前言:
吸光度测定是化学领域里十分常用的组分定量分析方法。当入射光的频率与物质分子的振动频率相匹配,或是入射光促使物质分子发生电子能级跃迁时,就会出现光吸收效应。溶液中待测物质的浓度越高,对通过的光线吸收就越强,透射的光强度也就越低;也就是说,一定强度的光穿过被测物质时,被吸收的量越少,能透过的光就越多,二者呈相反关系。
1852年,比尔总结出吸光度与溶液浓度、液层厚度的内在联系,确立了光吸收的基本规律,也就是朗伯-比尔定律。这条定律是吸光度分析的核心依据,用于说明物质对特定波长光的吸收程度,与吸光物质浓度、光程长度之间的关系。
在一束平行单色光垂直穿过均匀、无散射的有色溶液时,若溶液厚度为b、吸光物质浓度为c,那么溶液的吸光度与浓度、液层厚度均成正比关系。
A:吸光度
k:摩尔吸收系数(常用单位L/(mol*mm))
c:浓度(常用单位mol/L)
b:光程(常用单位mm)
I0:入射光强度
I:透射光强度
01
解决方案
测量系统组成:
(1)钨灯光源:钨灯光源属于热辐射光源,发出连续光谱(覆盖可见光至近红外区域,约350-2500nm),可提供稳定的光源,其发出的光线经过积分球的入光口进入积分球内部。作为入射光的源头,通过准直系统将光聚焦并以特定角度8°角照射到积分球内部。
(2)光谱仪:吸光度测试系统的核心角色,光谱仪内置光栅或棱镜分光系统,将入射光按波长分解,通过探测器测量各波长的光强信号,最终输出样品在不同波长下的光谱信息。
(3)光纤和支架:光纤用于传输和接收光源信号,支架用于固定样品位置。
(4)吸光度测试原理与计算:先测量参比样品(一般为空气或者水)的光强(Iref),其吸光度已知且接近0,以此为参比计算样品的相对吸收光强(Isample)。
搭建示意图:
推荐配置:
02
实验案例
上海如海光电使用自主研发的吸光度测试系统,紫外-可见吸收光谱仪所采集到的不同浓度苯酚溶液的吸收光谱如图1所示:
图1不同浓度苯酚溶液的吸收光谱
从图1中可以看到,苯酚在紫外光区有3个较强的吸收峰,分别为194nm、219nm,以及276nm,并随着浓度的增加,样品的特征峰强度也随之增强。经查阅文献,得知常选用276nm处的特征峰作为定量分析的依据。将276nm处的吸光度填写在表1。
表1 苯酚在276nm处的吸光度
绘制苯酚定量分析的标准曲线,如下图2所示。
图2 不同浓度苯酚溶液特定峰强处的吸光度与浓度关系线性拟合曲线
由图得知苯酚溶液的吸光度与其浓度具有较大的线性相关关系,线性拟合系数为0.9961,标准曲线的方程式是:
A=84.74C-14.40
将未知样品的吸光度0.4196代入标准曲线的方程式中,得出未知苯酚样品的浓度为24.97mg/L,而真实的浓度为25.00mg/L,实验的测量误差△=-0.03mg/L。因此,如海光电的紫外可见光谱仪能够在吸光度测量中有较好的测量结果。
06
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