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的光能量，相應(yīng)地發(fā)生了分子振動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)在一定波長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)分子中含有一個或更多的生色基團（即具有不飽和鍵的原子基團），輻射就會引起分子中電子能量的改變。常見的生色團有：C=5 -N二口 C三N, C=S- / /如果兩個生色團之間只隔一個碳原子，則形成共羯基團，會使吸收帶移向較長的波長處（即紅移），且吸收帶的強度顯著增加。當(dāng)分子中含有助色基團 （有未共用電子對的基團）時，也會產(chǎn)生紅移效應(yīng)。常見的助色基團有：-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)各個部門和科 學(xué)研究的各個領(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)域有著堅實的基礎(chǔ)，在 分光光度分析方法和儀器的制造方面在國際上都已達到一定的水平。特點分光光度法對于分析人員來說，可以說是最有用的工具之一。 幾乎每一個分析實驗室都離不開紫外可見分光光度計。分光光度法的主要特點為：（1）應(yīng)用廣泛由于各種各樣的無機物和有機物在紫外可見區(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。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)實線圈內(nèi)的元素可用直接法測定，虛線圈內(nèi)的元素可用間接法測定。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定，其它元素都采用放射性分析測量。在國際上發(fā)表的有關(guān)分析的論文總數(shù)中，光度法約占28%我國約占所發(fā)表論文總數(shù)的33%由于各種各樣的無機物和有機

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)均可采用本法測定。美國水和廢水標(biāo)準(zhǔn)檢驗方法中光度法占37.4%,我國水和廢水監(jiān)測分析方法中光度法占35.0%。上世紀六十年代初，分光光度分析在整個分析方法中所占比重約為45%在我國1983-1992十年間發(fā)表的無機分析文獻中光度分析論文占26-30%,在我國巖礦部門，光度法完成了約1/3的巖礦分析任務(wù)。在國際上，將1985-1989年分析儀器的世界銷售額按 31大類進行分類統(tǒng)計，其中 UV VIS分光光度計一直占 有5 - 6%勺份額，排名第五。由于光度計的價格相對比較低廉

6、，故若以儀器銷售的臺數(shù)技術(shù)的話，則分光光度計將排 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際使用中的廣泛和頻繁程度。分光光度計作為檢測器與其它分析儀器聯(lián)機，以完成經(jīng)前處理后的測量，這又擴充了光度計的應(yīng)用范圍。例如，在二十世紀七十年代以后興起的流動注射分析法中，就有約2/3是和光度計聯(lián)機進行檢測的。流動注射分析具有反應(yīng)時間和混合狀態(tài)高度重現(xiàn)的特點，它并不要求化學(xué)反應(yīng)達到平衡，即使試劑或化學(xué)反應(yīng)不穩(wěn)定仍能得到良好的效果。 分光光度計又是高效液相色譜中應(yīng)用最為廣泛的檢測器，八十年代出現(xiàn)的光二極管陣列檢測器能在幾毫秒的瞬間獲得 流動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、計與積分球裝置連接，可組成反射光譜測量系統(tǒng)， 用于固體表面物理光學(xué)特征測試。光導(dǎo)纖維傳感器與光度計聯(lián)用，是由光度計引出兩支光纖導(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進行光度分析。這類光導(dǎo)纖維-UV VIS光度計的光纖探頭可以做得很小，可直接插入活體組織作長時間連續(xù)監(jiān)測，進行臨床檢驗，光纖本身又是絕緣的，探頭可置于高電壓、 強磁場、強放射性等惡劣環(huán)境中，進行遙測。(2)靈敏度高由于相應(yīng)學(xué)科的發(fā)展，使新的有機顯色劑的合成和研究取得可喜的進展，從而對元素測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)確度一致公認是比較高的。不但在實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@色條件就可直接進行光度法測定，如鉆、鈾、銀、銅、銀、鐵等元素的 測定，已有比較滿意的方法了。(4)準(zhǔn)確度高對于一般的分光光度法來說，其濃度測量的相對誤差在1-3%范圍內(nèi)，如采用示差分光度法測量，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、操作簡便、快速

9、由于分光光度法具有以上優(yōu)點，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，可測元素多，靈活性強。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。在有機分析中，紫外-可見光譜（UV-VIS）可作定量測定外，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)測的應(yīng)用水和廢水監(jiān)測對于一個水系的監(jiān)測分析和綜合評價，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，待測物的濃度和 干擾物的濃度差別很大，在具體分析時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)測中需要重視的問題。1）當(dāng)干擾物質(zhì)與被測物質(zhì)直接結(jié)合，可使結(jié)果偏低。例如，用酚二璜酸法測定硝酸鹽氮時，有濃硫酸存在時， 氯化物會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)具有與被測物質(zhì)相同反應(yīng)時，可使結(jié)果偏高。3）當(dāng)干擾物質(zhì)與分析用的試劑化合，會阻礙此試劑和欲測物質(zhì)起反應(yīng)。例如，游離氯可使有機試劑顯色減弱、改變

11、或消失。4）在進行光度分析時，由于濁度的干擾，可使吸光度增加。針對以上所說的干擾，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物質(zhì)或去除干擾物質(zhì)。如蒸儲法可將氟化物、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鎰等。4）加入絡(luò)合劑掩蔽干擾離子。5）采用有機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、濁度及有機物的干擾。如果上述處理方法不能消除干擾時，可采用一些補償法。1）在光度法中，如試樣中本來就有顏色和濁度，可以用光度補償法。2）先測出干擾物的濃度，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行基體補償。3）如果在干擾物濃度增加時，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，用光度法測定鎂時，加入過量的鈣。4）在化學(xué)試劑中含有被測物質(zhì)時，可做一個空白來加以校正。水和廢水應(yīng)用光度法測定的項目見表1。表1水和廢水的光度法測定1測定組分方法測定范圍/mg/L吸收波長/

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0.05-2652COD重銘酸鉀氧化10590UV254紫外吸光度2541三乙胺漠酚藍0.5-3.54101二乙烯三胺水楊醛0.4-3.2390脫對二甲基苯甲醛0.002-1.004851一甲基肺對二甲基苯甲醛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空氣和廢氣對于空氣和廢氣一般需要用吸收液吸收后，再用各種方法測定其組分?？諝馕廴颈O(jiān)測工作一般分三類：污染源監(jiān)測一一如煙囪、汽車排放口的監(jiān)測。環(huán)

18、境污染監(jiān)測一一監(jiān)測對象是大氣。特定目的監(jiān)測一一選定某一種或多種污染物進行特種目的的監(jiān)測。在進行空氣污染各項監(jiān)測時，一個十分重要的問題是如何取得能反映實際情況并且有代表性的測定結(jié)果。這就需要對采樣點、采樣時間、采樣頻率、氣象條件、地理特點、工業(yè)布局、采樣方法、監(jiān)測分析方法、監(jiān)測儀器等方面 進行綜合考慮。表2為空氣和廢氣中污染物采用光度法測定的項目。表2空氣和廢氣的光度法測定測定組分方法最大吸收波長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700二硫化碳二乙胺4