紫外吸收光度计是什么原理

一、紫外可见吸收光谱的产生
紫外可见吸收光度计是基于紫外可见吸收光谱而进行分析的，因此，有必要首先了解紫外可见吸收光谱的产生。
紫外可见吸收光谱是由分子的外层价电子跃迁产生的，属分子吸收光谱，也称电子光谱。它与原子光谱的窄吸收带不同。由于每种电子能级的跃迁会伴随若干振动和转动能级的跃迁，使分子光谱呈现比原子光谱复杂得多的宽带吸收。
物质对光的吸收是物质与辐射能相互作用的一种形式。射入物质的光子能量与物质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、量子化的能级，物质对光的吸收在波长上具有选择性。能被某种物质吸收的波长，称之为该物质的特征吸收波长。在日常生活中看到各种溶液呈现不同的颜色，就是它们对可见光的波长选择性吸收的结果。
如果逐渐改变射入物质的波长并同时记录下该物质对每种波长光的吸收程度或透射程度，以波长为横坐标，以吸光度(即指吸收程度)或透射率(指透射程度)为纵坐标描出连续的吸光度-波长(或透射率-波长)曲线，就是该物质在实验波长范围内的吸收光谱图(吸收曲线)。
物质分子由于对紫外可见区的光有选择性吸收而使分子内电子跃迁产生波长位于紫外-可见区的吸收光谱。在紫外和可见光区范围内，有机化合物的吸收带主要由。δ→δ*、π→π*、n一δ*、n→π*及电荷迁移产生。无机化合物的吸收带主要由电荷迁移和配位场跃迁产生。
基态有机化合物的价电子包括成键δ电子、成键π电子和非键电子(以n表示)。分子的空轨道包括反键δ*。轨道和反键π*轨道，因此，可能产生的跃迁有δ→δ*、π→π*、n一δ*、n→π*等。
由于电子跃迁的类型不同，实现跃迁需要的能量不同，因而吸收的波长范围也不相同。除电子跃迁外，电荷迁移跃迁也可产生紫外可见吸收光谱。电荷迁移吸收光谱是指用电磁辐射照射化合物时，电子从给予体向与接受体相联系的轨道上跃迁，而产生相应的吸收光谱。例如，某些取代芳烃可产生分子内电荷迁移跃迁吸收带。电荷迁移吸收带的谱带较宽，但一般吸收强度较大。
产生无机化合物电子光谱的电子跃迁形式，一般分为两大类：电荷迁移跃迁和配位场跃迁。电荷迁移吸收光谱谱带最大的特点是摩尔吸收系数较大。许多“显色反应”是应用这类谱带进行定量分析，以提高检测灵敏度。配位场跃迁光谱一般位于可见光区，吸收谱带的摩尔吸收系数小，一般不用于定量分析。
二、定性原理
由于不同的物质对不同波长光有不同的吸收度，其吸收曲线形状和最大吸收波长λmax不同；但同一种物质即使浓度不同，其吸收曲线形状仍相似、λmax不变。因此，根据光谱图上吸收光谱的形状等特征就可以进行定性分析，吸收曲线是物质定性的基础。
但由于溶剂对电子光谱有较大的影响，且影响较为复杂。改变溶剂的极性，会引起吸收带形状的变化。例如，当溶剂的极性由非极性改变到极性时，大多数化合物的紫外可见吸收光谱精细结构消失，吸收带变得更为平滑。改变溶剂的极性，还会使吸收带的最大吸收波长λmax发生变化。因此，在采用紫外可见吸收光谱进行定性分析时，应注意考虑溶剂等条件。此外，由于相当数量化合物的紫外可见吸收光谱本身的特征性不明显，紫外可见分光光度计一般不单独用于对未知化合物定性，而作为一种辅助的定性手段。
三、定量原理
Botlguer和Lambet先后于1729年和1760年阐明了光的吸收程度A与吸收层厚度b成正比：A∝6；1852年Beer提出了光的吸收程度A与吸收物浓度c成正比：A∝C；二者的结合称为朗伯-比耳定律，其数学表达式为：
A=一lgT=lg(Io／It)=εbc
式中A——吸光度，表示溶液对光的吸收程度；
b——液层厚度(光程长度)，cm；
c——溶液的物质的量浓度，mol／L；
ε——摩尔吸光系数，L／(mol·cm)；
T——透光率，%；
Io—入射光的强度；
It——入射光通过溶液光的强度。
ε表示物质在一定波长和溶剂条件下的特征常数；与入射光波长、溶液的性质有关，与浓度无关，可作为定性鉴定的参数。ε表示物质对某一特定波长光的吸收能力，愈大表示吸收能力愈强，测定的灵敏度就愈大，在最大吸收波长λmax。处的摩尔吸光系数，常以εmax表示，εmax表明了该吸收物质最大限度的吸光能力，因此，为了提高测定的灵敏度，必须选择ε大的有色化合物、选择具有εmax；的波长的光作入射光。
朗伯-比耳定律是吸光光度法定量测定的理论基础，应用于各种光度法的吸收测量。严格地说，该定律只适用于稀溶液和只适用于单色光。在一定的高浓度和采用过宽入射波长时，可能导致吸光度和浓度间的线性关系偏离朗伯-比耳定律。

原子吸收观察的是构成物质的元素（或曰原子）中的电子在原子轨道中的跃迁；而紫外可见光吸收观察的是构成物质的分子中的电子在分子轨道中的跃迁。两者有所同，有所不同。定量分析的原则同，而测量所需的光能量不同：原子吸收为X光，能量大，可激发电子从低的原子轨道向高的原子轨道跃迁；而紫外可见吸收为紫外光及可见光，能量小，只能激发电子从分子轨道向最低（或次低）的空的分子轨道跃迁。速效K顾名思义为一农药，检测应该用紫外可见光光谱，如果是复杂样品，建议考虑液谱。浓度定量测定请使用标样做标准曲线做参照。

物质的吸收光谱本质上就是物质中的分子和原子吸收了入射光中的某些特定波长的光能量，相应地发生了分子振动能级跃迁和电子能级跃迁的结果。由于各种物质具有各自不同的分子、原子和不同的分子空间结构，其吸收光能量的情况也就不会相同。因此，每种物质就有其特有的、固定的吸收光谱曲线，可根据吸收光谱上的某些特征波长处的吸光度的高低判别或测定该物质的含量，这就是分光光度定性和定量分析的基础。分光光度分析就是根据物质的吸收光谱研究物质的成分、结构和物质间相互作用的有效手段。
又因为许多物质在紫外-可见光区有特征吸收峰，所以可用紫外分光光度法对这些物质分别进行测定（定量分析和定性分析）。紫外分光光度法使用基于朗伯-比耳定律。
朗伯-比耳定律(Lambert－Beer)是光吸收的基本定律，俗称光吸收定律，是分光光度法定量分析的依据和基础。当入射光波长一定时，溶液的吸光度A是吸光物质的浓度C及吸收介质厚度l(吸收光程)的函数。
首先确定实验条件，并在此条件下测得标准物质的吸收峰以及其对应波长值（同时可获得该物质的最大吸收波长）；再在选定的波长范围内（或最大波长值处），分别以（不同浓度）标准溶液的吸光度和溶液浓度为横、纵坐标绘出化合物溶液的标准曲线得到其所对应的数学方程；接着在相同实验条件下配制待测溶液，测得待测溶液的吸光度，最后用已获得的标准曲线方程求出待测溶液中所需测定的化合物的含量。

紧外－可见分光光度法对无机元素的定性分析应用较少，无机元素的定性分析可用原子发射光谱法或化学分析的方法。在有机化合物的定性鉴定和结构分析中，由于紫外－可见光谱较简单，特征性不强，因此该法的应用也有一定的局限性。但是它适用于不饱和有机化合物。尤其是共轭体系的鉴定，以此推断未知物的骨架结构。此外，可配合红外光谱、核磁共振波谱法和质谱法进行定性鉴定和结构分析，因此它仍不失为是一种有用的辅助方法。
一般有两种定性分析方法，比较吸收光谱曲线和用经验规则计算最大吸收波长λmax，然后与实测值进行比较。