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实验室分析仪器--单紫外-可见吸收光谱概述

2022.1.24

一、概述

紫外-可见吸收光谱分析法是基于在200~800nm光谱区域内测定物质的吸收光谱或在某指定波长处的吸光度值,对物质进行定性、定量或结构分析的一种方法,该法又称为紫外可见分光光度法或紫外-可见吸光光度法。紫外可见吸收光谱法的发展经历了漫长的过程,早在1760年朗伯发现了朗伯定律;1852年比尔又发现了比尔定律,朗伯-比尔定律成为了紫外-可见吸收光谱定量分析的理论基础。最初的定量方法是利用某些离子和无机试剂形成有色物质,用目视比色法测定这些离子的含量,例如用硫氰化钾来测定试样中的微量铁,用奈斯勒试剂测定氨等,采用的仪器是比色管。目视比色法可看作是紫外-可见吸收光谱定量分析法的雏形。1862年,密勒测定了100多种物质的紫外吸收光谱,并指出其紫外吸收光谱和组成物质的分子结构及其基团有关。此后,哈托莱和贝利发现吸收光谱相似的有机物质具有相似的结构,初步建立了紫外-可见吸收光谱定性分析的理论基础。


紫外-可见吸收光谱属于电子吸收光谱,是由多原子分子的外层电子或价电子的跃迁产生的。通常电子能级间隔为1~20eV,这一能量恰落于紫外-可见光区。每一个电子能级之间的跃迁都伴随分子的振动能级和转动能级的变化因此,电子跃迁的吸收线就变成了内含有分子振动和转动精细结构的较宽的谱带。这种光谱可用于含有不饱和键的化合物,尤其是含有共轭体系的化合物的分析和研究。虽然紫外可见吸收光谱基本上只能反映分子中发色团和助色团的特性,而不是反映整体分子的特征,但在化合物结构测定中仍有重要作用。


自1945年美国 Beckman公司推出世界上第一台成熟的紫外可见分光光度计商品仪器以后,紫外-可见分光光度计得到飞速发展。从单光束发展到准双光束、双光束和双波长;仪器的光学元件由棱镜分光发展到光栅分光;电子学元件由集成电路取代了电子管和晶体管等分立元件组成的电路;仪器的自动化程度因采用了计算机技术得到了很大的提高,新一代的紫外-可见分光光度计向着高速、微量、智能化、小型化、低杂散光和低噪声方向发展。


经典的吸收光谱法对浑浊试样、存在背景吸收和干扰组成的试样的测定会产生较大误差,甚至无法测定。从20世纪50年代开始发展了许多新的分光光度分析方法,首先提出并得到广泛应用的是双波长分光光度法,以后又产生了导数分光光度法、三波长法和正交函数法等。随着计算机的广泛使用,化学计量学在光度分析中的应用研究变得十分活跃,已独自构成了计量学分光光度法这一新的分支学科,对解决复杂体系中各组分测定开辟了新的广阔的途径。显色剂不断出现,对许多无机和有机物的分析提供了更多的选择。

紫外-可见吸收光谱分析技术和其他各种近代仪器分析方法相比是一种较为古老的方法,但至今仍占有重要地位。


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