紫外-可见光谱分析简介

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′M_r，式中M_r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。