紫外吸收光譜法

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1、第8章紫外吸收光譜法紫外-可見分子吸收光譜法(ultraviolet-visiblemolecularabsorptionspectrometry,UV-VIS），又稱紫外-可見分光光度法（ultraviolet-visiblespectrophotometry）。它是研究分子吸收190~750nm波長范圍內的吸收光譜。紫外-可見吸收光譜主要產生與分子價電子在電子能級間的躍遷，是研究物質電子光譜的分析方法。通過測定分子對紫外-可見光的吸收，可以用于鑒定和定量測定大量的無機化合物和有機化合物。在化學和臨床實驗室所采用的定量分析技術中，紫外-可見分子吸收光譜法是應用最廣泛的方法之一。§9

2、-1光吸收定律一、朗伯-比爾定律分子吸收光譜法是基于測定在光程長度為b（cm）的透明池中，溶液的透射比T或吸光度A進行定量分析。通常被分析物質的濃度c與吸光度A呈線性關系，可用下式表示：(9-1）式中各參數(shù)的定義如表9-1所示。該式是朗伯-比爾定律的數(shù)學表達式，它指出：當一束單色光穿過透明介質時，光強度的降低同入射光的強度、吸收介質的厚度以及光路中吸光微粒的數(shù)目呈正比?！　∮捎诒环治鑫镔|的溶液是放在透明的吸收池中測量，在空氣/吸收池壁以及吸收池壁/溶液的界面間會發(fā)生反射，因而導致入射光和透射光的損失。如當黃光垂直通過空氣/玻璃或玻璃/空氣界面時，約有8.5%的光因反射而被損失。此外，

3、光束的衰減也來源于大分子的散射和吸收池的吸收。故通常不能按表9-1所示的定義直接測定透射比和吸光度。為了補償這些影響，在實際測量中，采用在另一等同的吸收池中放入溶劑與被分析溶液的透射強度進行比較。二、吸光度的加和性當溶液中含有多種對光產生吸收的物質，且各組分間不存在相互作用時，則該溶液對波長λ光的總吸收光度A等于溶液中每一成分的吸光度之和，即吸光度具有加和性?？捎孟率奖硎荆骸　　　　　。?-2）吸光度的加和性在多組分的定量測定中極為有用。三、比爾定律應用的局限性從式（9-1）可以看出，吸光度與試樣溶液的濃度和光程長度呈正比。即當吸收池的厚度恒定時，以吸光度對濃度作圖應得到一條通過原點

4、的直線。但在實際工作中，測得的吸光度和濃度之間的線性關系常常出現(xiàn)偏差，即不再遵守比爾定律。引起偏離比爾定律的原因主要來源兩個方面：①比爾定律本身的局限性；②實驗條件的因素，它包括化學偏離和儀器偏離。（一）比爾定律本身的局限性嚴格地說，比爾定律只適用于稀溶液，從這個意義上講，它是一個有限定條件的定律。在高濃度（>0.01mol·L-1）時，將引起吸收組分間的平均距離減小，以致每個粒子都可影響其相鄰粒子的電荷分布，導致它們的摩爾吸收系數(shù)ε發(fā)生改變，從而吸收給定波長的能力發(fā)生變化。由于相互作用的程度與其濃度有關，故使吸光度和濃度間的線性關系偏離了比爾定律。不難想像，在吸收組分低，但其它組分

5、（特別是電解質）濃度高的溶液中也會產生類似的效應。（二）化學偏離在某些物質的溶液中，由于分析物質與溶劑發(fā)生締合、離解、及溶劑化反應，產生的生成物與被分析物質具有不同的吸收光譜，出現(xiàn)化學偏離。這些反應的進行，會使吸光物質的濃度與溶液的示值濃度不呈正比例變化，因而測量結果將偏離比爾定律。例如，未加緩沖劑的重鉻酸鉀溶液存在下列平衡：在大多數(shù)波長處，重鉻酸根離子和其它兩種鉻酸根離子的摩爾吸收系數(shù)并不相同，而溶液的總吸光度與其二聚體和單體間的濃度不成比例變化。而這一比值又明顯地與溶液的稀釋程度有關，因此在不同濃度測得的吸光度值和鉻（Ⅵ）的總濃度間的線性關系發(fā)生偏離。（三）儀器偏離儀器偏離主要是

6、指由于單色光不純引起的偏離。由于只有采用真正的單色輻射，才能觀測到吸收體系嚴格遵守比爾定律。事實上，通過波長選擇器從連續(xù)光源中分離的波長，只是包括所需波長的波長帶，即從連續(xù)光源中獲得單一波長的輻射是很難辦到的。實驗證明，在吸收物質的吸光度隨波長變化不大的光譜區(qū)內，采用多色光所引起的偏離不會十分明顯，相反在變化較大的光譜區(qū)內所引起的偏離則十分嚴重?！?-2紫外及可見分光光度計現(xiàn)在許多紫外及可見分光光度計的測定范圍可以延長到近紅外光區(qū)。它們通常由5個部分組成：①一個或多個輻射源；②波長選擇器；③式樣容器（吸收池）；④輻射換能器；⑤信號處理器和讀出裝置。本節(jié)則主要介紹在185~3000nm

7、光區(qū)范圍的光源和試樣池。一、輻射源對光源的主要要求是，在儀器操作所需的光譜區(qū)域內，能發(fā)射連續(xù)的具有足夠強度和穩(wěn)定的輻射，并且輻射能隨波長的變化盡可能小，使用壽命長。紫外及可見區(qū)的輻射光源有白熾光源和氣體放電光源兩類。在可見和近紅外光區(qū)的常用光源為白熾光源，如鎢燈和碘鎢燈等。鎢燈可使用的范圍在320nm~2500nm。在可見光區(qū)，鎢燈的能量輸出大約隨工作電壓的四次方而變化，為了使光源穩(wěn)定，必須嚴格控制電壓。碘鎢燈是在鎢燈泡中引入了少量的碘蒸氣，以防止在高溫下