定量與定性化學(xué)分析

定量與定性化學(xué)分析眾所周知，紫外可見分光光度計是一種應(yīng)用很廣的分析儀器。當前它已成為全世界歷史最悠久、使用最多、覆蓋面最廣的分析儀器。它的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，已是制藥、醫(yī)療衛(wèi)生、化學(xué)化工、環(huán)保、地質(zhì)、機械、冶金、石油、食品、商檢、生命科學(xué)、材料科學(xué)、計量科學(xué)、農(nóng)業(yè)科學(xué)、林業(yè)科學(xué)、漁業(yè)科學(xué)等領(lǐng)域中的科研、

教學(xué)、生產(chǎn)工作中，使用最多的分析儀器。它的應(yīng)用主要有定性分析、純度檢查、

參與結(jié)構(gòu)分析、參與定性分析、氫鍵強度的測定、絡(luò)合物組成及穩(wěn)定常數(shù)的測定、

反應(yīng)動力學(xué)研究等，特別在有機分析中應(yīng)用非常廣泛。本節(jié)將對紫外可見分光光度計在定量分析、定性分析、純度檢查、結(jié)構(gòu)分析等方面的應(yīng)用，作一簡單討論。

一、定量分析方法

定量分析是紫外可見分光光度計應(yīng)用中的最主要用途。本節(jié)簡要介紹7種定量分析方法，及其具體應(yīng)用實例。

(1)

絕對法目前，絕對法是紫外可見分光光度計諸多分析方法中使用最多的—種方法。這是一種以比耳定律A=εbc為基礎(chǔ)的分析方法。某一物質(zhì)在一定波長下的ε值是一個常數(shù)，石英比色皿的光程是已知的，也是一個常數(shù)。因此，可用紫外可見分光光度計在λmax波長處，測定樣品溶液的吸光度值A(chǔ)。然后，根據(jù)比耳定律c

=

A/(εb)，則可求得該樣品溶液的含量或濃度。

(2)

標準法在選定的波長處，在相同的測試條件下，分別測試標準樣品溶液c標和被測試樣品溶液〔樣的吸光度A標和A樣。然后，按下式求得樣品溶液的濃度或含量。

(3)比吸收系數(shù)法在藥物分析中，經(jīng)常采用比吸收系數(shù)法。其原理如下式所描述：式中，為標準物質(zhì)的比吸收系數(shù)，可通過實際測試得到，或從有關(guān)手冊中查到；為被測樣品的碑吸收系數(shù)。

例如，純痢特靈的A(367nm)

=

746，在相同的測試條件下，測定濃度為0.001%的痢特靈樣品的吸光度值為A=0.739，得出=739.則樣品中有寫靈的含量為：（739/746)

X100%=99.06%。

比吸收系數(shù)法多用于測定樣品溶液的濃度。但是，根據(jù)比耳定律，被測試樣溶液的濃度與吸光度應(yīng)呈直線關(guān)系，而在實際測試中如果試樣的濃度較高現(xiàn)實際測量到的吸光度值偏離線性關(guān)系。這種離比耳定律的原因，是由于紫外線可見分光光度計的雜散光、噪聲、基線平直度和光譜帶寬以及試樣的前處理、玄年的化學(xué)平衡等所引起的。因此，一般情況下，不采用這種方法。

(4)

標準曲線法紫外可見分光光度計最常用的定量分析方法是標準曲線法。

首先，用標準物質(zhì)配制一定濃度的溶液，然后，將該溶液配制成一系列的標準溶液。在一定波長下，測試每個標準溶液的吸光度，以吸光度值為縱坐標標準溶液

對應(yīng)的濃度值為橫坐標，繪制標準曲線。最后，將樣品溶液按標準曲線繪制程序測得吸光度值，在標準曲線上查出樣品溶液對應(yīng)的濃度或含量：

所配制的標準溶液的吸光度在0.1?1.5范圍內(nèi).吸收測定的錆密度可達0.5%。當摩爾吸收系數(shù)ε為105L/(mol.cm)、光程為1cm、濃度為1X10-6?1.5X10-5mol/L時，即可得到0.1?1.5范圍內(nèi)的吸光度。再低一點的濃度也能檢測出來，但主要取決于儀器的噪聲。有時因為儀器的噪聲限制，樣品過稀時測量的準確度和重復(fù)性都很差。還要注意的是，分析測試的上限也不能千篇一律的定為1.5。因為雜散光的限制有的紫外可見分光光度計儀器的檢測上限達不到A=1.5,

而有的儀器（如TU-1901等）A可以超過1.5，有的甚至可達A=3以上。

綜上所述，紫外可見分光光度計的最低檢測濃度不但與摩爾吸收系數(shù)有關(guān)，而且與儀器的噪聲、光譜帶寬等有關(guān)；而紫外可見分光光度計的最高檢測濃度，也不但與摩爾吸收系數(shù)有關(guān)，而且與儀器的雜散光、光譜帶寬等有關(guān)；因此，使用者要特別注意對紫外可見分光光度計的雜散光噪聲（基線平直度)、光譜帶寬等的選擇。

(5)

最小二乘法最小二乘法實際上也就是回歸方程法。因為，分光光度法中試樣的吸光度A與試樣的濃度c之間的關(guān)系可用一條直線來描述。即c=aA+b(a、b為常數(shù)）。

因為篇幅所限，再加最小二乘法的適用范圍并不普遍，所以本書不對最小二乘法作詳細討論。但提出應(yīng)用最小二乘法（回歸法）時，應(yīng)注意兩點：

1歸方程是在特定條件下求得的，不能隨便套用；

2②分光光度法中試樣的吸光度A與試樣的濃度c之間的關(guān)系，應(yīng)建立在回歸方程中的取值范圍內(nèi)，否則，不能隨便外推。

(6)

解聯(lián)立方程法解聯(lián)立方程法只適用于兩個以上、在紫外區(qū)吸收峰互不重疊組分的測定，也不是常用的方法。本書也不作詳細討論。

(7)

示差分光光度法示差分光光度法也不是紫外可見分光光度計應(yīng)用中常用的方法。本書也不作詳細討論但應(yīng)注意三點：

①示差分光光度法中最重要的是選擇適當濃度的參比溶液，參比溶液越接近樣品溶液，則測定的結(jié)果就越準確；

②示差分光光度法解決了普通分光光度法中不適用的高含量或痕量物質(zhì)的分析問題；

③示差分光光度法要求紫外可見分光光度計的穩(wěn)定性好、靈敏度高（噪聲小、

雜散光?。?。

二、定性分析方法

一般來講，一臺紫外可見分光光度計很難或不可能用來作定性分析（結(jié)構(gòu)極其簡單的物質(zhì)除外)。如果要對某些比較復(fù)雜的未知物質(zhì)進行定性，除紫外可見分光光度計外，

必須要有紅外、質(zhì)譜、色譜，甚至波譜等儀器才能解決問題。但對特定的物質(zhì)，是可以利用紫外吸收光譜的數(shù)據(jù)定性的。有時還可以用標準物質(zhì)等來作定性分析。

(1)

利用紫外吸收光譜的數(shù)據(jù)定性如果未知物的紫外吸收光譜的最大吸收峰波長Amax、最小吸收峰波Amin、最大摩爾吸光系數(shù)emax，以及吸收峰的數(shù)目、位置、拐點與標準光譜數(shù)據(jù)完全一致，就可以認為是同一種化合物。但是，如果未知物的紫外吸收光譜的峰較多、結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，那么只用一臺紫外可見分光光度計是不能作定性分析的。必須還要有色譜、紅外、質(zhì)譜、波譜多種儀器聯(lián)合使用，才能作物質(zhì)的定性分析。

(2)

利用標準物質(zhì)定性對比較復(fù)雜的樣品，一臺紫外可見分光光度計是不能作定性分析的。但是，比耳定律A=εbc又可寫成lgA=lgε+lgbc。因為bc只影響物質(zhì)對光吸收的強度，并不改變吸收光譜的形狀所以，我們對同一化合物來講，

用IgA和lgε為縱坐標，波長為橫坐標繪制的吸收光譜圖的形狀應(yīng)該是一致的。因此，在相同條件下，測定未知物的吸收光譜，與所推斷化合物的真實標準物的吸收光譜直接比較，就可初步定性。

如果兩吸收光譜的形狀和吸收峰的數(shù)目、位置、拐點等完全一致，就可初步判定未知物與標準物是同一種物質(zhì)。但是要注意，物質(zhì)不同但光譜相似的特殊情況；

如十甲基聯(lián)苯與聯(lián)苯、聯(lián)菲與菲、聯(lián)萘與萘等，由于雜質(zhì)的存在都有a、β不飽和酮，而紫外吸收光譜類似。

(3)

用紫外吸收光譜的波長位置，初步判斷有機化合物的生色基團例如，如果發(fā)現(xiàn)在210?250nm有強吸收峰，則可能有雙鍵并處在共軛狀態(tài)；在260nm、

300nm、330mn有高強度的吸收帶，表示有3?5個共軛單位；如果在270?300nm

有弱吸收（ε=10?100)，表示有羥基的存在；在250?300nm有中強度吸收（ε=

1000?10000)，