UV的原理

紫外-可見(jiàn)分光光度法是利用某些物質(zhì)的分子吸收200--800nm光譜區(qū)的輻射來(lái)進(jìn)行分析測(cè)定的方法，這種分子吸收光譜產(chǎn)生于價(jià)電子和分子軌道上的電子在電子能級(jí)間的躍遷。

1、分子吸收光譜的形成

電子由于受到光、熱、電等的激發(fā)從一個(gè)能級(jí)轉(zhuǎn)移到另外一個(gè)能級(jí)，稱為躍遷。

2、為啥紫外光譜是帶狀的呢？

由分子內(nèi)部電子能級(jí)的躍遷而產(chǎn)生的光譜位于紫外-可見(jiàn)光區(qū)內(nèi)。由上圖可以看出在發(fā)生電子能級(jí)之間躍遷的同時(shí)，必然也要發(fā)生振動(dòng)能級(jí)之間的躍遷，得到的是一系列的譜線，當(dāng)發(fā)生電子能力和振動(dòng)能級(jí)之間的月錢是，必然也要發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)之間的躍遷，這些譜線連在一起，呈現(xiàn)帶狀，成為帶狀光譜。

3、有機(jī)化合物的紫外-可見(jiàn)光譜

有機(jī)化合物的紫外-可見(jiàn)光譜決定于分子的結(jié)構(gòu)以及分子軌道上電子的性質(zhì)。有機(jī)化合物分子對(duì)紫外或可見(jiàn)光的特征吸收，可以用Z大吸收處的波長(zhǎng)，λmax表示，λmax取決于分子的激發(fā)態(tài)與基態(tài)之間的能量差。從化學(xué)鍵的性質(zhì)來(lái)看，與紫外-可見(jiàn)光譜有關(guān)的電子主要有三種，即形成單鍵的σ電子，形成雙鍵或三鍵的π電子以及未參與成鍵的n電子（孤對(duì)電子）。

電子躍遷類型

σ→σ*躍遷（飽和有機(jī)化合物）：吸收能量較高，一般發(fā)生在真空紫外區(qū)。飽和烴中的C-C和C-H屬于這種躍遷類型。如乙烷λmax為135nm。（注：由于一般紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)只能提供190～850nm范圍的單色光，因此無(wú)法檢測(cè)σ→σ*躍遷。利用這一點(diǎn)，飽和有機(jī)化合物可以作為實(shí)驗(yàn)的良好溶劑，無(wú)紫外背景干擾。

π→π*躍遷（不飽和有機(jī)化合物）：有π電子的基團(tuán)，如C=C，C≡C，C=O等，會(huì)發(fā)生π→π*躍遷，一般位于近紫外區(qū)，在200 nm左右，εmax≥104L·mol-1·cm-1，為強(qiáng)吸收帶，有共軛雙鍵的化合物，隨著共軛體系的延長(zhǎng)，π→π*躍遷的吸收帶將明顯向長(zhǎng)波方向移動(dòng)，吸收強(qiáng)度也隨之增強(qiáng)。

n→σ*躍遷：含有O、N、S等雜原子的基團(tuán)，如-NH2、-OH-、-SH等可能產(chǎn)生n→σ*躍遷，在近紫外區(qū)，吸收弱，摩爾吸光系數(shù)較小。

K帶：共軛體系的π→π*躍遷又叫K帶，與共軛體系的數(shù)目、位置和取代基的類型有關(guān)。

B帶：芳香族化合物的π→π*躍遷而產(chǎn)生的精細(xì)結(jié)構(gòu)吸收帶叫做B帶。

E帶：E帶是苯環(huán)上三個(gè)雙鍵共軛體系中的π電子向π*反鍵軌道躍遷的結(jié)果，可分為E1和E2帶（K帶）。苯的B帶和E帶如下圖所示。

n→π*躍遷：含有雜原子的不飽和基團(tuán)：如C=O，C=S，-N=N-等基團(tuán)會(huì)發(fā)生n→π*。發(fā)生這種躍遷能量較小，吸收發(fā)生在近紫外或者可見(jiàn)光區(qū)。特點(diǎn)是強(qiáng)度弱，摩爾吸光系數(shù)小，產(chǎn)生的吸收帶也叫R帶。

以上各吸收帶相對(duì)的波長(zhǎng)位置由大到小的次序?yàn)椋?span lang="EN-US">R、B、K、E2、 E1 ，但一般K和E帶常合并成一個(gè)吸收帶。

4、無(wú)機(jī)物中的電子躍遷

無(wú)機(jī)化合物的紫外可見(jiàn)吸收主要是由電荷轉(zhuǎn)移躍遷和配位場(chǎng)躍遷產(chǎn)生。

電荷轉(zhuǎn)移吸收光譜出現(xiàn)的波長(zhǎng)位置，取決于電子給體和電子受體相應(yīng)電子軌道的能量差。一般，中心離子的氧化能力越強(qiáng)，或配體的還原能力越強(qiáng)（相反，若中心離子的還原能力越強(qiáng)，或配體的氧化能力越強(qiáng)），則發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移躍遷時(shí)所需能量越小，吸收光譜波長(zhǎng)紅移。

配位場(chǎng)躍遷：元素周期表中第4和第5周期過(guò)渡元素分別含有3d和4d軌道，鑭系和錒系元素分別有4f和5f軌道。這些軌道能量通常是簡(jiǎn)并（相等）的，但是在絡(luò)合物中，由于配體的影響分裂成了幾組能量不等的軌道。若軌道是未充滿的，當(dāng)吸收光后，電子會(huì)發(fā)生躍遷，分別稱為d-d躍遷和f-f躍遷。

UV常見(jiàn)問(wèn)題

1、故障：氘燈不亮

原因一：氘燈壽命到期(此種原因幾率Z高)。

檢查：燈絲電壓、陽(yáng)極電壓均有，燈絲也可能未斷(可看到燈絲發(fā)紅)。

處置：更換氘燈。

原因二：氘燈起輝電路故障。

檢查：氘燈在起輝的過(guò)程中，一般是燈絲先要預(yù)熱數(shù)秒鐘，然后燈的陽(yáng)極與陰極間才可起輝放電，如果燈在起輝的開(kāi)始瞬間燈內(nèi)閃動(dòng)一下或連續(xù)閃動(dòng)，并且更換新的氘燈后依然如此，有可能是起輝電路有故障，燈電流調(diào)整用的大功率晶體管損壞的幾率Z大。

處置：需要專業(yè)人士修理。

2、故障：鎢燈不亮

原因一：鎢燈燈絲燒斷(此種原因幾率Z高)。

檢查：鎢燈兩端有工作電壓，但燈不亮；取下鎢燈用萬(wàn)用表電阻檔檢測(cè)。

處置：更換新鎢燈。

原因二：沒(méi)有點(diǎn)燈電壓。

檢查：保險(xiǎn)絲被熔斷。

處置：更換保險(xiǎn)絲，(如更換后再次燒斷則要檢查供電電路)。

3、故障：吸光值結(jié)果出現(xiàn)負(fù)值(Z常見(jiàn))

原因：沒(méi)做空白記憶、樣品的吸光值小于空白參比液。

檢查：將參比液與樣品液調(diào)換位置便知。

處置：做空白記憶、調(diào)換參比液或用參比液配置樣品溶液。

4、故障：基線噪聲大

具體表示：樣品室內(nèi)無(wú)任何物品的情況下，全波長(zhǎng)范圍內(nèi)基線噪聲大

原因：光源鏡位置不正確、石英窗表面被濺射上樣品。

檢查：觀察光源是否照射到入射狹縫的中央？石英窗上有無(wú)污染物？

處置：重新調(diào)整光源鏡的位置，用乙醇清洗石英窗。

5、故障：信號(hào)的分辨率不夠

具體表現(xiàn)是：本應(yīng)疊加在某一大峰上的小峰無(wú)法觀察到；

原因：狹縫設(shè)置過(guò)窄而掃描速度過(guò)快，造成檢測(cè)器響應(yīng)速度跟不上，從而失去應(yīng)測(cè)到的信號(hào)；按常理，一定的狹縫寬度要對(duì)應(yīng)一定范圍的掃描速度；或者狹縫設(shè)置得過(guò)寬，使儀器的分辨率下降，將小峰融合在大峰里了。

檢查：放慢掃描速度看一看或?qū)ⅹM縫設(shè)窄；

處置：將掃描速度、狹縫寬窄、時(shí)間常數(shù)三者擬合成一個(gè)Z優(yōu)化的條件。

6、故障：紫外區(qū)的基線噪聲大

具體表現(xiàn)：樣品室內(nèi)無(wú)任何物品的情況下，僅僅是紫外區(qū)的基線噪聲大。

原因：氘燈老化、光學(xué)系統(tǒng)的反光鏡表面劣化、濾光片出現(xiàn)結(jié)晶物。

檢查：可見(jiàn)區(qū)的基線較為平坦，斷電后打開(kāi)儀器的單色器及上蓋，肉眼可以觀察到光柵、反光鏡表面有一層白色霧狀物覆蓋在上面；如果光學(xué)系統(tǒng)正常，Z大的可能是氘燈老化，可以通過(guò)能量檢查或更換新燈方法加以判斷。

處置：更換氘燈、用火棉膠粘取鏡面上的污物或用研磨膏研磨濾光片(注意：此種技巧需要有一定維修經(jīng)驗(yàn)者來(lái)實(shí)施)；清洗比色皿，更換空白溶液。

7、故障：樣品出峰位置不對(duì)

原因：波長(zhǎng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)產(chǎn)生位移。

檢查：通過(guò)氘燈的656.1nm的特征譜線來(lái)判斷波長(zhǎng)是否準(zhǔn)確。

處置：對(duì)于高檔儀器而言處理手段相對(duì)簡(jiǎn)單，使用儀器固有的自動(dòng)校正功能即可；而對(duì)于相對(duì)簡(jiǎn)單的儀器，這種調(diào)整則需要專業(yè)人員來(lái)進(jìn)行了。

8、故障：樣品信號(hào)重現(xiàn)性不良

原因：排除儀器本身的原因外，Z大的可能是樣品溶液不均勻所致；在簡(jiǎn)易的單光束儀器中，樣品池架一般為推拉式的，有時(shí)重復(fù)推拉不在同一個(gè)位置上。

檢查：更換一種的試樣判定。

處置：采取正確的試樣配置手段；修理推拉式樣品架的定位碰珠。

9、故障：沒(méi)有任何檢測(cè)信號(hào)輸出

原因：沒(méi)有任何光束照射到樣品室內(nèi)。

檢查：將波長(zhǎng)設(shè)定為530nm，狹縫盡量開(kāi)到Z寬檔位，在黑暗的環(huán)境下用一張白紙放在樣品室光窗出口處，觀察白紙上有無(wú)綠光斑影像。

處置：檢查光源鏡是否轉(zhuǎn)到位，雙光束儀器的切光電機(jī)是否轉(zhuǎn)動(dòng)了(耳朵可以聽(tīng)見(jiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的聲音)。

10、故障：長(zhǎng)時(shí)間段的負(fù)值或滿屏大噪聲

具體表現(xiàn)：做基線掃描或樣品掃描時(shí)，基線或信號(hào)有一個(gè)長(zhǎng)時(shí)間段的負(fù)值或滿屏大噪聲

原因：濾光片飼服電機(jī)“失步”，造成檔位錯(cuò)位，國(guó)產(chǎn)電機(jī)尤甚。

檢查：重新開(kāi)機(jī)有可能回復(fù)，或打開(kāi)單色器對(duì)照波長(zhǎng)與濾光片的相對(duì)位置來(lái)檢查(注意：打開(kāi)單色器時(shí)要保護(hù)檢測(cè)器不被強(qiáng)光刺激)。

處置：更換飼服電機(jī)。

11、故障：吸光值信號(hào)上下擺動(dòng)

具體表現(xiàn)：當(dāng)儀器波長(zhǎng)固定在某個(gè)波長(zhǎng)下時(shí)，吸光值信號(hào)上下擺動(dòng)，特別是測(cè)量模式轉(zhuǎn)換為按鍵開(kāi)關(guān)式的簡(jiǎn)易儀器。

原因：開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)因長(zhǎng)期氧化所致造成接觸不良。

檢查：用手加重力量按琴鍵時(shí)，吸光值隨之變化。

處置：用金屬活化劑清洗按鍵觸點(diǎn)即可。