研究物质在紫外、可见光区的分子吸收光谱的分析方法,称为紫外-可见分光光度法(Ultraviolet and visible spectrophotometry,缩写为UV-VIS)。
紫外、可见和红外光谱法都属于光学光谱法范畴。在介绍它们的具体应用之前,首先对光学分析法有关概念做一简介。
众所周知,自然界中的物质都处于永恒的运动状态,可见光和人们眼所看不到的光(如紫外、红外、γ-射线),实质上都是电磁辐射,都是物质内部原子或分子的永恒运动在外部的表现,不同之处仅在于频率和能量不同。
电磁辐射是一种以巨大速度通过空间传播的光量子流。它既具有粒子的性质(即光量子具有一定的能量),也具有波动的性质(即光量子具有一定的波长,亦可用频率及波数表示)。各种电磁波辐射按波长顺序排列,称为电磁波谱。表8-1列出电磁波谱各区段的波长范围和跃迁能级类型。
表8-1 电磁波谱区
注:波数=1/波长,单位:cm-1。
由于构成各种物质的原子、分子的运动规律不同,因此不同物质就有各自不同的特征吸收光谱。光谱分析就是通过物质的特征光谱判断物质的内部结构与化学组成。
上述所有这些区的辐射均可用于物质的分析,但应用范畴各有侧重。紫外及可见光谱区的辐射,主要与原子及分子的价电子或成键电子的跃迁相关联,是进行物质成分分析的主要区域;红外光谱区、微波区和射频区辐射,分别与分子的振动、转动能级的变化,以及电子和原子核自旋运动状态的改变相关联,它是进行分子结构分析的重要手段:X-射线和γ-射线分别与原子或分子内层电子的跃迁及核能级的变化相关联,在近代分析化学中也占有重要的地位。
光学光谱区的辐射依其辐射本质可分为原子光谱(包括离子光谱)和分子光谱两大类。物质的原子光谱和分子光谱,依其获得方式的不同,可分为发射光谱、吸收光谐和荧光光谱等。
当辐射通过气态、液态或透明的固态物质时,物质的原子、离子或分子将吸收与其内能变化相对应频率的能量,而由低能态或基态过渡到较高的能态,这种因物质对辐射的选择性吸收而得到的原子或分子光谱,称为吸收光谱;而如果给物质的原子、离子或分子以能量,使其由低能态或基态激发到高能态,当其返回低能态或基态时,便发射出相应的光谱,称为发射光谱。
紫外-可见光谱是分子吸收光谱之一种。紫外光谱分析通常系指近紫外光区,波长范围在200~400nm之间。可见光区波长范围在400~750nm。(www.xing528.com)
在吸收光谱法中,定量分析是依据光的吸收定律,也即朗伯-比耳(Lambert-Beer)定律,它给出了吸光度A与溶液中吸收物质浓度和液层厚度之间的关系:
式中 I0——入射光强度
I——透过溶液后光强度
ρ——溶液的浓度,g/L
δ——吸收层的厚度,cm
K′——吸光系数,即单位吸收层厚度、单位浓度的吸光度,L/(g·cm)
当溶液浓度用c(mol/L)表示时,则A=εcδ,式中ε为摩尔吸光系数。ε与吸光系数K′的关系为:ε′=K′Mr,式中Mr为相对分子质量。吸光系数和摩尔吸光系数是与辐射波长、吸光物质性质及外界条件等有关的常数。
可见,采用光谱法进行物质的定量分析时,需首先求出该组分的吸光系数(或摩尔吸光数)值。因此,对于已知吸光系数的相同组分的定量测定,光谱法会显示出较传统化学法快速、便捷的优越性
紫外光谱仪的构造主要有:光源(氢灯和钨灯)、单色器、吸收池(比色皿)和检测系统。盛放试样的比色皿由石英或玻璃材料组成,一般厚度为1cm。
紫外一可见光谱法常用于研究不同饱和有机化合物,特别是具有共轭体系的有机化合物。在制浆造纸分析中,主要用于木素和糖类的定性与定量分析,例如酸溶木素、溴乙酰法木素、聚戊糖的测定等。也用于纸浆、纸和纸板中金属离子(铜、铁、锰等)含量的测定,以及废液中AQ、挥发酚、COD等的测定。紫外-可见分光光度法由于其操作简便,仪器价格便宜,因而应用最为广泛。
免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。