紫外-可见吸收光谱鉴别技术知识点.

紫外-可见吸收光谱鉴别技术

紫外-可见分光光度法也称为紫外-可见吸收光谱法（UV-vis ），它是依据物质对紫外和可见光区不同波长光的吸收程度进行定性、定量的分析方法。

1．物质对光的选择性吸收

光是一种电磁波，按波长顺序可以划分为不同的光区。不同波长的光具有不同的能量，波长越长，能量越低；波长越短，能量越高。

当一束白光通过棱镜后色散为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等各种颜色的光，每种颜色的光又有一定的波长范围。如果把两种光按一定强度比例混合，也可成为白光，这两种颜色的光称为互补色光。图1是互补色光示意图，处于直线关系的两种颜色即为互补色光。

溶液所以呈现不同的颜色是由于该溶液对光具有选择性吸收。当一束白光通过某一有色溶液时，一部分光被溶液选择吸收，另一部分光则通过溶液。例如当白光入射通过KMnO4溶液时，溶液选择性吸收绿光，溶液本身呈现绿光的互补色光，即紫红色。

2．光吸收的基本定律——朗伯-比尔定律

当一束平行单色光垂直照射到一定浓度c 、液层厚度为b 的均匀透明溶液时（如图2），由于溶液吸收了一部分光能，光的强度减弱。透射光强度I t 与入射光强度I 0之比称为透射比，用T 表示；单色光通过溶液时被吸收的程度，称为吸

光度，用A 表示。

400-450650-750

绿

橙

图1 互补色光示意图

图2 光通过溶液示意图 I 0-为入射光强度 I t -为透射光

强度

朗伯和比尔总结了光的吸收与液层厚度、溶液浓度的定量关系。其数学表达式为：A＝k·b·c 。

其物理意义是：当一束平行单色光垂直通过均匀、透明的吸光物质的稀溶液时，溶液的吸光度A与溶液浓度c和液层厚度b的乘积呈正比。

朗伯-比尔定律是紫外-可见分光光度法进行定量分析的理论依据，适用于可见光、紫外光、红外光和均匀非散射的液体、气体及透光固体。

比例常数k称为吸光系数，是吸光物质的特征常数，与入射光的波长、物质的性质和溶液的温度等因素有关，与溶液的浓度大小和液层厚度无关。它表示物质对某一特定波长光的吸收能力，其数值及单位与b、c所取单位有关。

当入射光波长一定时，溶液浓度c为1 g/100mL（或1%）、液层厚度b为1 cm 时的吸光度称为百分吸光系数。药典中所收载的吸光系数均为百分吸光系数。

吸光系数越大，表明该物质对某波长光的吸光能力越强，测定的灵敏度也越高，微量的物质也能准确测出。

如果溶液中同时存在两种或两种以上吸光物质时，只要共存物质不互相影响吸光性质，则总吸光度是各共存物吸光度的和，即A总=Aa + Ab + Ac + …，而各组分的吸光度由各自的浓度与吸光系数所决定。

3．吸收曲线

将不同波长的光照射某一浓度和液层厚度固定的溶液，并测量不同波长下溶液的吸光度，以吸光度A为纵坐标，相应波长λ为横坐标绘制的曲线，称为吸收曲线或吸收光谱。图3为KMnO

4

溶液的吸收曲线。

由图3可见，KMnO

4

溶液对不同波长的光具有选择性吸收，在波长525 nm

处吸收最强，相应波长称为最大吸

图3 不同浓度KMnO4溶液的吸收曲线

收波长，用λmax 表示；同一波长处不同浓度的KMnO 4溶液的吸光度A 不同，但吸收

曲线的形状相同，λmax 也不变，表明物质的吸收曲线是一种特征曲线。因此，吸

收曲线是吸光光度法中选择测定波长的重要依据，也是进行定性分析的依据。

4.紫外-可见分光光度计

紫外-可见分光光度法所用仪器是紫外-可见分光光度计，主要由光源、单色器、吸收池、检测器和信号显示器五部分组成，其流程如图4所示。

（1）光源 理想的光源应有足够的辐射强度及良好的稳定性；光源的使用寿命长，操作方便。可见光区常用的光源是钨灯或碘钨灯，可使用的波长范围为340～2500nm ；紫外区常用的光源是氢灯或氘灯，可使用的波长范围为200～375nm 。

（2）单色器 单色器是将来自光源的复合光按波长的长短顺序分散为单色光并能随意调节所需波长光的一种装置，是紫外-可见分光光度计的核心部件。

（3）吸收池 又称比色皿，用于盛放被测溶液的无色、透明、耐腐蚀的装置。吸收池一般有玻璃和石英两种材料，光学玻璃吸收池只能用于可见光区，石英吸收池既可用可见光区也可用于紫外光区。吸收池要挑选配对，使它们的性能基本一致。最常用的是1cm 的吸收池。

（4）检测器 检测器能将检测到的光强度信号转变为电信号，是一种光电转换元件。常用的检测器有硒光电池、光电管、光电倍增管和光电二极管阵列检测器。

（5）信号显示器 将检测器输出的信号放大并以适当的方式指示或记录。目前许多紫外-可见分光光度计都配置了工作站和打印机，测定信号的记录、处理、显示、打印和其他操作都可以通过工作站的计算机软件系统进行控制。

图4 紫外-可见分光光度计流程示意图