可见分光光度法（一）

紫外一可见分光光度法是光学分析法的一种。它是基于物质对紫外一可见区域辐射的选择性吸收而建立的分析方法，又称为吸光光度法。

一、原理

在日常生活中我们看到的各种溶液所以呈现不同的颜色是与它们对可见光的选择性吸收有关的。如当一束白光(复合光)通过高锰酸钾溶液时，溶液选择性地吸收了绿色部分的光，白光中其余颜色的光不被吸收而通过溶液。因此，高锰酸钾溶液就呈现透过光的颜色，即紫红色。这是因为物质对光的吸收是物质与辐射能相互作用的一种形式，只有当入射光子的能量同吸光体的基态和激发态能量差相等时才会被吸收。由于吸光物质的分子(或离子)只有有限数量的量子化能级，所以物质对光的吸收是有选择性的。

为了更精确地说明物质具有选择性吸收不同波长范围光的性能，通常用吸收曲线来描述。其方法是将不同波长的光透过某一固定浓度和厚度的有色溶液，测量每一波长下有色溶液对光的吸收程度(即吸光度A)，然后以波长为横坐标，以吸光度A为纵坐标作图，所得曲线为光的吸收曲线(吸收光谱)，它描述了物质对于不同波长光的吸收能力。图10--1为不同浓度的高锰酸钾溶液在可见光区的吸收曲线。从图中可以看出，高锰酸钾溶液对波长响525 nm左右的绿色光吸收程度最大，而对紫色光(440 nm)和红色光(580 nm)很少吸收。这说明了物质呈色的原因及对光的选择性吸收。不同物质的吸收曲线的形状和最大吸收波长各不相同。根据这个特性可进行物质的初步定性分析。

我们还注意到，有色溶液的浓度越大，颜色越深，溶液对光的吸收越多。这种关系可以用朗伯一比尔(Lambert--Beer)定律描述。

朗伯一比尔定律可表述为：当一束平行的单色光通过单一、均匀、非散射的吸光物质溶液时，溶液的吸光度与溶液的浓度和液层厚度的乘积成正比。数学表达式为：

式中，A为吸光度，表示物质对于光的吸收程度；I0为人射光强度；IT为透射光强度；b表示液层厚度，常用cm作为单位；c表示溶液浓度，以g·L-1为单位时，比例系数称为吸光系数，用a表示，单位为L·g-1cm-1。如果c以mol·L-1为单位，则此时的吸光系数称为摩尔吸光系数，用符号ε表示，单位为L·mol-1·cm-1。于是式(10一1)可表示为:

在特定波长和溶剂中，吸光系数及摩尔吸光系数是物质的特征常数，是物质吸光能力的量度。其物理意义是：吸光物质在单位浓度、单位厚度时的吸光度，它可以作为定性鉴定的参数，也可用以估量定量方法的灵敏度：ε越大，方法的灵敏度越高。通常ε＞104为强吸收；ε＜102为弱吸收；102＞ε＞104为中强吸收。

此定律应用于许多领域，适合所有电磁辐射和所有吸光物质，广泛地应用于紫外一可见一红外光谱区吸收测量。其应用条件为:

(1)入射辐射为单色辐射(单色波长辐射)；

(2)吸收过程中各物质无相互作用，各物质的吸光度具有加和性；

(3)辐射与物质的作用仅限于吸收过程，没有荧光、散射和光化学现象；

(4)吸收物是一种均匀分布的连续体系。

朗伯一比尔定律是紫外一可见分光光度法定量分析的理论基础。

二、紫外一可见分光光度计

测量物质对于不同波长或特定波长的光的吸收强度的仪器称为分光光度计。通常的紫外一可见分光光度计包括5个基本组成部分：(1)稳定的辐射源，即光源；(2)用来选定波长范围的波长选择器；(3)用于盛放试样的吸收池；(4)使辐射能转换成可测量的量(通常为电量)的检测器；(5)信号处理器和读数装置。图10一2说明了这些部件的一般组成方式。

1、光源

光源是提供入射光的装置。对于光源的主要要求是能够发射所需光谱区域内的连续光谱，具有足够强度，并且在一定时间内保持稳定，使用寿命长。

可见光区常用钨丝灯或碘钨灯为光源。钨丝灯的使用波长范围在320～2500 nm左右(：320～400nm需加蓝色滤光片)，其光强大约随工作电压的四次方而变化，为了使光源稳定，必须严格控制电压。碘钨灯是在钨灯泡中充入少量的碘蒸气，以防止在高温下工作时钨蒸气不断在灯泡内壁沉积，从而延长了灯的使用寿命并且增加了发光强度。

紫外光区主要采用氢灯、氘灯和氙灯等放电灯。氢灯是用石英制造的充满低压氢气的二极管。通常紫外光区波长的有效范围是200～350 nm。

参考资料：分析化学