1.概述
人們在實(shí)踐中早已總結(jié)出不同顏色的物質(zhì)具有不同的物理和化學(xué)性質(zhì)。 根據(jù)物質(zhì)的這些特性可對它進(jìn)行有效的分析和判別。由于顏色本就惹人注意,根據(jù)物質(zhì)的顏色深淺程度來對物質(zhì)的含量進(jìn)行估計(jì),可追溯到古代及中世紀(jì)。1852年,比爾(Beer)參考了 布給爾(Bouguer)1729年和朗伯(Lambert)在1760年所發(fā)表的文章,提出了分光光度的基本定律,即液層厚度相等時(shí),顏色的強(qiáng)度與呈色溶液的濃度成比例,從而奠定了分光光度法的理 論基礎(chǔ),這就是的比爾朗伯定律。1854年,杜包斯克(Duboscq)和奈斯勒(Nessler)等人將此理論應(yīng)用于定量分析化學(xué)領(lǐng)域,并且設(shè)計(jì)了*臺(tái)比色計(jì)。到1918年,美國國家標(biāo)準(zhǔn)局 制成了*臺(tái)紫外可見分光光度計(jì)。此后,紫外可見分光光度計(jì)經(jīng)不斷改進(jìn),又出現(xiàn)自動(dòng)記錄、自動(dòng)打印、數(shù)字顯示、微機(jī)控制等各種類型的儀器,使光度法的靈敏度和準(zhǔn)確度也不斷 提高,其應(yīng)用范圍也不斷擴(kuò)大。
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)和科研的有力測試手段。我國在分析化學(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上都已達(dá)到一定的水平[1][2]
2.原理
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的光能量, 相應(yīng)地發(fā)生了分子振動(dòng)能級躍遷和電子能級躍遷的結(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 *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處的吸光度的高低判別或測 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)在一定濃度 的吸光度與它的吸收介質(zhì)的厚度呈正比,其數(shù)學(xué)表示式如下:
A=錬c
式中:A 吸光度(又稱光密度、消光值),
摩爾吸光系數(shù)(其物理意義為:當(dāng)吸光物質(zhì)濃度為1摩爾/升,吸收池厚為1厘米,以一定波長原光通過時(shí),所引起的吸光值A(chǔ)),b 吸收介質(zhì)的厚度(厘米),c 吸光物質(zhì)的 濃度(摩爾/升)。
物質(zhì)的顏色和它的電子結(jié)構(gòu)有密切的關(guān)系,當(dāng)輻射(光子)引起電子躍遷使分子(或離子)從基態(tài)上升到激發(fā)態(tài)時(shí),分子(或離子)就會(huì)在可見區(qū)或紫外呈現(xiàn)吸光,顏色的發(fā)生或變化是和分 子的正常電子結(jié)構(gòu)的變形的。當(dāng)分子中含有一個(gè)或更多的生色基因(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:
CO, -N=N-, -N=O,-C N,CS
如果兩個(gè)生色團(tuán)之間隔一個(gè)碳原子,則形成共軛基團(tuán),會(huì)使吸收帶移向較長的波長處(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
3.特點(diǎn)
分光光度法對于分析人員來說,可以說是zui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 。在上發(fā)表的有關(guān)分析的論文總數(shù)中,光度法約占28%,我國約占所發(fā)表論文總數(shù)的33% 。
(2)靈敏度高
由于新的顯色劑的大量合成,并在應(yīng)用研究方面取得了可喜的進(jìn)展,使得對元素測定的靈敏度有所推進(jìn),特別是有關(guān)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)由原來的幾萬提高到數(shù)十萬。