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紫外光谱法的应用(一)

发布时间:2018-11-07 00:00 作者:中国标准物质网 阅读量:2661

紫外-可见分光光度分析法从问世以来,在应用方面有了很大的发展,尤其是在相关学科发展的基础上,促使分光光度计仪器的不断创新,功能更加齐全,使得光度法的应用更拓宽了范围。目前,紫外-可见分光光度分析法可用来进行在紫外区范围有吸收峰的物质的鉴定及结构分析,其中主要是有机化合物的分析和鉴定,同分异构体的鉴别,物质结构的测定等。

10.5.1定性分析

常用的定性分析方法有特征数据、吸光度比值的比较和光谱对照三种方法。

(1)特征数据

比较最大吸收波长λmax和吸光系数是用于定性鉴别的主要光谱数据。在不同化合物的吸收光谱中,最大吸收波长λmax和摩尔吸光系数ε可能很接近,但因相对分子质量不同,百分吸光系数数值会有差别,所以在比较λmax的同时还应比较它们的

(2)吸光度比值的比较

有些物质的光谱上有几个吸收峰,可在不同的吸收峰(谷)处测得吸光度的比值作为鉴别的依据。例如,维生素B12有三个吸收峰,分别在278nm、361nm、550 nm波长处,它们的吸光度比值应为:A361/A278在1.70~1.88之间,A361/A550在3.15~3.45之间。

(3)光谱对照

在相同条件下,测定未知物和已知标准物的吸收光谱,并进行图谱对比,如果二者的图谱完全一致,则可初步认为待测物质与标准物是同一种化合物。当没有标准化合物时,可以将未知物的吸收光谱与《中国药典》中收录的该药物的标准谱图进行对照比较。如果二者的图谱有差异,则二者不是同一物质。

10.5.2定量分析

紫外-可见吸收光谱法是进行定量分析最有用的工具之一。定量分析的依据是比尔定律,即在一定波长处被测定物质的吸光度与它的浓度呈线性关系。因此,通过测定溶液对一定波长入射光的吸光度,即可求出溶液中物质的浓度和含量。该法不仅可以直接测定那些本身在紫外-可见光区有吸收的无机和有机化合物,而且还可以采用适当的试剂与吸收较小或非吸收物质反应生成对紫外和可见光区有强烈吸收的产物,即“显色反应”,从而对它们进行定量测定。例如,金属元素的分析。

10.5.2.1单组分体系

(1)标准曲线法

先配制一系列已知浓度的标准溶液,在λmax处分别测得标准溶液的吸光度,然后,以吸光度为纵坐标,标准溶液的浓度为横坐标作图,得A-c的校正曲线,在相同条件下测出未知试样的吸光度,就可以从标准曲线上查出未知试样的浓度。

(2)比较法

在相同条件下配制样品溶液和标准溶液,在相同条件下分别测定吸光度Ax和As,然后进行比较,利用式(10-1),求出样品溶液中待测组分的浓度。

使用这种方法的要求:cx和cs应接近,且符合光吸收定律。因此,比较法只适用于个别样品的测定。

10.5.2.2多组分体系

对于含有两个以上待测组分的混合物,根据其吸收峰的互相干扰情况分为3种,如图10-23所示,对于前两种情况,可通过选择适当的入射光波长,按单一组分的方法测定。

图20-23 混合物的紫外吸收光谱

(a)不重叠; (b)部分重叠;(c)相互重叠

测定波长时一般要尽量靠近吸收峰,这样可提高灵敏度。对于最后一种情况,由于两组分的吸收曲线相互重叠严重,此时可根据吸光度加合性原理,通过适当的数学处理来进行测定。具体方法是:在A和B最大吸收波长λ1及λ2处分别测定混合物的总吸光度Aλ1和Aλ2,然后通过解下列二元一次方程组,求得各组分浓度

上两式中仅cA和cB为未知数,解方程可以求出cA和cB。如果有n个组分的吸收曲线相互重叠,就必须在n个波长处测定其吸光度的加合值,然后解n元一次方程组,才能分别求得各组分含量。但是,随着待测组分的增多,实验结果的误差也将增大。

对于吸收光谱相互重叠的多组分混合物,除用上述解联立方程式的方法测定外,还可利用双波长分光光度法进行定量分析。

在测定组分a、b的混合样品时,通常采用双波长法,如图10-24所示。

图10-24双波长法示意图

如要测定b含量,选择它的最大吸收波长λ2为测定波长,而参比波长的选择应考虑能消除干扰物质的吸收,就是使组分a在λ1处的吸光度等于它在λ2处的吸光度,即选择λ2为参比波长,利用吸光度的加合性,混合物在λ1、λ2处的吸光度分别为

由双波长分光光度计测得

由于Abλ1-Abλ2,所以

式中,εaλ1、εaλ2可由组分口的标准溶液在λ1、λ2处的吸光度求得,一次可求出a的浓度。同理,也可测得组分b的浓度。

双波长分光光度法还可用于测定混浊样品、吸光度相差很小而干扰又多的样品及颜色较深的样品,测定的灵敏度和准确度都很高。

相关链接:分析条件的选择(二)

文章来源:《分析化学分析方法的原理及应用研究》

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