的呢?
由分子内部电子能级的跃迁而产生的光谱位于紫外-可见光区内。由上图可以看出在发生电子能级之间跃迁的同时,必然也要发生振动能级之间的跃迁,得到的是一系列的谱线,当发生电子能力和振动能级之间的月钱是,必然也要发生转动能级之间的跃迁,这些谱线连在一起,呈现带状,成为带状光谱。
3、有机化合物的紫外-可见光谱
有机化合物的紫外-可见光谱决定于分子的结构以及分子轨道上电子的性质。有机化合物分子对紫外或可见光的特征吸收,可以用最大吸收处的波长,λmax表示,λmax取决于分子的激发态与基态之间的能量差。从化学键的性质来看,与紫外-可见光谱有关的电子主要有三种,即形成单键的σ电子,形成双键或三键的π电子以及未参与成键的n电子(孤对电子)
电子跃迁类型:
σ→σ*跃迁(饱和有机化合物):吸收能量较高,一般发生在真空紫外区。饱和烃中的C-C和C-H属于这种跃迁类型。如乙烷λmax为135nm。(注:由于一般紫外可见分光光度计只能提供190~850nm范围的单色光,因此无法检测σ→σ*跃迁。利用这一点,饱和有机化合物可以作为实验的良好溶剂,无紫外背景干扰。
π→π*跃迁(不饱和有机化合物):有π电子的基团,如C=C,C≡C,C=O等,会发生π→π*跃迁,一般位于近紫外区,在200 nm左右,εmax≥104L·mol-1·cm-1,为强吸收带,有共轭双键的化合物,随着共轭体系的延长,π→π*跃迁的吸收带将明显向长波方向移动,吸收强度也随之增强。
n→σ*跃迁:含有O、N、S等杂原子的基团,如-NH2、-OH-、-SH等可能产生n→σ*跃迁,在近紫外区,吸收弱,摩尔吸光系数较小。
K带:共轭体系的π→π*跃迁又叫K带,与共轭体系的数目、位置和取代基的类型有关。
B带:芳香族化合物的π→π*跃迁而产生的精细结构吸收带叫做B带。
E带:E带是苯环上三个双键共轭体系中的π电子向π*反键轨道跃迁的结果,可分为E1和E2带(K带)。苯的B带和E带如下图所示。
n→π*跃迁:含有杂原子的不饱和基团:如C=O,C=S,-N=N-等基团会发生n→π*。发生这种跃迁能量较小,吸收发生在近紫外或者可见光区。特点是强度弱,摩尔吸光系数小,产生的吸收带也叫R带。
以上各吸收带相对的波长位置由大到小的次序为:R、B、K、E2、 E1 ,但一般K和E带常合并成一个吸收带。
4、无机物中的电子跃迁
无机化合物的紫外可见吸收主要是由电荷转移跃迁和配位场跃迁产生。
电荷转移跃迁:无机络合物中心离子和配体之间发生电荷转移:
上述公式中心离子(M)为电子受体,配体(L)为电子给体。不少过渡金属离子和含有生色团的试剂反应生成的络合物以及许多水合无机离子均可产生电荷转移跃迁。
电荷转移吸收光谱出现的波长位置,取决于电子给体和电子受体相应电子轨道的能量差。一般,中心离子的氧化能力越强,或配体的还原能力越强(相反,若中心离子的还原能力越强,或配体的氧化能力越强),则发生电荷转移跃迁时所需能量越小,吸收光谱波长红移。
配位场跃迁:元素周期表中第4和第5周期过渡元素分别含有3d和4d轨道,镧系和锕系元素分别有4f和5f轨道。这些轨道能量通常是简并(相等)的,但是在络合物中,由于配体的影响分裂成了几组能量不等的轨道。若轨道是未充满的,当吸收光后,电子会发生跃迁,分别称为d-d跃迁和f-f跃迁。
(1)紫外可见分光光度计在开机前将样品室内的干燥剂取出,仪器自检过程中禁止打开样品室盖。
(2)笔试PH计测定时,禁止将试剂或液体物质放在仪器的表面上,如有溶液溢出或其它原因将样品槽弄脏,要尽可能及时清理干净。
(3)比色皿内溶液以皿高的2/3~4/5为宜,不可过满以防液体溢出腐蚀仪器。测定时应保持比色皿清洁,池壁上液滴应用擦镜纸擦干,切勿用手捏透光面。测定紫外波长时,需选用石英比色皿,测定可见光波长时,可用玻璃比色皿。
(4)实验结束后将比色皿中的溶液倒尽,然后用蒸馏水或有机溶剂冲洗比色皿至干净,倒立晾干。关电源将干燥剂放入样品室内,盖上防尘罩,做好使用登记,得到管理老师认可方可离开。
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