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                  紫外光譜的原理及其應用

                   更新時間:2022-03-23 點擊量:3445

                  紫外光譜紫外分光光度計等分析化學中的重要工具。UV(紫外線)光譜的另一個名稱是電子光譜,因為它涉及將電子從基態提升到更高的能量或激發態。在本文中,我將解釋紫外光譜的基本原理、工作原理和所有應用。

                  一、紫外光譜簡介
                  紫外光譜是一種吸收光譜,其中紫外線區域(200-400 nm)的光被分子吸收。紫外輻射的吸收導致電子從基態激發到更高能態。被吸收的紫外線輻射的能量等于基態和高能態之間的能量差(deltaE = hf)。
                     通常,有利的躍遷是從MAX占據分子軌道 (HOMO) LOW未占據分子軌道 (LUMO)。對于大多數分子來說,LOW能量占據的分子軌道是軌道,對應于 sigma 鍵。軌道處于高的能級,具有未共享電子對的軌道(非鍵軌道)位于高的能級。未占軌道或反鍵軌道(pie *sigma *)是能量High的占據軌道。
                  在所有化合物(除了烷烴)中,電子都會經歷各種躍遷。一些隨著能量增加的重要轉變是:非鍵到派*,非鍵到 sigma *,派到派*, sigma 到 pie * sigma 到 sigma *。

                  二、紫外光譜學原理

                  紫外光譜遵循比爾-朗伯定律,該定律指出:當一束單色光通過吸收物質的溶液時,輻射強度隨吸收溶液厚度的下降率與入射輻射成正比:以及溶液的濃度。
                  Beer-Lambert 定律的表達式為 - A = log (I 0 /I) = Ecl
                  其中,A = 吸光度 ,I 0 = 入射到樣品池,

                  的光強度 I = 離開樣品池的光強度C = 溶質L
                  目 的摩爾濃度樣品池長度 (cm.)  ,E = 摩爾吸光率
                  從比爾-朗伯定律可以清楚地看出,能夠吸收給定波長的光的分子數量越多,光吸收的程度就越大。這是紫外光譜的基本原理。


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                  三、紫外光譜的儀器和工作

                  可以同時研究紫外光譜儀的儀器和工作。大多數現代紫外光譜儀由以下部分組成 :
                  光源鎢絲燈和氫氘燈是廣泛使用的光源,因為它們覆蓋了整個紫外區域。鎢絲燈富含紅色輻射;具體地說,它們發出 375 nm 的輻射,而氫氘燈的強度低于 375 nm。
                  單色器單色器通常由棱鏡和狹縫組成。大多數分光光度計是雙光束分光光度計從主光源發出的輻射在旋轉棱鏡的幫助下被分散。由棱鏡分離的光源的各種波長然后由狹縫選擇,這樣棱鏡的旋轉導致一系列連續增加的波長通過狹縫用于記錄目的。狹縫選擇的光束是單色的,并在另一個棱鏡的幫助下進一步分成兩束。
                  樣品和參比池兩個分開的光束中的一個穿過樣品溶液,第二個光束穿過參比溶液。樣品和參考溶液都包含在細胞中。這些電池由二氧化硅或石英制成。玻璃不能用于電池,因為它也會吸收紫外線區域的光。
                  探測器通常兩個光電池用作紫外光譜中的檢測器。其中一個光電管接收來自樣品池的光束,第二個檢測器接收來自參考的光束。來自參比池的輻射強度比樣品池的光束強。這導致在光電池中產生脈動或交流電流。
                  放大器:光電管中產生的交流電被傳輸到放大器。放大器耦合到一個小型伺服計。一般來說,光電管產生的電流強度很低,放大器的主要目的是將信號放大多次,以便獲得清晰可記錄的信號。
                  錄音設備:大多數時間放大器都連接到連接到計算機的筆式記錄器。計算機存儲所有生成的數據并生成所需化合物的光譜。

                  四、紫外光譜中生色團和輔助色素的概念
                  發色團發色團定義為在紫外或可見光區域 (200-800 nm)中顯示出特征吸收的任何孤立的共價鍵合基團。生色團可分為兩組
                  a) 生色團,其包含 電子并經歷餅對餅*躍遷。乙烯和乙炔是此類發色團的例子。
                  b) 同時包含 和非鍵合電子的發色團。他們經歷了兩種類型的轉變;pie to pie * nonbonding to pie *。羰基、腈、偶氮化合物、硝基化合物等都是屬于此類發色團。
                  輔助色素助色團可以定義為任何本身不充當發色團但其存在導致吸收帶向光譜的較長波長移動的基團。-OH、-OR、-NH 2、-NHR、-SH屬于輔助變色基團。

                  五、紫外光譜中的吸收和強度變化

                  在紫外光譜中觀察到四種類型的位移
                  a) 紅移效應:這種類型的位移也稱為紅移。紅移是一種效應,由于助色劑的存在或溶劑的變化,吸收MAX值向更長的波長移動。羰基化合物的非鍵合到派*轉變觀察到紅移或紅移。
                  b) 低色移——這種效應也稱為藍移。深向色移是一種吸收max值向較短波長移動的效應。通常它是由于去除共軛或改變溶劑的極性引起的。
                  c) 增色效果增色偏移是吸收max值增加的效果。在化合物中引入輔助色素通常會導致增色效果。
                  d) 減色效應增色效應定義為吸收max值強度降低的效果。由于引入了新基團,分子的幾何形狀發生了畸變,因此發生了增色效應。

                  六、紫外光譜的應用

                  1.官能團的檢測紫外光譜用于檢測化合物中發色團的存在與否。該技術不適用于檢測復雜化合物中的發色團。特定波段的波段缺失可以被視為特定群體缺失的證據。如果化合物的光譜在 200 nm 以上是透明的,則表明不存在。
                  2. 共軛程度的檢測可以借助紫外光譜檢測多烯中的共軛程度。隨著雙鍵的增加,吸收向更長的波長移動。如果多烯中的雙鍵增加了 個,那么當吸收進入可見區域時,人眼就可以看到多烯。
                  3. 未知化合物的鑒定可以借助紫外光譜鑒定未知化合物。將未知化合物的光譜與參考化合物的光譜進行比較,如果兩個光譜一致,則確認未知物質的鑒定。
                  4. 幾何異構體構型的測定觀察到順式烯烴的吸收波長與反式烯烴不同。當其中一種異構體由于空間位阻而具有非共面結構時,這兩種異構體可以相互區分。與反式異構體相比,順式異構體遭受變形并在較低波長處吸收。
                  5. 物質純度的測定:物質的純度也可以借助紫外光譜來測定。將樣品溶液的吸收與參考溶液的吸收進行比較。吸收強度可用于樣品物質純度的相對計算。

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