分光光度計(jì)屬于精密儀器,應(yīng)當(dāng)妥善保管和精心維護(hù),這樣才能保證分光光度計(jì)長(zhǎng)期使用、長(zhǎng)期的穩(wěn)定可靠、測(cè)量精度高。元析公司在多年的生產(chǎn)和應(yīng)用的過(guò)程中,得到了一套在一定環(huán)境下維護(hù)分光光度計(jì)的經(jīng)驗(yàn),具體如下:
1、環(huán)境溫度在條件容許的情況下,盡量保持在15-30攝氏度之間,這樣能保持電器件穩(wěn)定工作,不易老化,使分光光度計(jì)不易損壞,燈源的使用壽命得到延長(zhǎng)。若條件不容許,在高溫的情況下,縮短開(kāi)機(jī)時(shí)間,使用分光光度計(jì),使電器件不要長(zhǎng)期保持在高溫下。在低溫下,使預(yù)熱時(shí)間比常溫下的預(yù)熱時(shí)間要長(zhǎng),這樣能保證在儀器穩(wěn)定的情況下進(jìn)行測(cè)試。
2、環(huán)境濕度在條件容許的情況下,盡量保持在60%以下,這樣能保證光度計(jì)內(nèi)部的光學(xué)件和電器件不易受潮、腐蝕、和上霉。若條件不容許,在高濕度和低濕度的情況盡量保持通風(fēng)。
3、環(huán)境在條件容許的情況下盡量保持潔凈,打掃環(huán)境時(shí)動(dòng)作不宜太大,不要揚(yáng)起灰塵,打掃之前用防塵罩蓋上分光光度計(jì),不要讓灰塵進(jìn)入分光光度計(jì)內(nèi)部。
二、吸光光度法及722 型分光光度計(jì)的使用
吸光光度法
基于物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)的光波具有選擇性吸收的能力而建立起來(lái)的分析方法。
(一) 光線:
光線的波長(zhǎng): 200nm-400nm 紫外線*
400-750nm可見(jiàn)光*>750nm 紅外線
光具有波粒二相性,波長(zhǎng)不同,其能量不同。
(二) 物質(zhì)的吸收光譜及顏色:
1. 物質(zhì)的原子吸收光譜和原子發(fā)射光譜:原子的zui外層電子可以選擇性吸收特征波長(zhǎng)的電磁波成為
激發(fā)態(tài)而產(chǎn)生的光譜稱為原子吸收光譜。激發(fā)態(tài)原子恢復(fù)到基態(tài),則釋放出特征波長(zhǎng)的光子,形成原子發(fā)射光譜。不同的溶液其光譜不同,即不同溶液對(duì)不同波長(zhǎng)的光其吸收能力不同,對(duì)某一特定波長(zhǎng)的光存在吸收峰。
2. 可見(jiàn)光由赤橙黃綠青蘭紫等能量不同的光線組成,當(dāng)可見(jiàn)光穿過(guò)某一溶液時(shí),由于特定波長(zhǎng)的
光被吸收而使溶液呈現(xiàn)相應(yīng)的顏色。(如CuSO4由于吸收了可見(jiàn)光中的黃光(600nm)而成藍(lán)色)不同顏色的溶液對(duì)不同波長(zhǎng)的光其吸收能力不同。
(三) 光吸收的基本定律(Lambert-Beer 定律):
一束平行單色光(Io)通過(guò)有色的透明溶液時(shí),一部分的光可以透過(guò)溶液(It),另一部分被溶液吸收(Ia),還有一部分被器皿表面反射(Ir),則:
Io=It+Ia+Ir 。那么,該溶液透光率為: T = It / Io 。
1. Lambert 定律:設(shè)有一束平行單色光,通過(guò)液層厚度為b 的均勻透明溶液,則溶液對(duì)光的吸收能力:
A=Ig(Io/It)=Ig(1/T)=k2b
k2 為吸光系數(shù),為常數(shù)。與入射光波長(zhǎng)、溶液性質(zhì)、濃度和溫度有關(guān);A 為吸光度(又稱光密度
O.D 或消光度E),當(dāng)入射光波長(zhǎng)、吸光溶液的濃度和溫度一定時(shí),A 與b 成正比。
2. Beer 定律:設(shè)有一束平行單色光,通過(guò)濃度為c 的均勻透明溶液,則溶液對(duì)光的吸收能力:
A=Ig(Io/It)=Ig(1/T)=k4c
k2 為常數(shù)。由Beer 定律可知:當(dāng)入射光波長(zhǎng)、吸光溶液的厚度和溫度一定時(shí),A 與c 成正比。
3. Lambert-Beer 定律:綜合1.2.得: A=Kbc ,
即:當(dāng)入射光波長(zhǎng)、吸光溶液的性質(zhì)和溫度一定時(shí),A 與b、c 成正比。
(四) 吸光光度法的基本原理:
1、 不同物質(zhì),由于其分子結(jié)構(gòu)和原子組成不同,故對(duì)光的吸收光譜不同(如:CuSO4),在測(cè)定不同顏
色的物質(zhì)濃度時(shí)要用zui大吸收的波長(zhǎng)的入射光,這樣測(cè)量的靈敏度zui高。
2、 同一種物質(zhì),若濃度不同,則對(duì)同一波長(zhǎng)的入射光的吸收能力(吸光度)也不同,且成正比關(guān)系。
3、
應(yīng)此,利用特定波長(zhǎng)的單色光(通常用zui大吸收波長(zhǎng)的入射光)照射不同濃度的某一溶液時(shí),所得的吸光度大小應(yīng)與溶液濃度呈線性關(guān)系,故可利用該線性關(guān)系通過(guò)計(jì)算或查標(biāo)準(zhǔn)曲線來(lái)求得未知溶液的濃度。
(五) 吸光光度法特點(diǎn):
1. 靈敏度高:mg%級(jí)、甚至ug%級(jí)。
2. 準(zhǔn)確度高:誤差2-5%
3. 操作簡(jiǎn)便、快速,儀器設(shè)備不復(fù)雜,價(jià)格低廉,故應(yīng)用廣泛。
三、分光光度計(jì)的使用:
(一) 分光光度計(jì)的基本原理:利用吸光光度法的原理,采用棱鏡或光柵等分光器獲得純度較高的單色光
來(lái)測(cè)量未知溶液的濃度的方法。
(二) 常用分光光度計(jì):可見(jiàn)光、紫外、紅外分光光度計(jì),
熒光分光光度計(jì),火焰分光光度計(jì)等。
(三) 722 型分光光度計(jì)的結(jié)構(gòu)(略)
(四) 分光光度計(jì)的操作步驟
1)預(yù)熱儀器。為使測(cè)定穩(wěn)定,將電源開(kāi)關(guān)打開(kāi),使儀器預(yù)熱20min,為了防止光電管疲勞,不要連續(xù)光照。預(yù)熱儀器時(shí)和在不測(cè)定時(shí)應(yīng)將比色皿暗箱蓋打開(kāi),使光路切斷。
2)選定波長(zhǎng)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求,轉(zhuǎn)動(dòng)波長(zhǎng)調(diào)節(jié)器,使指針指示所需要的單色光波長(zhǎng)。
3)固定靈敏度檔。根據(jù)有色溶液對(duì)光的吸收情況,為使吸光度讀數(shù)為0.2-0.7,選擇合適的靈敏度。為此,旋動(dòng)靈敏度檔,使其固定于某一檔,在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不再變動(dòng)。一般測(cè)量固定在“1”檔。
4)調(diào)節(jié)“0”點(diǎn)。輕輕旋動(dòng)調(diào)“0”電位器,使讀數(shù)表頭指針恰好位于透光度為“0”處(此時(shí),比色皿暗箱蓋是打開(kāi)的,光路被切斷,光電管不受光照)。
5)調(diào)節(jié)T=100%。將盛蒸餾水(或空白溶液或純?nèi)軇┑谋壬蠓湃氡壬笞苤械?格內(nèi),有色溶液放在其它格內(nèi),把比色皿暗箱蓋子輕輕蓋上,轉(zhuǎn)動(dòng)光量調(diào)節(jié)器,使透光度T=100%,即表頭指針恰好指在T=100%處。
6)測(cè)定。輕輕拉動(dòng)比色皿座架拉桿,使有色溶液進(jìn)入光路,此時(shí)表頭指針?biāo)緸樵撚猩芤旱奈舛華。讀數(shù)后,打開(kāi)比色皿暗箱蓋。
7)關(guān)機(jī)。實(shí)驗(yàn)完畢,切斷電源,將比色皿取出洗凈,并將比色皿座架及暗箱用軟紙擦凈。
四、分光光度計(jì)的性能檢查(1)波長(zhǎng)校正:使用光電比色計(jì)或分光光度計(jì),在更換光源燈、重新安裝、搬運(yùn)或檢修后,以及儀器工作不正常時(shí),都要進(jìn)行波長(zhǎng)校正。就是正常工作的儀器,每隔一個(gè)月也要檢查一次波長(zhǎng),必要時(shí)進(jìn)行校正,這樣才能保證波長(zhǎng)讀數(shù)與通過(guò)樣品的波長(zhǎng)符合,保證儀器的zui大靈敏度。方法常用譜釹濾光片校正法,適用于721型儀可見(jiàn)光區(qū)的波長(zhǎng)校正,常以585nm或529nm處的吸收峰或T%為標(biāo)準(zhǔn)。鑒于721型儀器的出射光波長(zhǎng)較寬,不易將573nm和585nm的兩峰或兩谷分開(kāi),校正時(shí)易產(chǎn)生誤差,故推薦用529nm處的峰或谷為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行波長(zhǎng)校正。校正時(shí),將儀器按要求預(yù)熱。要求電源電壓穩(wěn)定。波長(zhǎng)度盤置580nm處,T%調(diào)至zui大,在比色杯處放一白紙條,觀察是否有光強(qiáng)均勻、邊緣無(wú)光暈或雜光的光斑,如不符合要求,可調(diào)節(jié)燈泡位置使其符合要求,是為波長(zhǎng)校正的粗調(diào)。再把靈敏度扭置于“1”(zui低檔),波長(zhǎng)度盤對(duì)準(zhǔn)529nm,電表機(jī)械零點(diǎn)為零,在光路空白時(shí)調(diào)T%為100%T,并反復(fù)查零點(diǎn)和100%T穩(wěn)定情況。將譜釹濾光片插入光路,慢慢旋轉(zhuǎn)波長(zhǎng)度盤,找到透光率zui低的一點(diǎn)(向左右微旋波長(zhǎng)度盤時(shí),該點(diǎn)透光率值均增加),這一點(diǎn)即為波長(zhǎng)529nm。檢查波長(zhǎng)度盤的指示值是不是529nm,如指示值為534nm,此時(shí)波長(zhǎng)工誤差為5nm,超出規(guī)定(±1nm)必須進(jìn)行調(diào)整。
調(diào)整方法:將波長(zhǎng)度盤對(duì)準(zhǔn)529nm,從光路取出譜釹濾光片,光路空白時(shí)調(diào)電表指針到100%T,再將譜釹濾光片插入光路。打開(kāi)儀器左側(cè)小蓋板,找到波長(zhǎng)校正螺絲(3個(gè)中左側(cè)柄長(zhǎng)的一個(gè));反時(shí)針?lè)较蛭⑽⒄{(diào)節(jié)(負(fù)誤差時(shí)順時(shí)針?lè)较颍?,使電表指針的指示T%為zui低。反復(fù)檢查波長(zhǎng)誤差情況,直到符合儀器技術(shù)指標(biāo)為止。蓋好左側(cè)小蓋板,校正結(jié)束。
有些儀器如島津UV-260型雙光束分光光度計(jì),可使用氫燈或置譜釹濾光片于測(cè)定比色槽內(nèi),編入濾工掃描程序后,儀器即可自動(dòng)地在一定波長(zhǎng)范圍內(nèi)進(jìn)行波長(zhǎng)校正。分光光度儀的光學(xué)系統(tǒng)密封在一個(gè)單元組件內(nèi),若發(fā)生故障,波長(zhǎng)不準(zhǔn),常須請(qǐng)制造商派專人修理。其它尚有譜線校正法、干涉濾光片校正法和有色溶液校正法等,可參考有關(guān)資料。
?。?)線性檢查:線性檢查包括儀器線性及測(cè)定方法線性兩個(gè)方面的檢查。線性誤差表現(xiàn)為溶液的濃度與吸光度不成線性關(guān)系,出現(xiàn)正偏離或負(fù)偏離的現(xiàn)象。這種偏離,按比耳定律的現(xiàn)象來(lái)自兩個(gè)方面:一是溶液本身不符合比耳定律,這種現(xiàn)象叫做化學(xué)偏離;二是儀器本身各種因素的影響,使吸光度測(cè)定值與濃度之間不成線性關(guān)系,這種現(xiàn)象叫儀器偏離。此處研究的是后者。儀器偏離的因素很多,如雜光、有限帶寬、檢測(cè)器噪聲、環(huán)境條件變化、波長(zhǎng)的變動(dòng)、比色杯的誤差、輻射光的非平行性、檢測(cè)器本身的非線性等。
儀器線性檢查常用一種在一定波長(zhǎng)及一定濃度范圍內(nèi)確知其服從比耳定律的有色物質(zhì),配成不同濃度的溶液,來(lái)檢查儀器本身是否能如實(shí)地反映有色物質(zhì)的濃度變化。這種檢查方法與任何被測(cè)物質(zhì)呈色反應(yīng)等方法學(xué)上的問(wèn)題無(wú)關(guān)。用測(cè)得的吸光度對(duì)濃度作圖,在理想情況下應(yīng)是一條直線。常用的方法是用0.8、1.6、2.4、4.0mg/L伊文藍(lán)濃度系列來(lái)檢查,波長(zhǎng)用610nm。
?。?)雜光(散光)檢查:在吸光度測(cè)定中,凡檢測(cè)器感受到的不需要的輻射都稱為雜光。雜光對(duì)吸光度測(cè)定法的準(zhǔn)確性有嚴(yán)重的影響,但卻往往被忽視。雜光的來(lái)源有:①儀器本身的原因,如單色器的設(shè)計(jì)、光源的光譜分布、光學(xué)原件的老化程度、波帶寬度以及儀器內(nèi)部的反射及散射等;②室內(nèi)光線過(guò)強(qiáng)而漏入儀器,儀器暗室蓋不嚴(yán);③樣品本身的原因,如樣品有無(wú)熒光、樣品的散射能力強(qiáng)弱等。
雜光檢測(cè)方法:①紫外光區(qū)的雜光監(jiān)測(cè)可用10±0.1g/L的碘化鈉溶液,在240nm處測(cè)定的吸光度應(yīng)大于2.00。此外,也可用12g/L的氯化鉀溶液,在220nm處測(cè)其透光度,即為雜光量,一般應(yīng)小于1%T。以上測(cè)定均用石英杯,以蒸餾水校零。②在可見(jiàn)光區(qū)可使用譜釹濾光片或硫酸鎳法檢查。先用譜釹濾片校正波長(zhǎng),然后用黑紙片擋住比色杯光路(進(jìn)口儀器帶有比色杯樣黑色標(biāo)柱)之后調(diào)整0%T,再用空氣做空白調(diào)100%T。插入譜釹濾光片,在585nm處測(cè)定,其測(cè)定值即為雜光水平。
?。?)比色杯的質(zhì)量檢查:比色杯一般由玻璃、石英或熒石制成,光徑1.0或0.5cm,光線通過(guò)時(shí)有一部分光為空氣與玻璃接觸面的反射而損失(4%),另一部分(很少)為玻璃吸收。比色杯的質(zhì)量除其原料外,再就是玻璃的厚度均勻,上下一致,各杯彼此相配。廠家多以四個(gè)一套供應(yīng),且杯口上部外面標(biāo)有箭頭,箭頭對(duì)光源側(cè)使用。盡管如此,在使用前還是應(yīng)作質(zhì)量檢查。常用伊文藍(lán)法:將一定量的2.0mg/L的伊文藍(lán)溶液注入比色杯中,比色杯內(nèi)液面應(yīng)相等。用一個(gè)比色杯作標(biāo)準(zhǔn),用紅色濾光片(波長(zhǎng)600~610nm),用水校零后將此杯的讀數(shù)準(zhǔn)確調(diào)至50%T,接著讀取其余杯的透光度。透光度相差在±0.5%T范圍內(nèi)者為合格。
?。?)穩(wěn)定性檢查:檢查方法:將分光光度計(jì)及附件接于0.5kVA以上的可調(diào)變壓器,先調(diào)電壓為220V,波長(zhǎng)固定在650nm,在光路比色杯裝以空白液,調(diào)讀數(shù)為90%T處,再將電壓升至230V及降至190V,觀察透光度的漂移值。若介于88.5%~91.5%T之間為合格。在電源電壓不變的條件下,在3分鐘內(nèi)其讀數(shù)漂移不應(yīng)超過(guò)標(biāo)尺上限值的±0.5%。
?。?)重復(fù)性檢查:在波長(zhǎng)、工作狀態(tài)、電源電壓、比色杯配套等合格的前提下,進(jìn)行重復(fù)檢查。在用交流電源供電時(shí),儀器對(duì)一種溶液重復(fù)測(cè)定的讀數(shù)值差應(yīng)小于或等于標(biāo)尺上限值的1%。試驗(yàn)方法:將分析純重絡(luò)酸鉀于120~150攝氏度烘干2小時(shí),干燥器中冷卻。精稱509.1mg于1000ml容量瓶中,以蒸餾水溶解并加至刻度,混勻(此液180mg/L鉻)。就用液為30、60、180mg鉻/L。取波長(zhǎng)440nm,將應(yīng)用液各濃度管連續(xù)測(cè)3~5次,各濃度管中zui大誤差小于1%T為合格。
?。?)靈敏度檢查:將重鉻酸鉀液配制成30和32.5mg鉻/L及120和122.5mg/L鉻的4種應(yīng)用液(濃度差兩組各為2.5mg/L鉻)。波長(zhǎng)440nm,以水校零點(diǎn),將上述應(yīng)用液連續(xù)測(cè)3次吸光度,兩組2.5mg/L鉻濃度差的吸光度值差都不小于0.01為合格。