紫外可見分光光度法

紫外-可見分光光度法是利用物質的分子對紫外-可見光譜區(一般認為是200~800nm)的輻射的吸收來進行的一種儀器分析方法。這種分子吸收光譜產生於價電子和分子軌道上的電子在電子能級間的躍遷,它廣泛用於無機和有機物質的定性和定量分析。

原理

物質的吸收光譜本質上就是物質中的分子和原子吸收了入射光中的某些特定波長的光能量,相應地發生了分子振動能級躍遷和電子能級躍遷的結果。由於各種物質具有各自不同的分子、原子和不同的分子空間結構,其吸收光能量的情況也就不會相同,因此,每種物質就有其特有的、固定的吸收光譜曲線,可根據吸收光譜上的某些特徵波長處的吸光度的高低判別或測定該物質的含量,這就是分光光度定性和定量分析的基礎。分光光度分析就是根據物質的吸收光譜研究物質的成分、結構和物質間相互作用的有效手段。
紫外可見分光光度法的定量分析基礎是朗伯-比爾(Lambert-Beer)定律。即物質在一定波長的吸光度與它的吸收介質的厚度和吸光物質的濃度呈正比。

特點

分光光度法對於分析人員來說,可以說是最有用的工具之一。幾乎每一個分析實驗室都離不開紫外可見分光光度計。分光光度法的主要特點為:

(1)套用廣泛
由於各種各樣的無機物和有機物在紫外可見區都有吸收,因此均可藉此法加以測定。到目前為止,幾乎化學元素周期表上的所有元素(除少數放射性元素惰性元素之外)均可採用此法。
(2)靈敏度高
由於相應學科的發展,使新的有機顯色劑的合成和研究取得可喜的進展,從而對元素測定的靈敏度大大提高了一步。特別是由於多元絡合物和各種表面活性劑的套用研究,使許多元素的摩爾吸光係數由原來的幾萬提高到幾十萬。相對於其它痕量分析方法而言,光度法的精密度和準確度一致公認是比較高的。不但在實際工作中光度法被廣泛採用,在標準參考物質的研製中,它更受重視,很多光度分析法已制定成為標準方法。
(3)選擇性好
目前已有些元素只要利用控制適當的顯色條件就可直接進行光度法測定,如鈷、鈾、鎳、銅、銀、鐵等元素的測定,已有比較滿意的方法了。
(4)準確度高
對於一般的分光光度法來說,其濃度測量的相對誤差在1-3%範圍內,如採用示差分光度法測量,則誤差往往可減少到千分之幾。
(5)適用濃度範圍廣
可從常量(1-50%)(尤其是使用示差法)到痕量(10-6-10-8%)(經預富集後)。
(6)分析成本低、操作簡便、快速

套用

由於分光光度法具有以上優點,因此目前仍廣泛地套用於化工、冶金、地質、醫學、食品、製藥等部門及環境監測系統。單在水質分析中的套用就很廣,目前能用直接法和間接法測定的金屬和非金屬元素就有七十多種。所涉及的水樣包括雨水、泉水、井水、飲用水、江水、湖水、河水、海水以及各種廢水等。光度法比較成熟,可測元素多,靈活性強。有些大型儀器不易解決的分析問題,光度法可以發揮作用。在有機分析中,紫外-可見光譜(UV-VIS)可作定量測定外,在定性分析和結構分析方面,它可作為紅外光譜(IR)、核磁共振(NMR)、質譜(MS)等方法的輔助手段。

紫外-可見分光光度計

紫外可見分光光度法紫外可見分光光度法
紫外-可見分光光度計由5個部件組成:①輻射源。必須具有穩定的、有足夠輸出功率的、能提供儀器使用波段的連續光譜,如鎢燈、鹵鎢燈(波長範圍350~2500納米),氘燈或氫燈(180~460納米),或可調諧染料雷射光源等。②單色器。它由入射、出射狹縫、透鏡系統和色散元件(稜鏡光柵)組成,是用以產生高純度單色光束的裝置,其功能包括將光源產生的複合光分解為單色光和分出所需的單色光束。③試樣容器,又稱吸收池。供盛放試液進行吸光度測量之用,分為石英池和玻璃池兩種,前者適用於紫外到可見區,後者只適用於可見區。容器的光程一般為0.5~10厘米。④檢測器,又稱光電轉換器。常用的有光電管光電倍增管,後者較前者更靈敏,特別適用於檢測較弱的輻射。近年來還使用光導攝像管或光電二極體矩陣作檢測器,具有快速掃描的特點。⑤顯示裝置。這部分裝置發展較快。較高級的光度計,常備有微處理機、螢光屏顯示和記錄儀等,可將圖譜、數據和操作條件都顯示出來。

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