紫外可見分光光度法1概述物質(zhì)的吸收光譜本質(zhì)上就是物質(zhì)中的

1、.紫外可見分光光度法概述物質(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(zhǎng)的光能量，相應(yīng)地發(fā)生了分子振動(dòng)能級(jí)躍遷和電子能級(jí)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(huì)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(zhǎng)處 的吸光度的高低判別或測(cè)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。紫外可見分光光度法的定量分析基礎(chǔ)是朗伯-比爾（Lambert-Beer ）定律。即物質(zhì)在一定波長(zhǎng)的吸光度與它的吸收

2、介質(zhì)的厚度和吸光物質(zhì)的濃度呈正比。當(dāng)分子中含有一個(gè)或更多的生色基團(tuán)（即具有不飽和鍵的原子基團(tuán)），輻射就會(huì)引起分子中電子能量的改變。常見的生色團(tuán)有：C=5 -N二口 C三N, C=S- / /如果兩個(gè)生色團(tuán)之間只隔一個(gè)碳原子，則形成共羯基團(tuán)，會(huì)使吸收帶移向較長(zhǎng)的波長(zhǎng)處（即紅移），且吸收帶的強(qiáng)度顯著增加。當(dāng)分子中含有助色基團(tuán) （有未共用電子對(duì)的基團(tuán)）時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生紅移效應(yīng)。常見的助色基團(tuán)有：-OH,-NH2, -SH, -Cl, -Br, -I 。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

3、了范圍。目前，分光光度法已為工農(nóng)業(yè)各個(gè)部門和科 學(xué)研究的各個(gè)領(lǐng)域所廣泛采用，成為人們從事生產(chǎn)和科研的有力測(cè)試手段。我國(guó)在分析化學(xué)領(lǐng)域有著堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，在 分光光度分析方法和儀器的制造方面在國(guó)際上都已達(dá)到一定的水平。特點(diǎn)分光光度法對(duì)于分析人員來說，可以說是最有用的工具之一。 幾乎每一個(gè)分析實(shí)驗(yàn)室都離不開紫外可見分光光度計(jì)。分光光度法的主要特點(diǎn)為：（1）應(yīng)用廣泛由于各種各樣的無機(jī)物和有機(jī)物在紫外可見區(qū)都有吸收，因此均可借此法加以測(cè)定。到目前為止，幾乎化學(xué)元素周期表上的所有元素（除少數(shù)放射性元素和惰性元素之外）均可采用此法。HeN盍KMgCaScTBAcSiGtHP0F BrVCrMnFeCoNiCu

4、ZnGaAsSc：Rb5rVZrNtMoTcRuRhPdASCdSnSbTe1_tsKaHfTaWRtOslrPtAjuHgnPbBiPoAt1r _FrRaAcLa CeFrNdPm Sm Eu Gd TbDy HoEr Tm Yb L：Ac ThPaUbfb Pu | Am Cm BkCf_EsFm Md No Lr注：圖內(nèi)實(shí)線圈內(nèi)的元素可用直接法測(cè)定，虛線圈內(nèi)的元素可用間接法測(cè)定。帶A的表示與環(huán)境污染有關(guān)的元素。其中放射性元素只有鈾和社常用光度法測(cè)定，其它元素都采用放射性分析測(cè)量。在國(guó)際上發(fā)表的有關(guān)分析的論文總數(shù)中，光度法約占28%我國(guó)約占所發(fā)表論文總數(shù)的33%由于各種各樣的無機(jī)物和有機(jī)

5、物在紫外-可見區(qū)域都有吸收，因此均可借此方法加以測(cè)定。到目前為止，幾乎周期表上的所有元素 (除少數(shù)放射性元素和惰性氣體外)均可采用本法測(cè)定。美國(guó)水和廢水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法中光度法占37.4%,我國(guó)水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法中光度法占35.0%。上世紀(jì)六十年代初，分光光度分析在整個(gè)分析方法中所占比重約為45%在我國(guó)1983-1992十年間發(fā)表的無機(jī)分析文獻(xiàn)中光度分析論文占26-30%,在我國(guó)巖礦部門，光度法完成了約1/3的巖礦分析任務(wù)。在國(guó)際上，將1985-1989年分析儀器的世界銷售額按 31大類進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)，其中 UV VIS分光光度計(jì)一直占 有5 - 6%勺份額，排名第五。由于光度計(jì)的價(jià)格相對(duì)比較低廉

6、，故若以儀器銷售的臺(tái)數(shù)技術(shù)的話，則分光光度計(jì)將排 在第二位。儀器的銷售情況可以從側(cè)面反映各類分析儀器在實(shí)際使用中的廣泛和頻繁程度。分光光度計(jì)作為檢測(cè)器與其它分析儀器聯(lián)機(jī)，以完成經(jīng)前處理后的測(cè)量，這又?jǐn)U充了光度計(jì)的應(yīng)用范圍。例如，在二十世紀(jì)七十年代以后興起的流動(dòng)注射分析法中，就有約2/3是和光度計(jì)聯(lián)機(jī)進(jìn)行檢測(cè)的。流動(dòng)注射分析具有反應(yīng)時(shí)間和混合狀態(tài)高度重現(xiàn)的特點(diǎn)，它并不要求化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡，即使試劑或化學(xué)反應(yīng)不穩(wěn)定仍能得到良好的效果。 分光光度計(jì)又是高效液相色譜中應(yīng)用最為廣泛的檢測(cè)器，八十年代出現(xiàn)的光二極管陣列檢測(cè)器能在幾毫秒的瞬間獲得 流動(dòng)池中組分的的吸收光譜，可解決色譜技術(shù)中定性的困難。將光度

7、計(jì)與積分球裝置連接，可組成反射光譜測(cè)量系統(tǒng)， 用于固體表面物理光學(xué)特征測(cè)試。光導(dǎo)纖維傳感器與光度計(jì)聯(lián)用，是由光度計(jì)引出兩支光纖導(dǎo)管，一支將入射光送入， 光束通過液池，透射光經(jīng)第二支光纖送回到分光光度計(jì)進(jìn)行光度分析。這類光導(dǎo)纖維-UV VIS光度計(jì)的光纖探頭可以做得很小，可直接插入活體組織作長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)監(jiān)測(cè)，進(jìn)行臨床檢驗(yàn)，光纖本身又是絕緣的，探頭可置于高電壓、 強(qiáng)磁場(chǎng)、強(qiáng)放射性等惡劣環(huán)境中，進(jìn)行遙測(cè)。(2)靈敏度高由于相應(yīng)學(xué)科的發(fā)展，使新的有機(jī)顯色劑的合成和研究取得可喜的進(jìn)展，從而對(duì)元素測(cè)定的靈敏度大大提高了一步。特別是由于多元絡(luò)合物和各種表面活性劑的應(yīng)用研究，使許多元素的摩爾吸光系數(shù)由原來的幾萬

8、提高到幾十萬。相對(duì)于其它痕量分析方法而言，光度法的精密度和準(zhǔn)確度一致公認(rèn)是比較高的。不但在實(shí)際工作中光度法被廣泛采用，在標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)的研制中，它更受重視，很多光度分析法已制定成為標(biāo)準(zhǔn)方法。(3)選擇性好目前已有些元素只要利用控制適當(dāng)?shù)娘@色條件就可直接進(jìn)行光度法測(cè)定，如鉆、鈾、銀、銅、銀、鐵等元素的 測(cè)定，已有比較滿意的方法了。(4)準(zhǔn)確度高對(duì)于一般的分光光度法來說，其濃度測(cè)量的相對(duì)誤差在1-3%范圍內(nèi)，如采用示差分光度法測(cè)量，則誤差往往可減少到千分之幾。(5)適用濃度范圍廣可從常量(1-50%)(尤其是使用示差法)到痕量(10-6-10-8% )(經(jīng)預(yù)富集后)。(6)分析成本低、操作簡(jiǎn)便、快速

9、由于分光光度法具有以上優(yōu)點(diǎn)，因此目前仍廣泛地應(yīng)用于化工、冶金、地質(zhì)、醫(yī)學(xué)、食品、制藥等部門及環(huán)境 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。單在水質(zhì)分析中的應(yīng)用就很廣，目前能用直接法和間接法測(cè)定的金屬和非金屬元素就有七十多種。所涉及的水樣包括雨水、泉水、井水、飲用水、江水、湖水、河水、海水以及各種廢水等。光度法比較成熟，可測(cè)元素多，靈活性強(qiáng)。有些大型儀器不易解決的分析問題，光度法可以發(fā)揮作用。在有機(jī)分析中，紫外-可見光譜（UV-VIS）可作定量測(cè)定外，在定性分析和結(jié)構(gòu)分析方面，它可作為紅外光譜（IR）、核磁共振（NMRX質(zhì)譜（MS）等方法的輔助手段。.光度法在環(huán)境監(jiān)測(cè)的應(yīng)用水和廢水監(jiān)測(cè)對(duì)于一個(gè)水系的監(jiān)測(cè)分析和綜合評(píng)價(jià)，一般包

10、括水相（溶液本身）、固相（懸浮物、底質(zhì)）、生物相（水生生 物）。在水質(zhì)的常規(guī)監(jiān)測(cè)中，紫外可見分光光度法占有較大的比重。由于水和廢水的成分復(fù)雜多變，待測(cè)物的濃度和 干擾物的濃度差別很大，在具體分析時(shí)必須選擇好分析方法。許多分析方法受試樣中可能存在的干擾物的影響，這是在水環(huán)境監(jiān)測(cè)中需要重視的問題。1）當(dāng)干擾物質(zhì)與被測(cè)物質(zhì)直接結(jié)合，可使結(jié)果偏低。例如，用酚二璜酸法測(cè)定硝酸鹽氮時(shí)，有濃硫酸存在時(shí)， 氯化物會(huì)和一部分硝酸鹽生成硝酰氯，從而使結(jié)果偏低。2）當(dāng)干擾物質(zhì)具有與被測(cè)物質(zhì)相同反應(yīng)時(shí)，可使結(jié)果偏高。3）當(dāng)干擾物質(zhì)與分析用的試劑化合，會(huì)阻礙此試劑和欲測(cè)物質(zhì)起反應(yīng)。例如，游離氯可使有機(jī)試劑顯色減弱、改變

11、或消失。4）在進(jìn)行光度分析時(shí)，由于濁度的干擾，可使吸光度增加。針對(duì)以上所說的干擾，應(yīng)采取措施消除或減弱干擾的影響。1）可采用物理方法來分離被測(cè)物質(zhì)或去除干擾物質(zhì)。如蒸儲(chǔ)法可將氟化物、氧化物、酚、氨等蒸出，而干擾 物質(zhì)留在溶液中。2）調(diào)節(jié)pH值，使得只有被測(cè)物質(zhì)才能起反應(yīng)。例如，雙硫蹤可與20多種金屬離子起反應(yīng)，但只要調(diào)整好pH值，就可以分別萃取分離和分光光度測(cè)定有關(guān)元素。3）利用氧化還原反應(yīng)，使試液中的干擾物質(zhì)轉(zhuǎn)化為不干擾的價(jià)態(tài)。例如，用硫代硫酸鈉還原游離氯成為氯化 物，利用鹽酸羥胺將高鎰酸鉀還原成二價(jià)鎰等。4）加入絡(luò)合劑掩蔽干擾離子。5）采用有機(jī)溶劑的萃取或反萃取的方法消除干擾。6）利用沉淀

12、反應(yīng)進(jìn)行分離。7）利用濕法消解或干法灰化以消除顏色、濁度及有機(jī)物的干擾。如果上述處理方法不能消除干擾時(shí)，可采用一些補(bǔ)償法。1）在光度法中，如試樣中本來就有顏色和濁度，可以用光度補(bǔ)償法。2）先測(cè)出干擾物的濃度，在向繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線的標(biāo)準(zhǔn)溶液中加入同量的干擾物進(jìn)行基體補(bǔ)償。3）如果在干擾物濃度增加時(shí)，干擾作用并不同步增加，而是趨于一定，這是可向所有試樣和所有標(biāo)準(zhǔn)液內(nèi)加 入大大過量的干擾物，此法叫做“掩沒法”。例如，用光度法測(cè)定鎂時(shí)，加入過量的鈣。4）在化學(xué)試劑中含有被測(cè)物質(zhì)時(shí)，可做一個(gè)空白來加以校正。水和廢水應(yīng)用光度法測(cè)定的項(xiàng)目見表1。表1水和廢水的光度法測(cè)定1測(cè)定組分方法測(cè)定范圍/mg/L吸收波長(zhǎng)/

13、nm摩爾吸光系數(shù)1濁度硫酸脫/六次甲基四胺6801Ag鎘試劑2B0.01-0.85541.0 X105L3,5-Br2-PADAP0.02-1.44707.6 X 1041As二乙氨基二硫代甲酸銀0.007-0.5510新銀鹽0.0004-0.012400!B姜黃素0.02-1.05401.8 X105rBa銘酸鹽0.06-3.0545Be銘天青S0.001-0.286189.0 X 1041Cd雙硫蹤0.001-0.065188.6 X104Co5-Cl-PADAB0.02-0.16?5701.03 X105Cr6+/ 總 Cr二苯碳酰二肺0.004-15404X104Cu二乙氨基二硫代甲酸

14、鈉0.01-2.04401.4 X1042,9-二甲基-1,10-菲羅啾0.06-3457Hg雙硫蹤0.002-0.04485Fe鄰菲羅琳0.03-5.05101.1 X1041Fe2+/Fe3+氧絡(luò)合物三氯化鐵2-107001Mn甲醛曲0.01-4.04501.1 X104高碘酸鉀0.02-3.05251Ni丁二酮胎0.1-45306.6 X103Pb雙硫蹤0.01-0.35106.7 X104Sb5-Br-PADPA0.05-1.24205.0 X1041Se3,3-二氨基聯(lián)苯胺0.0025-0.054151Zn雙硫蹤0.005-0.055359.3 X104V翅試劑（BPHA萃取0.01

15、8-10.0440Th鈾試劑W0.008-3.0?6681.27 X1051UTRPO-5-PADAP0.0013-1.6?5787.4 X104r二硫化碳二乙胺乙酸酮0.045-1.46430游離氯/總氯N,N-二乙基-1,4-苯二胺0.03-1.5510氨氮納氏試劑0.025-2420水楊酸一次氯酸鈉0.01-1.0697r總氮過硫酸鉀氧化-紫外光度0.05-4A220-2A275亞硝酸鹽氮N- （1-秦基）-乙二胺0.003-0.25401硝酸鹽氮酚二磺酸0.02-2.0410L直接紫外光度測(cè)定0.08-4.0220/275磷鋁錦抗0.01-0.6700孔雀綠/磷鋁雜多酸0.001-0.

16、3620105氟化物氟試劑0.05-1.8620碘化物亞碎酸/硫酸鋸0.001510凱氏氮同氨氮1氧化物1異煙酸-叱唾琳酮0.004-0.25638叱咤-巴比妥酸0.002-0.45580苯偶姻縮合催化0.02-0.5555硫酸鹽銘酸鋼420硫化物對(duì)氨基二甲基苯胺0.02-0.8665揮發(fā)酚類4-氨基安替比林0.002-64601,甲醛乙酰丙酮0.05-3.24147.2 X 103變色酸0.1-3.35702.1 X103三氯乙醛口比一琳酮0.00002-0.0056480苯胺類蔡乙二胺0.03-50545一硝基苯/二硝 基苯還原-偶氮0.25451三硝基苯氯代十六烷基吐匕喔0.1-7046

17、5陰離子洗滌劑亞甲藍(lán)0.05-2652COD重銘酸鉀氧化10590UV254紫外吸光度2541三乙胺漠酚藍(lán)0.5-3.54101二乙烯三胺水楊醛0.4-3.2390脫對(duì)二甲基苯甲醛0.002-1.004851一甲基肺對(duì)二甲基苯甲醛0.02-0.804701偏二甲基肺氨基亞鐵氧化鈉0.01-1.05001TNT亞硫酸鈉十氯代十六烷基叱咤0.2-4.0466亞硫酸鈉0.2-10.0420黑索金乙酰丙酮0.1-10.04121五氯酚藏紅T0.01-0.5535空氣和廢氣對(duì)于空氣和廢氣一般需要用吸收液吸收后，再用各種方法測(cè)定其組分?？諝馕廴颈O(jiān)測(cè)工作一般分三類：污染源監(jiān)測(cè)一一如煙囪、汽車排放口的監(jiān)測(cè)。環(huán)

18、境污染監(jiān)測(cè)一一監(jiān)測(cè)對(duì)象是大氣。特定目的監(jiān)測(cè)一一選定某一種或多種污染物進(jìn)行特種目的的監(jiān)測(cè)。在進(jìn)行空氣污染各項(xiàng)監(jiān)測(cè)時(shí)，一個(gè)十分重要的問題是如何取得能反映實(shí)際情況并且有代表性的測(cè)定結(jié)果。這就需要對(duì)采樣點(diǎn)、采樣時(shí)間、采樣頻率、氣象條件、地理特點(diǎn)、工業(yè)布局、采樣方法、監(jiān)測(cè)分析方法、監(jiān)測(cè)儀器等方面 進(jìn)行綜合考慮。表2為空氣和廢氣中污染物采用光度法測(cè)定的項(xiàng)目。表2空氣和廢氣的光度法測(cè)定測(cè)定組分方法最大吸收波長(zhǎng)nm二氧化硫甲醛鹽酸副玫瑰苯胺548針試劑520氮氧化物/二氧化氮鹽酸茶乙二胺540氨納氏試劑420水楊酸一次氯酸鈉698氧化氫異煙酸一叱唾琳酮638光化學(xué)氧化劑和臭氧硼酸碘化鉀352五氧化二磷抗壞血酸還原-鋁藍(lán)700二硫化碳二乙胺4