03紫外-可见分光光度法2012-2

紫外—可见分光光度计的应用一、定性分析通常根据吸收光谱的形状、吸收峰的数目以及最大吸收波长的位置和相应的摩尔吸收系数进行定性鉴定。一般采用比较光谱法：即在相同的测定条件下，比较待测物与已知标准物的吸收光谱曲线，如果它们的吸收光谱曲线完全等同，则可认为是同一物质。在进行定性鉴定时，需要注意：1.测试溶剂：应当对标准物和待测物有良好的溶解度，本身在测定的波长内无光的吸收，有良好的稳定性。2.测试的条件：标准物和待测物测试条件要完全相同，如溶剂、PH、离子强度、温度及所用仪器等。3.更改测试条件：为了防止测试数据的假象，要对现有某些条件进行适当的变换，改变其中的某些测定条件，然后看标准物和待测物的吸收光谱是否仍然完全相同。二、结构分析判断所含官能团、有机化合物的同分异构体。（例如：某一化合物在250-300nm有强吸收带，则表示存在苯环的特征吸收；若在210-350nm有强吸收带，则可能含有两个双键的共轭单位。）三、纯度鉴定根据在吸收光谱最大吸收峰的位置和峰形状、数量判断该物质的纯度。四、定量分析根据朗伯—比尔定律，物质在一定波长处的吸光度与它的浓度呈线性关系。所以通过测定溶液对一定波长入射光的吸光度，便可求得溶液的浓度和含量。紫外可见分光光度法不仅用于测定微量成分，而且用于常量组分和多组分混合物的测定。定性分析与定量分析的基础定性分析基础定量分析基础物质对光的选择吸收物质的电子结构不同，所能吸收光的波长也不同，这就构成了物质对光的选择吸收基础。ABA)(maxA)(maxB在一定的实验条件下，物质对光的吸收与物质的浓度成正比。AC增大吸收曲线★同一种物质对不同波长光的吸光度不同。吸光度最大处对应的波长称为最大吸收波长λmax。★同一物质的浓度不同时，光吸收曲线形状相同，最大吸收波长不变，只是相应的吸收度大小不同。★物质不同，其分子结构不同，则吸收光谱曲线不同，最大吸收波长也不同。所以可以根据吸收光谱曲线对物质进行定性鉴定和定量分析。(一)单波长分光光度法1.单组分物质的定量分析（1）比较法：在相同的条件下配制样品溶液和标准溶液（与待测组分的浓度近似），在相同的实验条件和最大波长处分别测得吸光度Ax和As，然后进行比较，求得样品溶液中待测组分的浓度，Cx=Cs×(Ax/As)。（2）标准曲线法：首先配制一系列已知浓度的标准溶液，在最大吸收波长处分别测得标准溶液的吸光度，然后，做A-c的校正曲线（理想的曲线应为经过原点的直线）。在完全相同的条件下测出试液的吸光度，并从曲线上求得相应的试液的浓度。ACCxAx标准曲线/工作曲线制作根据光的吸收定律:吸光度与吸光物质的含量成正比，这是光度法进行定量的基础，标准曲线就是根据这一原理制作的。根据加合性原则，解联立方程法AXY12yxAAA111yyxxbckbck11yxAAA222yyxxbckbck22k为物质的特征参数，可通过配制标准溶液测得。解联立方程，可求得Cx,CyACs(x)xk1xk22.多组分物质的定量分析根据吸光度加和性原理，对于两种或两种以上吸光组分的混合物的定量分析，可不需要分离而直接测得。ΔＡ＝Aλ2－Aλ1＝（kλ2－kλ1)bc两波长处测得的吸光度差值ΔＡ与待测组分浓度成正比。kλ1和kλ2分别表示待测组分在λ1和λ2处的摩尔吸光系数。二、双波长分光光度法关键问题：选择波长组合λ1、λ2的基本要求：⑴选定的波长λ1和λ2处干扰组分应具有相同吸光度。测得的吸光度差ΔＡ只与待测组分的浓度呈线性关系，而与干扰组分无关。⑵在选定的两个波长λ1和λ2处待测组分的吸光度应具有足够大的差值。三、示差分光光度法常规的分光光度法是采用空白溶液作参比，对于待测组分含量较高时，相对误差较大，这时需采用示差分光光度法。示差法是以浓度稍低于待测溶液浓度的标准溶液作参比，测定待测溶液的吸光度值。示差分光光度法适用于那些要求相对误差更低一些的高含量物质的测定。因为普通分光光度法测量高组分含量时，常常偏离朗伯-比尔定律。即使不偏离，对于浓度很高和很稀的溶液来说，由于一般吸收光度分析的相对误差较大（约百分之几)，故不适用。设：待测溶液浓度为cx，标准溶液浓度为cs(cscx)。则：Ax=kbcxAs=kbcsΔＡ＝Ａx－Ａs=kb(cx－cs）=kbΔc测得的吸光度相当于普通法中待测溶液与标准溶液的吸光度之差ΔＡ。吸光度与Δc呈直线关系。由标准曲线上查得相应的Δc值，则待测溶液浓度Cx=Cs+Δc1.在土壤和植物分析中的应用氮、磷、钙、镁、铁等。2.污染物的成分及含量的测定水、土壤、空气、植物、粮食中污染物的鉴定和定量分析。如农药残留、大气中污染物的分析测定等。3.动、植物生物成分的分析动、植物脂肪酸的分析，蛋白质、氨基酸、核酸的测定等。4.在园艺植物上应用维生素、色素（花色素、叶绿素、黄色素、花青素）多酚类物质、碱类物质（总生物碱）、黄酮类物质多糖、有机酸、氨基酸、核酸紫外-可见吸收光谱的应用（1）标准溶液的配制（2）供试样品溶液的配制（3）最大波长的确定（波长扫描）（4）标准曲线的绘制（5）供试样品含量测定紫外-可见吸收光谱的具体实验步骤：紫外-可见吸收光谱分析影响因素一、影响因素：1.温度：室温下，温度变化不大，对分子的光吸收值影响不大，但在低温时，临近分子间的能量交换减少，使光吸收强度比室温高10%左右。2.PH值：同一物质在不同的PH值溶液中，有不同的解离度，其吸光值有所不同。3.溶液浓度：待测溶液浓度过高过低，会使溶液中的某些分子发生变化，影响测定的精度。4.仪器狭缝宽度：如果单色器的狭缝质量不好或开的太大，则单色光的单一性差，杂波会干扰测定，引起测定误差。5.背景吸收：待测样品中存在一些杂质，在待测样品所测定的波长下有较大的光吸收，造成背景吸收，使待测物质的吸光值增加或引起待测物质的吸收光谱相重叠。紫外-可见吸收光谱分析影响因素（一）光度测量误差（偏离朗伯—比尔定律）标准曲线法测定未知溶液的浓度时，发现：标准曲线常发生弯曲（尤其当溶液浓度较高时），这种现象称为对朗伯—比尔定律的偏离。引起这种偏离的因素：物理性因素：即仪器的非理想引起的化学性因素：光度测量误差及实验条件的选择（1）物理性因素朗伯-比尔定律的前提条件之一是入射光为单色光。难以获得真正的纯单色光。分光光度计只能获得近乎单色的狭窄光带。单色光的“纯度”与狭缝宽度有关，狭缝宽度越小，它所含的波长范围越小，单色性越好。散射和反射。浑浊溶液由于散射光和反射光而偏离朗伯-比尔定律。非平行光。克服非单色光引起的偏离:(1)应选择比较好的单色器。(2)应将入射波长选定在待测物质的最大吸收波长且吸收曲线较平坦处。在此最大吸收波长附近各波长的光的k值大体相等，由于非单色光引起的偏离要比在其他波长处小得多。（2）化学性因素溶液的浓度：当溶液浓度c10－2mol/L时，溶质间可能发生缔合、解离、配位等相互作用，形成新化合物，直接影响了对光的吸收，导致偏离朗伯—比尔定律。朗伯-比尔定律只适合稀溶液使用。(c10-2mol/L)。研究证明：当光吸收值小于0.1和大于1.0时，测量偏差超过10%，而当在0.1-1.0之间时，测量偏差小于10%，测量值有效可信。A=-lgT=0.434时，浓度测定误差最小。所以通常取A=0.2-0.8（T=15%-65%）为紫外-可见光度分析的吸光度范围或称浓度范围。介质不均匀性：朗伯－比尔定律是适合于均匀，非散射的溶液。如果被测溶液不均匀，是胶体溶液、乳浊液或悬浮液时，入射光通过溶液后，除一部分被试液吸收外，还有一部分因散射现象而损失，使透射比减少，因而实测吸光度增加，使标准曲线偏离直线向吸光度轴弯曲。故在光度法中应避免溶液产生胶体或混浊。（二）实验条件的选择（1）溶剂选择溶剂应能很好地溶解被测试样，溶剂对溶质应该是惰性的。即所成溶液应具有良好的化学和光化学稳定性。在溶解度允许的范围内，尽量选择极性较小的溶剂。溶剂在样品的吸收光谱区应无明显吸收。（2）测量波长的选择为了提高测定的灵敏度，入射光的波长应选择被测物的最大吸收波长λmax，如果λmax有干扰，可选择另一条灵敏度稍低，但能避免干扰的谱线，所以，适当选择入射光的波长，还能提高测定的灵敏度。（3）控制适当的吸光度范围0.2-0.8可从两个方面着手解决：a.控制被测物浓度b.改变吸收池的厚度（4）选择适当的参比溶液作空白用参比溶液调节仪器的零点，以消除由于样品池及溶剂、干扰物质对入射光的反射和吸收带来的误差，所以根据不同情况选择不同的空白。三、显色反应及其影响因素（M+RMR）（1）显色剂用量在实际选用时，一般通过实验来确定：待测组分的浓度和其他条件不变，分别加入不同量的显色剂，分别测定它们的吸光度，以吸光度为纵坐标，显色剂用量为横坐标作图。在对应于吸光度恒定时对应的显色剂浓度区间内确定显色剂的用量。(2)显色时间和反应温度不同的显色反应的速度不同，而且反应温度对反应的速度以及反应产物等均有影响。因此，需要根据反应性质选择合适的显色时间和反应温度。(3)反应体系的酸度酸度对吸光光度分析的影响很复杂，它可以影响配合反应的进行程度，改变金属离子的存在形式和显色剂的颜色，为了选择合适的PH，必须综合考虑各方面的影响，适宜的酸度要由实验来确定。(4)采用适当的手段消除干扰物质的干扰★分离物与干扰物的分离：通过前处理，使分析物与干扰物相互分离，然后进行分析，常用的分离方法有：萃取法、离子交换法、电解法、色谱法等。★加入掩蔽剂：在被测液中加入与干扰物质产生稳定的无色络合物的试剂，使干扰物不与显色剂作用。★选择适当的波长：一般选择λmax为入射光波长。如果λmax处有共存组分干扰时，应考虑选择灵敏度稍低但能避免干扰的入射光波长。★选择合适的参比溶液：1.若被测液（M），显色液（R）及其它试剂均为无色，H2O作空白。2.若显色剂与其它试剂均为无色，而被测液中其它离子有色时，不加显色剂的被测液作参比。3.若显色剂、其它试剂及被测液均有色，可在被测液中加入掩蔽剂，使被测组分掩蔽起来而不与显色剂作用，然后加入显色剂的溶液作参比溶液，这样可消除一些共有离子的干扰。