紫外可见光谱在水质分析中的应用.docVIP

河 南 大 学 紫外可见光谱及其在水质分析中的应用 ? 姓 名 韩明 学 号 104753130812 学 院 物理与电子学院 年级专业 2013级微电子与固体电子学 课程名称 光谱技术与应用 任课教师 郭立俊 教授 紫外可见光谱及其在水质分析中的应用 韩明 (河南大学 物理与电子学院 河南 开封 475004) 摘要：目前，全国地表水污染依然较重。传统的水质检测仪器多采用实验室化学方法，它们测量周期长，所需化学试剂多，操作复杂，存在二次污染，体积大。紫外可见光谱是一种电磁光谱，它在生产和科研等方面均有广泛的应用，结合国内外各种水质检测技术及其现状，本文介绍了紫外可见光谱在水质分析中的应用。 关键词：紫外可见光谱；水质分析 ；应用 前言 水体污染已经成为我国能源、资源和环境的制约因素之一，影响着我国经济的发展，并直接关系到人们的生活和健康。在这样的国情下，我国逐年加大水质污染防治的力度，水质检测监测成为其中关键内容之一。 1.紫外可见光谱 电磁波可以和物质发生作用，物质吸收电磁波可以产生电磁波谱。物质的运动包括宏观运动和微观运动。在微观运动中组成分子的原子之间的键在不断振动，当电磁波的频率等于振动的频率时，分子就可以吸收电磁波，使振动加剧。原子由原子核和核外电子组成，核外电子在不断的振动着[1]。当用紫外线照射分子时，电子就会吸收紫外光跃迁到能量更高的轨道上运动，由此产生的电磁波谱称为紫外可见光谱。 1.1紫外可见光谱的基本原理 紫外光的波长范围为4~400nm，其中4~200nm称为远紫外区，空气的水汽、氧气、氮气、二氧化碳等都会吸收该区域的紫外光产生紫外可见光谱。进行远紫外区的测定时，为避免空气的干扰，要使仪器的测量系统处于真空中。这样的操作很麻烦，所以应用价值不大。常用波段是200~400nm（紫外区）和400~780nm(可见区)。由于玻璃会吸收小于300nm的紫外光，因此进行波长小于300nm的测定时要使用石英器件。 分子吸收紫外可见光后就能发生电子跃迁。很少发生单纯的电子跃迁，一般情??是，从电子振动基态的若干转动状态同时发生向某个或某些电子激发态若干振动和转动状态的一系列跃迁，在光谱图上显示为一个或多个谱带系；每个谱带系代表一对电子能级间的跃迁，它包括若干个谱带；每个谱带都有伴随着同一电子跃迁发生的某一振动跃迁产生；而每个谱带又包含若干条谱线，每条谱线都由伴随着同一电子振动跃迁的某一转动跃迁产生。目前，对简单分子的气态试样已能分辨谱带系中的各条谱带；对一般的液态或固态试样，则只能记录下谱带系的带型。因而除谱带系结构可以分辨的少数场合外，一般可以把谱带系称作谱带。 分子的电子结构是有规律的。许多简单分子和配位体的分子轨道无非是对成键起重要作用的非键轨道。这些轨道间的电子跃迁常需较高的能量，谱带一般在紫外区和远紫外区。只有较大的共扼 体系的谱带才可能出现在可见区。过渡金属d轨道在配位场作用下常有不同的能量，但能级差一般不大，有关的谱带常常在可见区和近红外区（5000~12000），谱带强度比较弱。还有一种类型的跃迁称为电荷转移跃迁，谱带常常在紫外或可见区，一般有较大强度。一般电子吸收光谱用于定性分析，谱带的位置和强度是重要参数。 1.2紫外可见光谱仪 紫外-可见光谱仪涉及的波长范围是0.2--0.8微米（对应波数50000-12500厘米-1），它在有机化学研究中得到广泛的应用。通常用作物质鉴定、纯度检查，有机分子结构的研究。在定量方面，可测定结构比较复杂的化合物和混合物中各组分的含量，也可以测定物质的离解常数，络合物的稳定常数，物质分子量鉴别和微量滴定中指示终点以及在高效液相色谱中作检测器等 。 1.3紫外可见光谱法 紫外可见光谱法又称紫外可见分光光度法是基于物质分子的紫外可见吸收光谱而建立的一种定性、定量分析方法，该方法具有灵敏度高、准确度好、选择性优操作简便、分析速度好、应用广泛等特点[2]。其测定波长范围为200-1000nm。 物质的分子的电子能级、振动能级都是量子化的，只有当辐射光子的能量恰好等于两能级间的能量差（两能级间的能量差与分子中价电子的结构有关）时，分子才能吸收能量。某一种分子的结构是确定的，所以一种分子只能吸收波长在一定范围内光子。我们就可以通过测量分子对其所吸收的光子的波长范围，来确定分子的结构。 紫外可见分光光度法在有机物定性分析中有着广泛的应用，在无机物方面用于矿物、半导体、天然产物和化合物的研究。紫外可见分光光度