理论教育 紫外-可见分子吸收光谱法详解

紫外-可见分子吸收光谱法详解

时间:2023-07-01 理论教育 版权反馈
【摘要】:紫外-可见分子吸收光谱法是利用波长范围在190~750nm的分子吸收光谱对化合物进行定性分析和定量分析的。大部分无机化合物和有机化合物在紫外-可见区域都会产生特征的吸收光谱,所以这种检测方法被广泛地应用于教学以及化工开发过程中。定量分析的基础是朗伯-比尔定律,表达了吸光度与物质浓度之间的关系。通常选用曲线最大的吸收峰所对应的波长作为检测时的波长。

紫外-可见分子吸收光谱法详解

紫外-可见分子吸收光谱法是利用波长范围在190~750nm的分子吸收光谱对化合物进行定性分析和定量分析的。大部分无机化合物和有机化合物在紫外-可见区域都会产生特征的吸收光谱,所以这种检测方法被广泛地应用于教学以及化工开发过程中。

紫外-可见分光分子吸收光谱的定性分析依据是每种物种都有其特殊的特征吸收光谱。对于有机物,利用吸收光谱的曲线形状、吸收峰数目、最大吸收波长的位置(λ最大)以及吸光度(ε)大小就可以对该有机物的结构骨架进行鉴别,其中最重要的参数是λ最大和ε。通过对照文献或者手册可以对待测化合物进行判断,常用的标准图谱手册有萨特勒标准图谱和富瑞德尔图谱。

定量分析的基础是朗伯-比尔定律,表达了吸光度与物质浓度之间的关系。当单色光通过含有吸光物质的溶液时,在一定浓度范围内,入射的光被吸收的程度与溶液的厚度和浓度成正比,用下式表示:

式中A表示的是吸光度或者光密度;I0和I分别表示入射光强度和透射光强度;T为透射比,即透色光强度与入射光强度之比;ε是摩尔吸收系数,单位为L·cm-1·mol-1;c为溶液的摩尔浓度,单位为mol·L-1;l是待测溶液的厚度,单位为cm。

若公式中的l一定,则吸光度A与浓度c呈线性关系。在定量测量时可以通过绘制标准曲线方法通过吸光度计算待测溶液的浓度。

在实际测量时需要注意由于仪器和分析方法的局限引起的误差,并对误差做合理的分析和处理,操作时需要注意以下几个方面:

1.定律的适用性

由于朗伯-比尔定律只适用于稀溶液,所以在测量浓度比较大的溶液的吸光度时,由于分子间的相互作用导致的分子电荷分布变化,会引起吸光度的变化。此时得到的吸光度会偏离公式,需要将待测样品的浓度降低,并选择合适的浓度范围进行测量。

2.溶液的化学、物理性质引起的误差

由于溶液的化学、物理性质导致的不能适用于朗伯-比尔定律的还有如:待分析的物质与溶剂发生反应、解离以及缔合时;待分析的物质在不同的浓度下会生成不同的配合物时;由溶液介质不均匀(悬浮液、乳浊液、胶体溶液)导致的入射光发生散射时;由于吸光物质自身对条件变化敏感形成不稳定的变化时等。(www.daowen.com)

3.仪器引起的误差

由于仪器分离光波时产生的非单一波引起的某些对波长变化敏感的物质而导致的定律不适合。在具体选择待测物时需要考虑其对波长变化的耐受度,尽量选择其吸光度随波长变化不明显的波段。

4.显色剂的选择

在选择显色剂时尽量选择只与被测组分发生反应的显色剂。显色生成的有色物质必须具有强的稳定性,在检测时间内不能发生缩合、分离等现象。为保证测试的高效进行,显色剂的摩尔吸收系数ε不能太低,一般选择1×104以上的显色剂。在选择时有机显色剂的显色性和稳定性都优于无机显色剂,应该优先考虑。

在具体操作时需要采用绘制吸光度与显色剂浓度关系图和吸光度与时间关系图来确定显色剂的用量和显色时间。

5.波长的选择

检测的波长一般通过实际测试待测物的吸收曲线来确定的。通常选用曲线最大的吸收峰所对应的波长作为检测时的波长。当有干扰物存在时,应该选择干扰物与待测物吸光度差别较大且干扰小的波长。

6.标准曲线的绘制

标准曲线是利用分光光度法进行定量分析所必要的步骤。配置时在一定的浓度范围内,使用标准试剂配制已知浓度的一系列的标准溶液,绘制吸光度和浓度的曲线。待测物完成测试后,只需要将吸光度在标准曲线上做对比即可确定其浓度。

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