一、基本原理
利用紫外-可見(jiàn)吸收光譜來(lái)進(jìn)行定量分析由來(lái)已久,可追溯到古代,公元60年古希臘已經(jīng)知道利用五味子浸液來(lái)估計(jì)醋中鐵的含量,這一古老的方法由于最初是運(yùn)用人眼來(lái)進(jìn)行檢測(cè),所以又稱(chēng)比色法。到了16、17世紀(jì),相關(guān)分析理論開(kāi)始蓬勃發(fā)展,1852年,比爾(Beer)參考了布給爾(Bouguer)1729年和朗伯(Lambert)在1760年所發(fā)表的文章,提出了分光光度的基本定律,即液層厚度相等時(shí),顏色的強(qiáng)度與呈色溶液的濃度成比例,從而奠定了分光光度法的理論基礎(chǔ),這就是著名的朗伯-比爾定律。
紫外-可見(jiàn)吸收光譜的形成
吸光光度法也稱(chēng)做分光光度法,但是分光光度法的概念有些含糊,分光光度是指儀器的功能,即儀器進(jìn)行分光并用光度法測(cè)定,這類(lèi)儀器包括了分光光度計(jì)與原子吸收光譜儀(AAS)。吸光光度法的本質(zhì)是光的吸收,因此稱(chēng)吸光光度法比較合理,當(dāng)然,稱(chēng)分子吸光光度法是最確切的。
紫外-可見(jiàn)吸收光譜是物質(zhì)中分子吸收200-800nm光譜區(qū)內(nèi)的光而產(chǎn)生的。這種分子吸收光譜產(chǎn)生于價(jià)電子和分子軌道上的電子在電子能級(jí)躍遷(原子或分子中的電子,總是處在某一種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)之中。每一種狀態(tài)都具有一定的能量,屬于一定的能級(jí)。這些電子由于各種原因(如受光、熱、電的激發(fā))而從一個(gè)能級(jí)轉(zhuǎn)到另一個(gè)能級(jí),稱(chēng)為躍遷。)當(dāng)這些電子吸收了外來(lái)輻射的能量就從一個(gè)能量較低的能級(jí)躍遷到一個(gè)能量較高的能級(jí)。因此,每一躍遷都對(duì)應(yīng)著吸收一定的能量輻射。具有不同分子結(jié)構(gòu)的各種物質(zhì),有對(duì)電磁輻射顯示選擇吸收的特性。吸光光度法就是基于這種物質(zhì)對(duì)電磁輻射的選擇性吸收的特性而建立起來(lái)的,它屬于分子吸收光譜。躍遷所吸收的能量符合波爾條件:
二、應(yīng)用范圍
紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)可用于物質(zhì)的定量分析、結(jié)構(gòu)分析和定量分析。而且還能測(cè)定某些化合物的物理化學(xué)參數(shù),如摩爾質(zhì)量、配合物的配合比例和穩(wěn)定常熟、酸堿電離常數(shù)等。
1.定性分析
緊外-可見(jiàn)分光光度法對(duì)無(wú)機(jī)元素的定性分析應(yīng)用較少,無(wú)機(jī)元素的定性分析可用原子發(fā)射光譜法或化學(xué)分析的方法。在有機(jī)化合物的定性鑒定和結(jié)構(gòu)分析中,由于紫外-可見(jiàn)光譜較簡(jiǎn)單,特征性不強(qiáng),因此該法的應(yīng)用也有一定的局限性。但是它適用于不飽和有機(jī)化合物。尤其是共軛體系的鑒定,以此推斷未知物的骨架結(jié)構(gòu)。此外,可配合紅外光譜、核磁共振波譜法和質(zhì)譜法進(jìn)行定性鑒定和結(jié)構(gòu)分析,因此它仍不失為是一種有用的輔助方法。
一般有兩種定性分析方法,比較吸收光譜曲線(xiàn)和用經(jīng)驗(yàn)規(guī)則計(jì)算最大吸收波長(zhǎng)λmax,然后與實(shí)測(cè)值進(jìn)行比較。
2.結(jié)構(gòu)分析
結(jié)構(gòu)分析可用來(lái)確定化合物的構(gòu)型和構(gòu)象。如辨別順?lè)串悩?gòu)體和互變異構(gòu)體。
3.定量分析
紫外-可見(jiàn)分光光度定量分析的依據(jù)是Lambert-Beer定律,即在一定波長(zhǎng)處被測(cè)定物質(zhì)的吸光度與它的溶度呈線(xiàn)性關(guān)系。應(yīng)此,通過(guò)測(cè)定溶液對(duì)一定波長(zhǎng)入射光的吸光度可求出該物質(zhì)在溶液中的濃度和含量。種常用的測(cè)定方法有:?jiǎn)谓M分定量法、多組分定量法、雙波長(zhǎng)法、示差分光光度法和導(dǎo)數(shù)光譜法等。
4.配合物組成及其穩(wěn)定常數(shù)的測(cè)定
測(cè)量配合物組成的常用方法有兩種:摩爾比法(又稱(chēng)飽和法)和等摩爾連續(xù)變化法(又稱(chēng)Job法)。
5.酸堿離解常數(shù)的測(cè)定
光度法是測(cè)定分析化學(xué)中應(yīng)用的指示劑或顯色劑離解常數(shù)的常用方法,該法特別適用于溶解度較小的弱酸或弱堿。