紫外—可见吸收光谱分析方法

4.3.1.1 定性分析

无机元素的定性分析应用紫外—可见分光光度法比较少，主要采用原子发射光谱法或化学分析法。在有机化合物的定性分析鉴定及结构分析方面，由于紫外-可见吸收光谱较为简单，光谱信息少，特征性不强，并且不少简单官能团在近紫外光区及可见光区没有吸收或吸收很弱，在应用时也有较大的局限性。但是，这种方法可适用于不饱和有机化合物，尤其是共轭体系的鉴定，以此推断未知物的骨架结构。此外，还可配合红外光谱法、核磁共振波谱法和质谱法等常用的结构分析法进行定性鉴定和结构分析，不失为一种有利的辅助方法。

吸收光谱的形状、吸收峰的数目和位置及相应的摩尔吸光系数，是定性分析的光谱依据，而最大吸收波长λmax及相应的εmax是定性分析的最主要参数。比较法有标准物质比较法和标准谱图比较法两种。利用标准物质比较，在相同的测量条件下，测定和比较未知物与已知标准物的吸收光谱曲线，如果两者的光谱完全一致，则可以初步认为它们是同一类化合物；利用标准谱图或光谱数据比较，对于没有标准物质或标准物质难于得到的物质，此方法适用。

4.3.1.2 结构分析

紫外—可见分光光度法可以进行化合物某些基团的判别，共轭体系及构型、构象的判断。

(1)某些特征基团的判别

有机物的不少基团(生色团)，如羰基、苯环、硝基、共轭体系等，都有其特征的紫外或可见光吸收带，紫外-可见分光光度法在判别这些基团时，有时是十分有用的。如在270～300nm处有弱的吸收带，且随溶剂极性增大而发生蓝移，就是羰基产生吸收带的有力证据；在184nm附近有强吸收带、204nm附近有中强吸收带、260nm附近有弱吸收带且有精细结构，则是苯环的特征吸收，等等。

(2)共轭体系的判断

共轭体系会产生很强的K吸收带，通过绘制吸收光谱，可以判断化合物是否存在共轭体系或共轭的程度。如果一化合物在210nm以上无强吸收带，可以认定该化合物不存在共轭体系；若215～250nm区域有强吸收带，则该化合物可能有两至三个双键的共轭体系，如1，3-丁二烯，λmax为217nm，εmax为21000；若260～350nm区域有很强的吸收带，则可能有三至五个双键的共轭体系，如癸五烯有五个共轭双键，λmax为335nm，εmax为118000。

(3)异构体的判断

包括顺反异构及互变异构两种情况的判断。

顺反异构体的判断：生色团和助色团处于同一平面时，会产生最大的共轭效应。由于反式异构体的空间位阻效应小，分子的平面性较好，共轭效应强，因此λmax及εmax都大于顺式异构体。

互变异构体的判断：某些有机化合物在溶液中可能有两种以上的互变异构体处于动态平衡中，这种异构体的互变过程常伴随有双键的移动及共轭体系的变化，因此会产生吸收光谱的变化。最常见的是某些含氧化合物的酮式与烯醇式异构体之间的互变。例如，乙酰乙酸乙酯就是酮式和烯醇式两种互变异构体，它们的吸收特性不同，酮式异构体在近紫外光区时λmax为272nm(εmax为16000)；烯醇式异构体的λmax则为243nm(εmax为16000)。两种异构体的互变平衡与溶剂有密切关系，在像水这样的极性溶剂中，由于羰基可能与H2O形成氢键以降低能量达到稳定状态，所以酮式异构体占优势；而在像乙烷这样的非极性溶剂中，则形成分子内的氢键且形成共轭体系，以使能量降低达到稳定状态，所以烯醇式异构体比率上升。

此外，紫外—可见分光光度法还可以判断某些化合物的构象(如取代基是平伏键还是直立键)及旋光异构体等。

4.3.1.3 定量分析

紫外—可见分光光度法定量分析的常见方法有以下几种。

(1)单组分的定量分析

如果在一个试样中只要测定一种组分，且在选定的测量波长下，试样中其他组分对该组分不干扰，那么进行单组分的定量分析较为简单。一般有标准对照法和标准曲线法两种。

标准对照法：在相同条件下，平行测定试样溶液和某一浓度cS(应与试液浓度接近)的标准溶液的吸光度Ax和AS，则由cS可计算出试样溶液中被测物质的浓度cx。

AS=KcS，Ax=Kcx，cx=cSAx/AS

由于标准对照法仅使用单个标准，引起误差的偶然因素较多，故结果往往较不可靠。

标准曲线法：是实际分析工作中最常用的一种方法。配制一系列不同浓度的标准溶液，以不含被测组分的空白溶液作为参比，测定标准系列溶液的吸光度，绘制吸光度-浓度曲线，称为校准曲线(包括标准曲线或工作曲线)。在相同条件下测定试样溶液的吸光度，从校准曲线上找出与之对应的未知组分的浓度。

此外，有时还可以采用标准加入法(做法与原子吸收光谱法相同)。

(2)多组分的定量分析

根据吸光度具有加和性的特点，在同一试样中可以同时测定两种或两种以上的组分。假设要测定试样中的两种组分为A、B，如果分别绘制A、B两纯物质的吸收光谱，可能有三种情况，如图4.12所示。图4.12 a表明两组分互不干扰，可以用测定单组分的方法分别在λ1、λ2测定A、B两种组分；图4.12 b表明A组分对B组分的测定有干扰，而B组分对A组分的测定无干扰，则可以在λ1处单独测量A组分，求得A组分的浓度cA，然后在λ2处测量溶液的吸光度及A、B纯物质的和，根据吸光度的加和性则可以求出cB；图4.12c表明两组分彼此互相干扰，此时在λ1、λ2处分别测定溶液的吸光度

及

，而且同时测定A、B纯物质的

、

及

、

，然后列出联立方程，解得cA、cB。

图4.12 混合物的紫外吸收光谱

a—不重叠；b—部分重叠；c—相互重叠

显然，如果有n个组分的光谱互相干扰，就必须在n个波长处分别测定吸光度的加和值，然后解n元一次方程以求出各组分的浓度。应该指出，这是一个烦琐的数学处理过程，且n越多，结果的准确性越差，如果使用计算机进行测定结果的处理将使运算大大简便。

(3)双波长分光光度法

当试样中两组分的吸收光谱重叠较为严重时，用解联立方程的方法测定两组分的含量可能误差较大，这时可以用双波长分光光度法测定。它可以进行在有其他组分干扰的情况下测定某一组分的含量，也可以同时测定两组分的含量。双波长分光光度法定量测定两混合物组分的主要方法有等吸收波长法和系数倍率法两种。

(4)导数分光光度法

采用不同的实验方法可以获得各种导数光谱曲线，包括双波长法、电子微分法和数值微分法。

导数分光光度法对吸收强度随波长的变化非常敏感，灵敏度高。对重叠谱带及平坦谱带的分辨率高，噪声低。可适用于痕量分析以及稀土元素、药物、氨基酸、蛋白质的测定，同时对废气或空气中污染气体的测定也非常有效。

(5)示差分光光度法

用普通分光光度法测定很稀或很浓的溶液的吸光度时，测量误差都很大。若用一已知合适浓度的标准溶液作为参比溶液，调节仪器的100%透光率点(即0吸光度点)，测量试样溶液对该已知标准溶液的透光率，则可以改善测量吸光度的精确度，这种方法称为示差分光光度法。

(6)光度滴定法

分光光度滴定法是利用被测组分或滴定剂或反应产物在滴定过程中的吸光度的变化来确定滴定的终点，并由此计算试液中被测组分含量的方法。

(7)其他方法

其他紫外—可见分光光度定量分析方法还包括动力学分光光度法、胶束增溶分光光度法等。

动力学分光光度法是利用反应速率与反应物、产物或催化剂的浓度之间的定量关系，通过测量与反应速率成比例关系的吸光度，从而计算待测物质的浓度。根据催化剂的存在与否，动力学分光光度法可分为非催化和催化分光光度法。

胶束增溶分光光度法是利用表面活性剂的增溶、增敏、增稳、褪色、析相等作用，以提高显色反应的灵敏度、对比度或选择性，改善显色反应条件，并在水相中直接进行光度测量的光度分析法。

4.3.1.4 其他方面的应用

(1)化合物相对分子质量的测定

利用同样生色团骨架的分子λmax及εmax基本相同的特点，若一化合物在紫外—可见光区无吸收，则可将它与另一已知摩尔吸光系数ε的生色团作用形成衍生物。测定一定质量浓度ρ(g·L-1)的该衍生物溶液的吸光度A，可以计算该化合物的相对分子质量，即

现代岩矿分析实验教程

式中：Mr为衍生物的相对分子质量，扣除生色团的相对分子质量后得到该化合物的相对分子质量；l为吸收介质厚度(cm)。

(2)氢键强度的测定

溶剂效应对吸收光谱的影响表明，溶剂极性增大，会引起吸收带的蓝移和红移，主要是由于溶质分子与溶剂分子的相互作用而引起的，如果它们之间具有可形成氢键的基团，则是由于形成氢键所引起的，因而可以通过吸收波长的移动程度来测定氢键的强度。

(3)在电化学研究方面的应用

分光光度法与电化学结合，构成了一个崭新的研究领域——光谱电化学。光谱电化学技术包括透射技术、镜反射技术和内反射技术三种。以分光光度法为测量手段，研究某些无机物、有机物和生物物质在电极上的电化学行为，可以同时获得氧化还原体系的吸收光谱和氧化还原电位，以此研究所发生的电化学反应的历程及动力学；还可以测定发生电化学反应所转移的电子数、标准电位、摩尔吸光系数以及反应中间产物或最终产物的扩散系数等。光谱电化学发展很快，在研究无机、有机和生物化学氧化还原机理和均相反应动力学等方面将会发挥极大的作用。

紫外_可见分光光度法，用吸收系数法定量，公式是什么？

一、原理可见光、紫外线照射某些物质，主要是由于物质分子中价电子能级跃迁对辐射的吸收，而产生化合物的可见紫外吸收光谱。基于物质对光的选择性吸收的特性而建立分光光度法或称吸收光谱法的分析方法。它是以朗伯──比耳定律为基础。1朗伯—比耳定律A=lg—-=ECLT式中A为吸收度；T为透光率；E为吸收系数，采用的表示方法是（E1％1cm），其物理意义为当溶液浓度为1%（g/ml），液层厚度为1cm时的吸收度数值；C为100ml溶液中所含被测物质的重量（按干燥品或无水物计算），g；L为液层厚度，cm。二、使用范围凡具有芳香环或共轭双键结构的有机化合物，根据在特定吸收波长处所测得的吸收度，可用于药品的鉴别、纯度检查及含量测定。三、仪器可见-紫外分光光度计。其应用波长范围为200～400nm的紫外光区、400～850nm的可见光区。主要由辐射源（光源）、色散系统、检测系统、吸收池、数据处理机、自动记录器及显示器等部件组成。本仪器是根据相对测量的原理工作的，即先选定某一溶剂（或空气、试样）作为标准（空白或称参比）溶液，并认为它的透光率为100％（或吸收度为0），而被测的试样透光率（或吸收度）是相对于标准溶液而言，实际上就是由出射狭缝射出的单色光，分别通过被测试样和标准溶液，这两个光能量之比值，就是在一定波长下对于被测试样的透光率（或吸收度）。本仪器可精密测定具有芳香环或共轭双键结构的有机化合物、有色物质或在适当条件下能与某些试剂作用生成有色物的物质。使用前应校正测定波长并按仪器说明书进行操作。四、仪器的校正1.波长的准确度试验以仪器显示的波长数值与单色光的实际波长值之间误差表示，应在±1.0nm范围内。可用仪器中氘灯的486.02nm与656.10nm谱线进行校正。2.吸收度的准确度试验3.杂散光的试验4.波长重现性试验5.分辨率试验五、测定方法1.对照品比较法（1）按各品种项下的方法，分别配制供试品溶液和对照品溶液，对照品溶液中所含被测成分的量应为供试品溶液中被测成分标示量的100±10%，所用溶剂也应完全一致，在规定的波长测定供试品溶液和对照品溶液的吸收度后，按下式计算含量，即得。（2）计算式A样×G对/稀释倍数×100×1含量（%）=————————————--×100%A对×G样/稀释倍数×100×12.吸收系数法（1）按各品种项下的方法配制供试品溶液，在规定的波长处测定其吸收度，再以该品种在规定条件下的吸收系数计算含量。用本法测定时，应注意仪器的校正和检定。（2）计算式A样含量（%）=——————————————-×100%G样/稀释倍数×(E1％1cm)对×100×13.计算分光光度法采用计算分光光度法应慎重。本法有多种，使用时均应按各品种项下规定的方法进行。当吸收度处在吸收曲线的陡然上升或下降的部位测定时，波长的微小变化可能对测定结果造成显著影响，故对照品和供试品测试条件应尽可能一致。若测定时不用对照品，如维生素A测定法，则应在测定时对仪器作仔细的校正和检定。六、注意事项1.空白溶液与供试品溶液必须澄清，不得有浑浊。如有浑浊，应预先过滤，并弃去初滤液。2.测定时，除另有规定外，应以配制供试品溶液的同瓶溶剂为空白对照，采用1cm的石英吸收池。3.在规定的吸收峰波长±2nm以内测试几个点的吸收度，以核对供试品的吸收峰波长位置是否正确，除另有规定外，吸收峰波长应在该品种项下规定的波长±2nm以内；否则应考虑该试样的真伪、纯度以及仪器波长的准确度，并以吸收度最大的波长作为测定波长。4.一般供试品溶液的吸收度读数，以在0.3～0.7之间的误差较小。5.吸收池应选择配对，否则要引入测定误差。

第十一章：紫外-可见分光光度法

产生于分子的外层价电子在电子能级间的跃迁，属于电子光谱。

优点：仪器普及、操作简单、重现性好、灵敏度高

准确度0.5%~0.2%

分子中的电子类型包括：成单键的σ电子，双键的π电子，未成键的n电子（p电子）

吸收光谱：

核心是对分子中电子共轭结构影响

E为吸光系数（给定单色光，溶剂和温度下为定值）

表示方式：

换算关系：

吸光度具有加和性

化学因素：

光学因素：

透光率测量误差：来自仪器噪声，与光讯号无关称为暗噪声，有关称为散粒噪声

溶剂的紫外截止波长：

从手册中查吸光系数

在相同条件下配置标准溶液与试样溶液，在选定波长处分别测量吸光度，计算。

紫外-可见分光光度法不仅可以测定试样中组分的含量，而且还可以测定弱酸（碱）的离解常数和配合平衡常数及配合物的组成。计算题

弱酸解离常数：

计算分光光度法：运用数学、统计学与计算机科学的方法，在传统分光光度法基础上，通过测量试验设计与数据的变换、解析和预测对物质进行定性定量的方法，属于化学计量学的范畴。

分为数值计算法和数学变换法两大类

数值计算法：图解法、信号处理法、矩阵解法

数学变换法：导数光谱法、正交函数法、褶合光谱法

等吸收双波长法：

选择波长原则：干扰组分b在这两个波长应具有相同吸光度；被测组分在这两个波长处吸光度差值应足够大。

比色法是对于能吸收可见光的有色溶液的测定方法，通常也称为可见光分光光度法

特点：灵敏，简便，许多不吸收可见光的物质可通过显色反应变为有色物质，一般通过配位反应

对显色反应的要求：

反应条件：

通过试验确定显色反应的最适宜条件，对于已经制定的比色方法不应随意改变条件，可以通过绘制吸光度-条件曲线选择最适宜条件

紫外可见分光光度法原理

紫外可见分光光度法原理如下：

紫外可见分光光度计基本工作原理和红外光谱仪相似,利用一定频率的紫外可见光照射被分析的有机物质,引起分子中价电子的跃迁,它将有选择地被吸收。一组吸收随波长而变化的光谱,反映了试样的特征。

关于紫外-可见分光光度法的介绍如下：

紫外-可见分光光度法是在190～800nm波长范围内测定物质的吸光度，用于鉴别、杂质检查和定量测定的方法。当光穿过被测物质溶液时，物质对光的吸收程度随光的波长不同而变化。因此，通过测定物质在不同波长处的吸光度，并绘制其吸光度与波长的关系图即得被测物质的吸收光谱。

从吸收光谱中，可以确定最大吸收波长λmax和最小吸收波长λmin。物质的吸收光谱具有与其结构相关的特征性。因此，可以通过特定波长范围内样品的光谱与对照光谱或对照品光谱的比较，或通过确定最大吸收波长，或通过测量两个特定波长处的吸收比值而鉴别物质。

用于定量时，在最大吸收波长处测量一定浓度样品溶液的吸光度，并与一定浓度的对照溶液的吸光度进行比较或采用吸收系数法求算出样品溶液的浓度。

紫外可见分光光度法的定性,定量分析的依据是什么

1，定性分析的依据：紫外光波长具有一定的范围，不同的物质最大吸收波长不一样，比如甲物质在紫外的a和b波长处有吸收现象，而且在a处达到最大吸收，则甲物质的紫外最大吸收波长是a。不同的物质的这种波长不一样。

2，定量分析依据：根据朗伯-比尔定律，物质浓度和吸收波长的强度成正比关系。

紫外-可见分光光度法是在190～800nm波长范围内测定物质的吸光度，用于鉴别、杂质检查和定量测定的方法。

当光穿过被测物质溶液时，物质对光的吸收程度随光的波长不同而变化。因此，通过测定物质在不同波长处的吸光度，并绘制其吸光度与波长的关系图即得被测物质的吸收光谱。

扩展资料：

紫外分光光度计注意事项：

1，开机前将样品室内的干燥剂取出，仪器自检过程中禁止打开样品室盖。

2，比色皿内溶液以皿高的2/3～4/5为宜，不可过满以防液体溢出腐蚀仪器。测定时应保持比色皿清洁，池壁上液滴应用擦镜纸擦干，切勿用手捏透光面。测定紫外波长时，需选用石英比色皿。

3，测定时，禁止将试剂或液体物质放在仪器的表面上，如有溶液溢出或其它原因将样品槽弄脏，要尽可能及时清理干净。

4，实验结束后将比色皿中的溶液倒尽，然后用蒸馏水或有机溶剂冲洗比色皿至干净，倒立晾干。关电源将干燥剂放入样品室内，盖上防尘罩，做好使用登记，得到管理老师认可方可离开。

参考资料来源：百度百科-紫外-可见分光光度法

参考资料来源：百度百科-朗伯比尔定律

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