紫外分光光度法吸光度范围.docx
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紫外分光光度法吸光度范围
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自吸泵参数范围-上海阳光泵业
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一、S型立式中开泵概述:
S型系立式单级双吸垂直中开的离心泵,适应于工厂、城市、矿山、电站、农田水利工程等领域。
该型泵用于输送不含固体颗粒的清水或物理、化学性质类似于水的其它液体,被输送的介质温度为0℃~80℃,允许最大进口压力。
二、S型立式中开泵参数范围:
流量Q200~3770m3/s
扬程H~142m
三、S型立式双吸泵型号说明:
10SLZ-9
10-吸入口径被25除(即进口直径为250mm)
SLZ-立式单级双吸轴向中开式直联离心泵
9-比转数被10除化整的约数
四、S型立式中开泵结构型式:
泵为立式安装,吸入口和吐出口均在水平方向,中开泵的分开面在轴中心线上垂直分开,检修时不需拆卸进水、出回管路以及电机,即可揭开泵盖,取出转子部件。
泵的上轴采用滚动轴承,油脂润滑,在轴承体上没有冷却腔。
泵的下轴承为导轴承,由泵本身水进行润滑冷却。
轴封采用软填料密封和机械密封两种形式。
五、S型立式中开泵的旋转方向:
从电机端向泵看,泵为逆时针方向旋转,即面向泵的可拆泵盖面右为进水口,左为出水口。
光密度及吸光度
吸光度量符号的正确表示方法’
汪勤俭刘洪娥冷怀明来嘉张大春
《第三军医大学学报》编辑部400038重庆沙坪坝区高滩岩,E-mail:
wanggj@ mail. tmmu. com. cn
收稿日期二20050-2-23修回日期:
20050-70-1
摘要
针对目前各科技期刊对吸光度的童符号的不同认识和不恰当表示方法,分析了吸光度的含义,
根据《量和单位》国家标准的规定,提出了吸光度量符号的正确表示方法,以期为广大同仁提供参考,为正确执行《量
和单位》国家标准提供依据。
关键词量和单位吸光度光密度
近年来,我们发现,各科技期刊对吸光度的认识不太清楚,因而对其量符号的标注不统一。
大多数编辑将吸光度与光密度的英文缩写作为其量符号,通常的表示方法是,将吸收波长写于A或OD的右下角,例如吸收波长为492nm,表示方法为A492nm
k为摩尔吸收系数 ,。
为物质的量浓度 ,
b为光路长度。
3讨论
目前,多数期刊误将其英文缩写A或OD作为量符号,并用斜体表示。
由于国内高校化学类教材及科技书刊,大都使用“吸光度”这一名称,中华人民共和国化学工业部1987年批准的GB8322-87 也使用这一名
或OD492。
二,有的用正体,有的用斜体;也有的标注为Da。
笔
者查阅了一些资料,报告如下。
1光密度的含义
光密度也称吸光度,通俗地理解即吸收了多少光。
一定的物质会吸收一定波长的光,从而显示一定的色彩;而在灰度或黑白图像中则表现为灰度的改变。
OD =1g,人射光的灰度有的软件中用背景的灰度值来表示,即玻片中空白部分的图像灰度;严格的光密度分析需要进行系统的光密度标定,方法是将一套标准的光密度吸光片,通过显微摄像系统输入图像分析软件,绘制线性
图,然后根据标准直线作出校准。
光密度越大,表示某种物质的含量越高,在病理图像
的定量分析中,光密度是一个相当重要的光度学参数。
称[[3]。
许多科技期刊目前多采用吸光度,并用A标注其量符
号。
国外期刊多采用OD或A表示,但不是作为量符号,仅仅是用缩写形式来表示全称。
GB3102. 6-93光及有关电磁辐射的量和单位)中明确规定[光谱〕光密度这个量的符号是D,也就是说,无论中文名称采用吸光度,还是光密度,都应用D标注其量符号。
我们应正确理解吸光度的含义,自觉遵守这一规定。
值得注意的是形容词“光谱【的〕”可用来代表某一个量是波长的函数,此时,作为变量的^应记在括弧内,而不是用下标
标记[>>。
由于习, N和外文的影响,作者、编者及读者接受D表示。
以上观点是否恰当, 还请广大同仁共同商讨。
参考文献1国家技术监督局.中华人民共和国国家标准:
量和单位.北京:
中国 标准出版社,1993;160一179
2陈浩元主编.科技书刊标准化18讲.北京:
北京师范大学出版社,
2 ;130一139
2《量和单位》国家标准对光密度的规定
国标中给出〔 光谱〕光密度这个量,在不致误解的情况
下,可简称“光密度’,。
量的符号是D [1,21,定义为:
D=一1g[:
I,其中,以^)称光谱透射比,它是透过的与人射的辐射能量或光通量的光谱密集度之比。
按G B3102. 6一93, Lambert-Beer定律应写作:
D二一 1g7二1gtPAP,二kcb
式中D为光密度,:
为光谱透射比,}P,为透过辐射能通
量的光谱密集度,}O。
为人射辐射能通量的光谱密集度,
。
中国高等学校自然科学学报研究会基金资助课题
通讯作者:
冷怀明,电话:
68753851
932
3向玉梅,刘立平,高鸿慈.浅谈化学中的几个量和单位.数理医药学杂志, 2003,16:
568一569
http;//zgkjgkyj. peirodicals. net. cn/中国科技期刊研究,2005, 16透射比和吸光度
透射比和吸光度
当一束平行光通过均匀的溶液介质时,光的一部分被吸收,一部分被器皿反射。
设入射光强度为I0,吸收光强度为Ia,透射光强度为It,反射光强度为Ir
,则
在进行吸收光谱分析中,被测溶液和参比溶液是分别放在同样材料及厚度的两个吸收池中,让强度同为I0的单色光分别通过两个吸收池,用参比池调节仪器的零吸收点,再测量
被测量溶液的透射光强度,所以反射光的影响可以从参比溶液中消除,则上式可简写为
透射光强度(It)与入射光强度(I0)之比称为透射比(亦称透射率),用T
表示,则有:
溶液的T越大,表明它对光的吸收越弱;反之,T越小,表明它对光的吸收越强。
为了更明确地表明溶液的吸光强弱与表达物理量的相应关系,常用吸光度(A)表示物质对光的吸
收程度,其定义为:
则A值越大,表明物质对光吸收越强。
T及A都是表示物质对光吸收程度的一种量度,透射比常以百分率表示,称为百分透射比,T%;吸光度A为一个无因次的量,两者可通过上式互相换算。
朗伯比耳定律
朗伯—比耳定律(Lambert-Beer)是光吸收的基本定律,俗称光吸收定律,是分光光度法定量分析的依据和基础。
当入射光波长一定时,溶液的吸光度A是吸光物质的浓度C及吸收介质厚度l(吸收光程)的函数。
朗伯和比耳分别于1760年和1852年研究了这三者的定量关系。
朗伯的结论是,当用适当波长的单色光照射一固定浓度的均匀溶液时,A与l成正比,其数学式为:
A=kl(此即称为朗伯定律,k为比例系数)''
而比耳的结论是,当用适当波长的单色光照射一固定液层厚度的均匀溶液时,A与C成
正比,其数学表达式为:
(此即称为比耳定律,k称为比例系数)
合并上述k的数值取决于吸光物质的特性外,其单位及数值还与C和l所采用的单位有关。
l通常采用cm为单位,并用b表示。
所以k的单位取决C采用的单位。
当C采用重量单位
时,吸收定律表达为:
(a称为吸光系数,单位为)
当C采用摩尔浓度
时,吸收定律表达为:
(ε称摩尔吸光系数,单位为)
有时在化合物的组成不明的情况下,物质的摩尔质量不知道,因而物质的量浓度无法确定,就不能用摩尔吸光系数,
而是采用比吸光系数
用1cm
吸收池时的吸光度,这时吸光度为:
(c的质量百分浓度) ε、a、三者的换算关系为:
,
在吸收定律的几种表达式中,
吸收光谱的纵坐标也用ε
或(Mr为吸收物质的摩尔质量)
在分析上是最常用的,ε也是最常用的,有时表示物质的吸收强度。
,其意义是指质量分数为1%的溶液,表示,并以最大摩尔吸光系数
ε
是在特定波长及外界条件下,吸光质点的一个特征常数,数值上等于吸光物质的浓度为
,液层厚度为1cm时溶液的吸光度。
它是物质吸光能力的量度,可作为定性分析的参考和估计定量分析的灵敏度。
朗伯比耳定律
朗伯-比耳定律的推导如下:
根据量子理论,光是由光子所组成,其它能量为。
因此,吸收光的过程就是光子被吸光质点(如分子或离子)的俘获,使吸光质点能量增加而处于激发状态,光子被俘获的几率取决于吸光质点的吸光截面积。
如图所示,
如有一束强度为Io的单色平行光束,垂直通过一横截面积为S的均匀溶液介质。
在吸收介质中,光的强度为Ix(Ix在光束通过介质的过程中,因光能量不断被吸收而逐渐变小),当光束通过一个很薄的介质层db后,光强减弱了dIx,则厚度为db
的吸收层对光的吸收率为量子理论表明,光束强度可以看作是单位时间内流过光子的总数,于是可以看作是光束通过吸收介质是每个光子被吸光物质吸收的平均几率。
另一方面,由于液层厚度db为无限小,所以在这个小体积单元中,所以吸光质点所占的吸收截面积之和dS与横截面积S之比
也可看作为该截面上光子被吸收物质吸收的几率。
因此就有:
如果吸收介质中含有m种不同的吸光质点,而且它们之间没有相互影响,设ai为第I种吸光质点对指定波长的吸收截面积,dni为第I种吸光质点在db
小体积单元之中的数目,则
代入上式,则得到:
当光束通过液层厚度为b
时,对上式两边积分,得到:
根据吸光度的定义,
截面积S是均匀介质的体积V与液层度b之比,即
,代入上式,得到
式中NA为阿佛加德罗常数。
为第I种质点在均匀介质中的浓度Ci,当V的单位为L时,Ci为摩尔浓度。
将合并为常数,当Ci为摩尔浓度时,该常数εi
,则得到
上式表明,当一束平行单色光通过一个均匀吸收介质时,总吸光度等于吸收介质中各吸光物质吸光度之和,即吸光度具有加和性,这是进行多组分光度分析的理论基础。
当吸收介质中
只含有单一种吸收物质时,上式简化为
——朗伯-比耳定律的常用表达式
与测量仪器有关的因素
从理论上来说,朗伯-比耳定律上适用于单色光(即单一波长的光),但是紫外-可见分光光度计从光源发出的连续光经单色器分光,为了满足实际测量中需要有足够光强的要求,入射光狭缝必须有一定的宽度。
因此,由出射光狭缝投射到被测溶液的光束,并不是理论要求的严格单色光,而是由一小段波长范围的复合光,由分子吸收光谱是一种带状光谱,吸光物质对不同波长光的吸收能力不同,在峰值位置,吸收能力最强,ε
最大,用表示,
其他波长处ε都变小,因此当吸光物质吸收复合光时,表现吸光度要比理论吸光度偏低,因此导致比耳定律的负偏离。
在所使用的波长范围内,吸光物质的吸光系数变化越大,这种偏离就越显著。
例如,按图的吸收光谱,选择宽度作为入射光时,吸光系数变化较小,测量造成的偏离就比较小,若选择谱带Ⅱ的波长宽度作为入射光时,吸光系数的变化很大,测量造成的偏离也就很大。
所以通常选择吸光物质的最大吸收波长(即吸收带峰所对应的波长)作为分析的测量波长,这样不仅保证有较高的测量灵敏度,而且此处的吸收曲线往往较为平坦,吸光系数变化比较小,比耳定律的偏离也比较小。
对于比较尖锐的吸收带,在满足一定的灵敏度要求下,尽量避免用吸收峰的波长作为测量波长。
投射被测溶液的光束单色性(即波长范围)越差,引起的比耳偏离也越大,所以,在保证足够的光强前提下,采用窄的入射光狭缝,以减小谱带宽度,降低比耳定律的偏离。
与样品溶液有关的因素
●当吸收物质在溶液中的浓度较高时,由于吸收质点之间的平均距离缩小,邻近质点彼此的电荷分布会产生相互影响,以致于改变它们对特定辐射的吸收能力,即改变了吸光系数,导致比耳定律的偏离。
通常只有当吸光物质的浓度小于
吸收定律才成立。
●推导吸收定律时,吸光度的加和性隐含着测定溶液中各组分之间没有相互作用的假设。
但实际上,随着浓度的增大,各组分之间甚至同组分的吸光质点之间的相互作用是不可避免的。
例如,可以发生缔合、离解、光化学反应、互变异构及配合物配位数的变化等等,会使被测组分的吸收曲线发生明显的变化,吸收峰的位置、强度及光谱精细结构都会有所不同,从而破坏了原来的吸光度与浓度之间的函数关系,导致比耳定律的偏离。
●溶剂及介质条件对吸收光谱的影响十分重要。
溶剂及介质条件(如值)经常会影响被的稀溶液中,测物理的性质和组成,影响生色团的吸收波长和吸收强度,也会导致吸收定律的偏离。
●当测定溶液有胶体、乳状液或悬浮物质存在时,入射光通过溶液时,有一不忿光会因散射而损失,造成“假吸收”,使吸光度偏大,导致比耳定律得正偏离。
质点的散射强度与照射光波长的四次方成反比,所以在紫外光区测量时,散射光的影响更大。
●此外,吸收定律的偏离还与溶液的折射率有关,摩尔吸光系数ε是真实摩尔吸光系数
和溶液折射率的函数
当稀溶液时,n基本不变,ε也基本不变,而当浓度高时,n变大,ε变小,导致比耳定律的偏离。
主要组成部件
各种型号的紫外-可见分光光度计,就其基本结构来说,都是由五个基本部分组成,即光源、单色器、吸收池、检测器及信号指示系统,如图
。
1.光源,吸收池要挑选配对,使它们的性能基本一致,因为吸收池材料本身及光学面的光学特性、以及吸收池光程长度的精确性等对吸光度的测量结果都有直接影响。
主要组成部件
4.光敏检测器
★检测器的作用
检测器是一种光电转换元件,是检测单色光通过溶液被吸收后透射光的强度,并把
这种光信号转变为电信号的装置。
★对检测器的要求
检测器应在测量的光谱范围内具有高的灵敏度;对辐射能量的影响快、线性关系好、
线性范围宽;对不同波长的辐射响应性能相同且可靠;有好的稳定性和低的噪音水平等。
★检测器的种类
检测器有光电池、光电管和光电倍增管等。
●光电池
主要是硒电池,其灵敏度光区为310~800nm其中以500~600nm最为灵敏,其特点是不必经放大就能产生,可直接推动微安表或检流计的光电流。
但由于它容易出现“疲
劳效应”、寿命较短而只能用于低档的分光光度计中。
●光电管
光电管在紫外-可见分光光度计上应用很广泛。
它以一弯成半圆柱且内表面涂上一层光敏材料的镍片作为阴极,而置于圆柱形中心的一金属丝作为阳极,密封于高真空的
玻璃或石英中构成的,当光照到阴极的光敏材料时,阴极发射出电子,被阳极收集而产生光电流。
结构如图所示。
随阴极光敏材料不同,灵敏的波长范围也不同。
可分为蓝敏和红敏两种光电管,前者是阴极表面上沉积锑和铯,可用于波长范围为210~625nm,后者是阴极表面上沉积银和氧化铯,可用波长范围为625~1000nm,与光电池比较,光电管灵敏度高、光敏范围宽、不易疲劳的优点。
●光电倍增管
光电倍增管实际上是一种加上多级倍增电极的光电管,其结构如图所示。
所示外壳由玻璃或石英制成,阴极表面涂上光敏物质,在阴极C和阳极A之间装有一系列次级电子发射极,即电子倍增极D1、D2……等。
阴极C和阳极A之间加直流高压(约1000V),当辐射光子撞击阴极时发射光电子,该电子被电场加速并撞击第一倍增极D1,撞出更多的二次电子,依此不断进行,像“雪崩”一样,最后阳极收集到的电子数将是阴极发射电子的10~10倍。
与光电管不同,光电倍增管的输出电流随外加电压的增加而增加,且极为敏感,这是因为每个倍增极获得的增益取决于加速电压。
因此,光电倍增管的外加电压必须严格控制。
光电倍增光的暗电流愈小,质量愈好。
光电倍增管灵敏度高,是检测微弱光最常见的光电元件,可以用较窄的单色器狭缝,从而对光谱的精细结构有较好的分辨能力。
56
5.信号指示系统
它的作用是放大信号并以适当的方式指示或记录。
常用的信号指示装置有直流检流计、电位调零装置、数字显示及自动记录装置等。
现在许多分光光度计配有微处理机,一方面可以对仪器进行控制,另一方面可以进行数据处理。
紫外-可见分光光度计的类型
1.单光束分光光度计
其光路示意图如前面的图所示,经单色器分光后的一束平行光,轮流通过参比溶液和样品溶液,以进行吸光度的测定。
这种简易型分光光度计结构简单,操作方便,维修容易,适用于常规分析。
国产722型、751型、724型、英国SP500型以及BackmanDU-8型等均属于此类光度计。
2.双光束分光光度计
其光路示意于图。
经单色器分光后经反射镜(M1)分解为强度相等的两束光,一束通过参比池,另一束通过样品池,光度计能自动比较两束光的强度,此比值即为试样的透射比,经对数变换将它转换成吸光度并作为波长的函数记录下来。
双光束分光光度计一般都能
自动记录吸收光谱曲线。
由于两束光同时分别通过参比池和样品池,还能自动消除光源强度变化所引起的误差。
这类仪器有国产710型、730型、740型等。
3.双波长分光光度计
其基本光路如图所示。
由同一光源发出的光被分成两束,分别经过两个单色器,得到两束不同波长(λ1和λ2)的单色光;利用切光器使两束光以一定的频率交替照射同一吸收池,然后经过光电倍增管和电子控制系统,最后由显示器显示出两个波长处的吸光度差值
。
对于多组分混合物、混浊试样(如生物组织液)分析,以及存在背
景干扰或共存组分吸收干扰的情况下,利用双波长分光光度法,往往能提高方法的灵敏度和选择性。
利用双波长分光光度计,能获得导数光谱。
通过光学系统转换,使双波长分光光度计能很方便的转化为单波长工作方式。
如果能在λ1和λ2处分别记录吸光度随时间变化的
曲线,还能进行化学反应动力学研究。
光度计的校正
通常在实验室工作中,验收新仪器或仪器使用过一段时间后都要进行波长校正和吸光度校正。
建议采用下述的较为简便和实用的方法来进行校正。
镨玻璃或钬玻璃都有若干特征的吸收峰,可用来校正分光光度计的波长标尺,前者用于可见光区,后者则对紫外和可见光区都适用。
可用K2CrO4标准溶液来校正吸光度标度。
将溶解于1L的·L
1
o
-
KOH溶液中,在1cm光程的吸收池中,在25C时用不同波长测得的吸光度值列于表。
表铬酸钾溶液的吸光度
吸光度吸光度吸光度吸光度
λ/nmλ/nmλ/nmλ/nm
AAAA20
310
230310 240320 250330 260340 270350 280360 290370
仪器测量条件的选择
仪器测量条件的选择包括测量波长的选择,适宜吸光度范围的选择及仪器狭缝宽度的选择。
1.测量波长的选择
通常都是选择最强吸收带的最大吸收波长获得最高的分析灵敏度。
而且在
作为测量波长,称为最大吸收原则,以
附近,吸光度随波长的变化一般较小,波长的稍许偏
移引起吸光度的测量偏差较小,可得到较好的测定精密度。
但在测量高浓度组分时,宁可选
用灵敏度低一些的吸收峰波长(ε较小)作为测量波长,以保证校正曲线有足够的线性范围。
如果
所处吸收峰太尖锐,则在满足分析灵敏度前提下,可选用灵敏度低一些的波长进行
测量,以减少比耳定律的偏差。
2.适宜吸光度范围的选择
任何光度计都有一定的测量误差,这是由于测量过程中光源的不稳定、读数的不准确或实验条件的偶然变动等因素造成的。
由于吸收定律中透射比T与浓度C是负对数的关系,从负对数的关系曲线可以看出,相同的透射比读数误差在不同的浓度范围中,所引起的浓度相对误差不同,当浓度较大或浓度较小时,相对误差都比较大。
因此,要选择适宜的吸光度范
围进行测量,以降低测定结果的相对误差。
根据吸收定律
微分后得
写成有限的小区间为
即浓度的相对偏差为
要使测定结果的相对偏差()最小,上式对T
求导应有一极小值,即
解得
,
表明当吸光度
或
时,仪器的测量误差最小。
这个结果也可以从图表示,
即图中曲线的最低点。
当A大或
小时,误差都变大。
在吸光分析中,一般选择A的测量范围为~(T%为65~15%),此时如果仪器透射率读数误差(
)为1%时,由此引起的测定结果相对误差(
)约为3%。
在实际工作中,可通过调节待测溶液的浓度或选用适当厚度的吸收池的方法,使测得的吸光度落在所要求的范围内。
3.仪器狭缝宽度的选择
狭缝的宽度会直接影响到测定的灵敏度和校准曲线的线性范围。
狭缝宽度过大时,入射光的单色光降低,校准曲线偏离比耳定律,灵敏度降低;狭缝宽度过窄时,光强变弱,势必要提高仪器的增益,随之而来的是仪器噪声增大,于测量不利。
选择狭缝宽度的方法是:
测量吸光度随狭缝宽度的变化。
狭缝的宽度在一个范围内,吸光度是不变的,当狭缝宽度大到某一程度时,吸光度开始减小。
因此,在不减小吸光度时的最大狭缝宽度,即是所欲选取的合适的狭缝宽度。
显色反应条件的选择
显色反应条件的选择包括显色剂及其用量的选择、反应酸度、温度、时间等的选择。
1.显色剂及其用量
显色反应中的显色剂应该是它与待测离子显色反应的产物组成恒定、稳定性好、显色条件易于控制;产物对紫外、可见光有较强的吸收能力,即ε大;显色剂与产物的颜色对照
性好,即吸收波长有明显的差别,一般要求Δ>60nm。
表列出了几种常见的显
色剂。
显色剂选定了以后,还必须选择显色剂的用量。
生成化合物的显色反应可用下式表示
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- 紫外 分光光度法 光度 范围