紫外可見吸收光譜法及其應(yīng)用

曹蕭飛

紫外—可見吸收光譜法簡介

分子的紫外—可見吸收光譜法是基于分子內(nèi)電子躍遷產(chǎn)生的吸收光譜進(jìn)行分析的一種常用的光譜分析法。分子在紫外-可見區(qū)的吸收與其電子結(jié)構(gòu)緊密相關(guān)。紫外光譜的研究對象大多是具有共軛雙鍵結(jié)構(gòu)的分子。

工作原理：

紫外—可見吸收光譜是分子內(nèi)電子躍遷的結(jié)果， 它反映了分子中價(jià)電子躍遷時(shí)的能量變化與化合物所含發(fā)色基團(tuán)之間的關(guān)系。不同的化合物由于分子結(jié)構(gòu)不同，電子躍遷的類型就不同，所以紫外-可見吸收光譜會具有不同特征的吸收峰，其吸收峰的波長和強(qiáng)度與分子中價(jià)電子的類型有關(guān)。

許多有機(jī)化合物在紫外區(qū)具有特征的吸收光譜，因此可用紫外分光光度法對有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行定性鑒定，結(jié)構(gòu)分析及定量測定.紫外分光光度法定量測定的依據(jù)是比耳定律。首先確定化合物的紫外吸收光譜，確定最大吸收波長。在選定的波長下，作出化合物溶液的工作曲線，根據(jù)在相同條件下測得待測液的吸光度值來確定待測液中化合物的含量。

物質(zhì)的吸收光譜本質(zhì)上就是物質(zhì)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(yīng)地發(fā)生了分子振動能級躍遷和電子能級躍遷的結(jié)果。由于各種物質(zhì)具有各自不同的分子、原子和不同的分子空間結(jié)構(gòu)，其吸收光能量的情況也就不會相同，因此，每種物質(zhì)就有其特有的、固定的吸收光譜曲線，可根據(jù)吸收光譜上的某些特征波長處的吸光度的高低判別或測定該物質(zhì)的含量，這就是分光光度定性和定量分析的基礎(chǔ)。分光光度分析就是根據(jù)物質(zhì)的吸收光譜研究物質(zhì)的成分、結(jié)構(gòu)和物質(zhì)間相互作用的有效手段。

紫外—可見分光光度計(jì)的應(yīng)用前景

紫外—可見光區(qū)一般用波長（nm）表示。其研究對象大多在 200 nm—380 nm 的近紫外光區(qū)和 380 nm—780 nm 的可見光區(qū)有吸收。紫外—可見吸收測定的靈敏度取決于產(chǎn)生光吸收分子的摩爾吸光系數(shù)。該法儀器設(shè)備簡單，應(yīng)用十分廣泛。

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。1854年，杜包斯克（Duboscq）和奈斯勒（Nessler）等人將此理論應(yīng)用于定量分析化學(xué)領(lǐng)域，并且設(shè)計(jì)了第一臺比色計(jì)。到1918年，美國國家標(biāo)準(zhǔn)局制成了第一臺紫外—可見分光光度計(jì)。此后，紫外-可見分光光度計(jì)經(jīng)不斷改進(jìn)，又出現(xiàn)自動記錄、自動打印、數(shù)字顯示、微機(jī)控制等各種類型的儀器，使光度法的靈敏度和準(zhǔn)確度也不斷 提高，其應(yīng)用范圍也不斷擴(kuò)大。紫外—可見分光光度法從問世以來，在應(yīng)用方面有了很大的發(fā)展，尤其是在相關(guān)學(xué)科發(fā)展的基礎(chǔ)上，促使分光光度計(jì)儀器的不斷創(chuàng)新，功能更加齊全，使得光度法的應(yīng)用更拓寬了范圍。

紫外—可見分光光度計(jì)廣泛應(yīng)用于冶金、機(jī)械、化工、醫(yī)療衛(wèi)生、臨床檢驗(yàn)、生物化學(xué)、環(huán)境保護(hù)、食品、材料科學(xué)等領(lǐng)域的生產(chǎn)，教學(xué)和科研工作中，特別適合對各種物質(zhì)進(jìn)行定量及定性分析。凡具有芳香環(huán)或共軛雙鍵結(jié)構(gòu)的有機(jī)化合物，根據(jù)在特定吸收波長處所測得的吸收度，可用于藥品的鑒別、純度檢查及含量測定。紫外-可見分光光度計(jì)主要由輻射源（光源）、色散系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、吸收池、數(shù)據(jù)處理機(jī)、自動記錄器及顯示器等部件組成。

分光光度法在分析領(lǐng)域中的應(yīng)用已經(jīng)有數(shù)十年的歷史，至今仍是應(yīng)用最廣泛的分析方法之一。隨著分光元器件及分光技術(shù)、檢測器件與檢測技術(shù)、大規(guī)模集成制造技術(shù)等的發(fā)展，以及單片機(jī)、微處理器、計(jì)算機(jī)和DSP技術(shù)的廣泛應(yīng)用，分光光度計(jì)的性能指標(biāo)不斷提高，并向自動化、智能化、高速化和小型化等方向發(fā)展。

在分光元器件方面，經(jīng)歷了棱鏡、機(jī)刻光柵和全息光柵的過程，商品化的全息閃耀光柵已迅速取代一般刻劃光柵。在儀器控制方面，隨著單片機(jī)、微處理器的出以及軟硬件技術(shù)的結(jié)合，從早期的人工控制進(jìn)步到了自動控制。在顯示、記錄與繪圖方面，早期采用表頭（電位計(jì)）指示、繪圖儀繪圖，后來用數(shù)字電壓表數(shù)字顯示，如今更多地采用液晶屏幕或計(jì)算機(jī)屏幕顯示。陣列型檢測器和凹面光柵的聯(lián)合應(yīng)用，使儀器的測量速度發(fā)生了質(zhì)的飛躍，且性能更加穩(wěn)定可靠，受到儀器用戶的青睞，最具有代表性的當(dāng)數(shù)安捷倫HP8452/8453。

（作者單位：新疆阜康市質(zhì)量與計(jì)量檢測所）