紫外－可见吸光光度法.doc

第五章 第一节 紫外－可见吸光光度法 一、紫外—可见分光光度计的发展 紫外—可见分光光度计是很重要的一类分析仪器，在物理学、化学、生物、医学、材料、环境学等科学领域现代生产与管理部门都有广泛的应用。紫外—可见分光光度计有较长的发展历史，其设计的理论框架已经形成，制作技术相对成熟。但构成紫外—可见分光光度计的光、机、电、算等任何一方面新技术的发展都有可能推动紫外—可见分光光度计整体性能的进步。在追求准确、快速、可靠的同时，小型化、智能化在线化、网络化成为紫外—可见分光光度计新的发展方向。 二、紫外(可见吸光光度法概论 1. 紫外(可见吸光光度法的特点 具有较高的灵敏度 一般物质可测到10-3(10-6mol/L。适用于微量组分的测定。 有一定的准确度 该方法相对误差为2(5%，可满足对微量组分测定的要求。如一试样含铁量为0.020mg，相对误差5%，其含量在0.019(0.021mg之间，该结果是令人满意的。 操作简便、快速、选择性好、仪器设备简单。 近年来由于新显色剂和掩蔽剂的不断出现，提高了选择性，一般不分离干扰物质就能测定。 应用广泛 可测定大多数无机物质及具有共轭双键的有机化合物。在化工、医学、生物学等领域中常用来剖析天然产物的组成和结构、化合物的含量的测定及生化过程的研究等。 2. 紫外光谱的应用 杂质的检验 结构分析 分析确定或鉴定可能的结构 1)鉴别单烯烃与共轭烯烃 2)测定化合物的结构(辅助) 3. 物质对光的选择性吸收 图 5-1-1 有色光的互补色 溶液之所以呈现不同的颜色，是与它对光的选择性 吸收有关。当一束白光（由各种波长的色光按一定 比例组成）通过一有色溶液时，某些波长的光被溶 液吸收，另一些波长的光不被吸收而透过溶液。人 眼能感觉的波长在400(760nm，为可见光区。溶液 的颜色由 透过光波长所决定。例如，CuSO4溶液 强烈地吸收黄色的光，所以溶液呈现蓝色。又如 KMnO4溶液强烈地吸收黄绿色的光，对其它的光吸收很少或不吸收，所以溶液呈现紫红色。如溶液对白光中各种颜色的光都不吸收，则溶液为透明无色，反之，则呈黑色。如果两种颜色的光按适当的强度比例混合后组成白光，则这两种有色光称为互补色，如图6-1-1所示。成直线关系的两种光可混合成白光。各种物质的颜色的互补关系列于表6-1-1中。 表5-1-1物质颜色(透过光)与吸收光颜色的互补关系 物质颜色 黄绿 黄 橙 红 紫红 紫 蓝 绿蓝 蓝绿 吸收光颜色波长/nm 紫 400(450 蓝 450(480 绿蓝 480(490 蓝绿 490(500 绿 500(560 黄绿 560(580 黄 580(610 橙 610(650 红 650(760 以上仅简单地用有色溶液对各种波长光的选择吸收来说明溶液的颜色。究竟某种溶液最易选择吸收什么波长的光？可用实验方法来确定，即用不同波长的单色光透过有色溶液，测量溶液对每一波长的吸光程度（称为吸光度）。然后以波长为横坐标，吸光度为纵坐标作图可得一曲线，如图5-1-2所示，称为光吸收曲线。 图 5-1-2 光吸收曲线 图中I、II、III代表被测物质含量由低到高的吸收曲线。每种有色物质溶液的吸收曲线都有一个最大吸收值，所对应的波长为最大吸收波长（(max）。一般定量分析就选用该波长进行测定，这时灵敏度最高。如有干扰物质存在时，光吸收曲线重叠，应根据干扰较小，而吸光度尽可能大的原则选择测量波长。对不同物质的溶液，其最大吸收波长不同，此特性可作为物质定性分析的依据。对同一物质，溶液浓度不同，最大吸收波长相同，而吸光度值不同。因此，吸收曲线是吸光光度法中选择测定波长的重要依据。 4. 物质对光吸收的本质 物质对光的选择性吸收的本质，可通过吸收光谱产生的原因来说明。物质都处于运动状态，分子内部的运动有三种，除价电子绕着分子轨道高速旋转外，还有原子在平衡位置附近的振动和分子绕着其重心的转动。因此，一个分子的能量也包括三部分，即分子的电子能级的能量、分子振动能级的能量及整个分子转动能级的能量。 分子中价电子能级间的能量差一般在1(20ev，这恰好是可见光和紫外光的能量。可见光常用于有色物质含量的测定。紫外光用于具有紫外吸收基团的无色物质含量的测定。振动能级间的能量差一般在0.05(1ev，相当于红外光的能量。而转动能级间的能量差一般在10-4(0.05ev，相当于远红外光及微波的能量。红外光谱常用于研究有机物的结构。 三、光的吸收定律(朗伯-比耳定律 当一束平行的单色光通过一均匀的吸收物质溶液时，吸光物质吸收了光能，光的强度将减弱，其减弱的程度同入射光的强度、溶液层的厚度、溶液的浓度成正比。如图5-1-3所示。表示它们之间的定量关系的定律称为朗伯-比耳（Lambert-Beer）定律，