1.3　紫外光譜

紫外-可見分光光度法也稱紫外-可見吸收光譜法（ultraviolet and visible spectrophotometry），屬于分子吸收光譜法，是利用某些物質(zhì)對(duì)200～800nm光譜區(qū)輻射的吸收進(jìn)行分析測(cè)定的一種方法。紫外-可見吸收光譜主要產(chǎn)生于分子價(jià)電子在電子能級(jí)間的躍遷。該方法由于具有靈敏度高，準(zhǔn)確度好，使用的儀器設(shè)備簡便，價(jià)格低廉，且易于操作等優(yōu)點(diǎn)，故廣泛應(yīng)用于無機(jī)和有機(jī)物質(zhì)的定性和定量測(cè)定。

1.3.1　紫外光譜基本原理

1.3.1.1　分子吸收光譜的形成

圖1-25是雙原子分子的能級(jí)示意圖。圖中A和B表示不同能量的電子運(yùn)動(dòng)能級(jí)（簡稱電子能級(jí)）。A是電子能級(jí)的基態(tài)，B是電子能級(jí)的最低激發(fā)態(tài)。在同一電子能級(jí)內(nèi)，分子的能量還因振動(dòng)能差的不同而分成若干支級(jí)（ν=0，1，2，3…），稱為振動(dòng)能級(jí)。當(dāng)分子處于某一電子能級(jí)中的某一振動(dòng)能級(jí)時(shí)，分子的能量還會(huì)因轉(zhuǎn)動(dòng)能差的不同再分為若干支級(jí)（J=0，1，2，3…），稱為轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)。顯然，電子能級(jí)的能量差ΔEe、振動(dòng)能級(jí)的能量差ΔEv和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的能量差ΔEτ間相對(duì)大小關(guān)系為ΔEe>ΔEv>ΔEτ。

根據(jù)量子理論，如果分子從外界吸收的輻射能（hν）等于該分子的較高能級(jí)與較低能級(jí)的能量差時(shí)，即

ΔE=hν=h　?。?-8）

分子將從較低能級(jí)躍遷至較高能級(jí)。

由于各種物質(zhì)分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不同，分子的能級(jí)也是千差萬別，各種能級(jí)之間的間隔也互不相同，這樣就決定了它們對(duì)不同波長光的選擇吸收。如果改變通過某一吸收物質(zhì)的入射光的波長，并記錄該物質(zhì)在每一波長處的吸光度，然后以波長（λ）為橫坐標(biāo)，以吸光度（A）為縱坐標(biāo)作圖，這樣得到的譜圖稱為該物質(zhì)的吸收光譜，亦稱為吸收曲線。某物質(zhì)的吸收光譜反映了它在不同的光譜區(qū)域內(nèi)吸收能力的分布情況，通過吸收曲線的波形、波峰的位置、波的強(qiáng)度及其數(shù)目，可為研究物質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)提供重要的信息。

圖1-26是四種濃度KMnO4溶液的吸收光譜。從圖可見：

① 同一溶液對(duì)不同波長的光的吸收程度不同。如KMnO4對(duì)525nm的光吸收程度最大，此波長稱為最大吸收波長，以λmax或λ最大表示，所以吸收光譜上有一高峰。

② 不同濃度的KMnO4溶液的吸收光譜形狀相似，其最大吸收波長λmax不變。吸收光譜與物質(zhì)的特性有關(guān)，不同物質(zhì)吸收光譜的形狀和最大吸收波長可能不同。故據(jù)此可作為物質(zhì)定性分析的依據(jù)。

③ 同一物質(zhì)不同濃度的溶液，在一定波長處吸光度隨溶液濃度的增加而增大。這個(gè)特性可作為物質(zhì)定量分析的依據(jù)。在測(cè)定時(shí)，只有在λmax處測(cè)定吸光度，其靈敏度才最高，因此，吸收光譜是吸光光度法中選擇測(cè)量波長的依據(jù)。

1.3.1.2　基本概念

（1）生色團(tuán)　分子中能吸收紫外或可見光的結(jié)構(gòu)單元稱為生色團(tuán)。它是含有非鍵軌道和π分子軌道的電子體系，能引起n→π*和π→π*躍遷，例如碳碳雙鍵、共軛雙鍵、羰基、硝基等。表1-7列出了某些常見生色團(tuán)的吸收特征。

（2）助色團(tuán)　助色團(tuán)是指帶有非鍵電子對(duì)的能使生色團(tuán)吸收峰向長波方向移動(dòng)并增強(qiáng)其強(qiáng)度的官能團(tuán)，如—OH、—NH2、—NHR、—SH、—Cl、—Br、—I等。這些基團(tuán)中都含有孤對(duì)電子，它們本身不能吸收大于200nm的光，但是當(dāng)它們與生色團(tuán)相連時(shí)，能與生色團(tuán)中π電子相互作用，使π→π*躍遷能量降低使其吸收帶的最大吸收波長λmax發(fā)生移動(dòng)，并且增加其吸收強(qiáng)度。

（3）紅移與藍(lán)移　在有機(jī)化合物中，常常因取代基的變更或溶劑的改變，而使其吸收帶的最大吸收波長λmax發(fā)生移動(dòng)。如某些有機(jī)化合物經(jīng)取代反應(yīng)引入含有未共用電子對(duì)的基團(tuán)（—NH2、—NR2、—OH、—Cl、—Br、—SH、—SR等）之后，吸收峰的波長λmax將向長波長方向移動(dòng)，這種效應(yīng)稱為紅移效應(yīng)。這些會(huì)使某化合物的λmax向長波長方向移動(dòng)的基團(tuán)稱為向紅基團(tuán)。

與紅移效應(yīng)相反，有時(shí)在某些生色團(tuán)（如羰基）的碳原子一端引入一些取代基（如甲基等）之后，吸收峰的波長會(huì)向短波長方向移動(dòng)，這種效應(yīng)稱為藍(lán)移效應(yīng)。這些會(huì)使某化合物的λmax向短波長方向移動(dòng)的基團(tuán)稱為向藍(lán)基團(tuán)。

溶劑極性的不同也會(huì)引起某些化合物吸收光譜的紅移或藍(lán)移，這種作用稱為溶劑效應(yīng)。圖1-27給出了溶劑極性對(duì)π→π*和n→π*躍遷能量變化的示意圖。

在π→π*躍遷中，激發(fā)態(tài)極性大于基態(tài)，當(dāng)使用極性大的溶劑時(shí)，由于溶劑與溶質(zhì)相互作用，激發(fā)態(tài)π*比基態(tài)π的能量下降更多，因而激發(fā)態(tài)與基態(tài)之間的能量差減小（ΔE'1<ΔE1），導(dǎo)致吸收譜帶λmax紅移。而在n→π*躍遷中，基態(tài)n電子與極性溶劑形成氫鍵，降低了基態(tài)能量，使激發(fā)態(tài)與基態(tài)之間的能量差變大（ΔE'2>ΔE2），導(dǎo)致吸收帶λmax藍(lán)移。由此可見，溶劑的極性增大時(shí)，π→π*躍遷的λmax發(fā)生紅移；而n→π*躍遷的λmax發(fā)生藍(lán)移。

1.3.2　分子軌道和電子躍遷

1.3.2.1　有機(jī)化合物的分子軌道和電子躍遷

有機(jī)化合物的紫外-可見吸收光譜取決于有機(jī)化合物分子的結(jié)構(gòu)及分子軌道上電子的性質(zhì)。按照分子軌道理論，有機(jī)化合物分子中的價(jià)電子包括形成單鍵的σ電子、形成重鍵的π電子和非成鍵的n電子。當(dāng)分子吸收一定能量后，其價(jià)電子將從能量較低的軌道躍遷至能量較高的反鍵軌道。如圖1-28所示，σ、π表示成鍵分子軌道；n表示非成鍵分子軌道；σ*、π*表示反鍵分子軌道。

一個(gè)有機(jī)化合物分子對(duì)紫外光或可見光的特征吸收?？梢杂梦兆畲筇幍牟ㄩL，即吸收峰波長（λmax）來表示，它取決于分子激發(fā)態(tài)與基態(tài)間的能量差。圖1-28定性地表示了幾種分子軌道能量的相對(duì)大小、各種類型的電子躍遷光譜能量大小和相應(yīng)的吸收峰波長的位置。從化合物的性質(zhì)來看，與紫外-可見吸收光譜有關(guān)的電子躍遷是n→σ*、n→π*和π→π*。

（1）n→σ*躍遷　含有雜原子S、N、O、P、鹵素原子的飽和有機(jī)化合物都可以發(fā)生這種躍遷。n→σ*躍遷的大多數(shù)吸收峰出現(xiàn)在波長200 nm以下，在紫外區(qū)不易觀察到這類躍遷。

（2） n→π*和π→π*躍遷　這兩類躍遷一般出現(xiàn)在波長大于200nm的紫外區(qū)，要求有機(jī)化合物分子中含有不飽和基團(tuán)，例如碳碳雙鍵、羰基、硝基等，均是含有π鍵的基團(tuán)。還有一些基團(tuán)例如—OH、—NH2、—SH及鹵素元素等，它們都含有未成鍵n電子。π→π*躍遷產(chǎn)生強(qiáng)吸收帶，摩爾吸光系數(shù)可達(dá)104L·mol·cm-1，而n→π*躍遷吸收光譜的強(qiáng)度小，摩爾吸光系數(shù)一般在500L·mol·cm-1以下。

如果有機(jī)化合物含有幾個(gè)生色團(tuán)，且生色團(tuán)之間不產(chǎn)生共軛效應(yīng)，該化合物的吸收光譜基本上由這些生色團(tuán)的吸收帶所組成。如果有機(jī)化合物中含有多個(gè)相同的生色團(tuán)，其吸收峰的波長基本不變，而摩爾吸光系數(shù)將隨生色團(tuán)數(shù)目增加而增大。如果有機(jī)化合物分子中生色團(tuán)發(fā)生共軛作用，則原有的吸收峰將發(fā)生位移，同時(shí)摩爾吸光系數(shù)增大。

當(dāng)有機(jī)化合物處于氣態(tài)時(shí)，它的吸收光譜由孤立的分子給出，因而其振動(dòng)光譜和轉(zhuǎn)動(dòng)光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)也能表現(xiàn)出來。當(dāng)有機(jī)化合物溶解于某種溶劑時(shí)，該有機(jī)物分子被溶劑分子所包圍，限制了分子的自由轉(zhuǎn)動(dòng)，使轉(zhuǎn)動(dòng)光譜表現(xiàn)不出來。如果溶劑的極性很大，該分子的振動(dòng)光譜也將消失。此外，溶劑的極性不同，也將使吸收光譜的位置發(fā)生移動(dòng)，這在前面已有敘述。極性較大的溶劑，一般會(huì)使π→π*躍遷譜帶紅移，而使n→π*躍遷譜帶藍(lán)移。某些有機(jī)化合物在引入含有孤對(duì)電子基團(tuán)后，吸收光譜也會(huì)發(fā)生紅移或藍(lán)移。

1.3.2.2　無機(jī)化合物的分子軌道和電子躍遷

（1）電荷轉(zhuǎn)移吸收光譜　某些無機(jī)化合物的分子同時(shí)具有電子給予體和電子接受體部分，當(dāng)輻射照射到這些化合物時(shí)，電子從給予體外層軌道躍遷到接受體軌道，這種由于電子轉(zhuǎn)移產(chǎn)生的吸收光譜，稱為電荷轉(zhuǎn)移光譜。電子電荷轉(zhuǎn)移過程可用下式表示：

D-A D+-A-

D和A分別表示電子給予體和電子接受體。在輻射作用下，一個(gè)電子從給予體轉(zhuǎn)移到接受體。在配合物的電荷轉(zhuǎn)移過程中，金屬離子通常是電子接受體，配位體是電子給予體。許多無機(jī)配合物能發(fā)生這種電荷轉(zhuǎn)移光譜，例如，

[Fe3+-SCN-]2+ [Fe2+-SCN-]2-

電荷轉(zhuǎn)移吸收光譜的最大特點(diǎn)是吸收強(qiáng)度大，摩爾吸光系數(shù)一般超過104L·mol·cm-1，這就為高靈敏度測(cè)定某些化合物提供了可能性。

（2）配位體場(chǎng)吸收光譜　過渡元素都有未填滿的d電子層，鑭系和錒系元素含有f電子層，這些電子軌道的能量通常是相等的（簡并）。當(dāng)這些金屬離子處在配位體形成的負(fù)電場(chǎng)中時(shí)，低能態(tài)的d電子或f電子可以分別躍遷到高能態(tài)的d軌道成f軌道，這兩類躍遷分別稱為d電子躍遷和f電子躍遷。由于這兩類躍遷必須在配位體的配位場(chǎng)作用下才能發(fā)生，因此又稱為配位體場(chǎng)躍遷，相應(yīng)的光譜稱為配位體場(chǎng)吸收光譜。

配位體場(chǎng)吸收光譜通常位于可見光區(qū)，強(qiáng)度弱，摩爾吸光系數(shù)約為0.1～100L·mol·cm-1，對(duì)于定性分析用處不大，多用于配合物的研究。

1.3.3　影響紫外光譜的一些因素

1.3.3.1　Lambert-Beer 定律

Lambert-Beer定律是光吸收的基本定律，也是分光光度分析法的理論依據(jù)和計(jì)算基礎(chǔ)。Lambert和Beer分別于1760年和1852年獨(dú)立研究了光通過溶液的吸收程度與溶液層厚度和溶液濃度之間的定量關(guān)系。當(dāng)一束平行的單色光通過濃度一定的均勻溶液時(shí)，該溶液對(duì)光的吸收程度與溶液層厚度b成正比。這種關(guān)系稱為Lambert定律，數(shù)學(xué)表達(dá)式為

lg=k1b　　（1-9）

當(dāng)單色光通過液層厚度一定的均勻的吸收溶液時(shí)，該溶液對(duì)光的吸收程度與溶液的濃度c成正比。這種關(guān)系稱為Beer定律，數(shù)學(xué)表達(dá)式為

lg=k2c　?。?-10）

如果同時(shí)考慮溶液濃度與液層厚度對(duì)光吸收程度的影響，即將Lambert定律與Beer定律結(jié)合起來，則可得

lg=kbc　　（1-11）

式（1-11）稱為Lambert-Beer定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式。上述各式中：I0、I分別為入射光強(qiáng)度和透射光強(qiáng)度；b為光通過的液層厚度；c為吸光物質(zhì)的濃度；k1、k2和k均為比例常數(shù)，與吸光物質(zhì)的性質(zhì)、入射光波長及溫度等因素相關(guān)。上式的物理意義為：當(dāng)一束平行的單色光通過均勻的某吸收溶液時(shí)，溶液的吸收程度lgI0/I與溶液的濃度和光通過的溶液層厚度的乘積成正比。式（1-11）中的lgI/I0項(xiàng)表示溶液的吸收程度，定義為吸光度，并用符號(hào)A表示；同時(shí)，I/I0是透射光強(qiáng)度與入射光強(qiáng)度之比，表示了入射光透過溶液的程稱為透射比（舊稱透光度或透光率），以T表示，所以式（1-11）又可表示為

A=lg=lg=kbc　　（1-12）

透射比常以百分?jǐn)?shù)（T）表示，稱為百分透射比。

應(yīng)用Lambert-Beer定律時(shí)，應(yīng)注意：①該定律應(yīng)用于單色光，既適用于紫外-可見光，也適用于紅外光，是各類分光光度法進(jìn)行定量分析的理論依據(jù)；②該定律適用于各種均勻非散射的吸光物質(zhì)，包括液體、氣體和固體；③吸光度具有加合性，指的是溶液的總吸光度等于各吸光物質(zhì)的吸光度之和。根據(jù)這一規(guī)律，可以進(jìn)行多組分的測(cè)定及某些化學(xué)反應(yīng)平衡常散的測(cè)定。這個(gè)性質(zhì)對(duì)于理解吸光光度法的實(shí)驗(yàn)操作和應(yīng)用都有著極其重要的意義。

1.3.3.2　吸光系數(shù)與摩爾吸光系數(shù)

式（1-12）中的比例常數(shù)k值隨濃度c所用單位不同而不同。如果c的單位為g·L-1，k常用a表示，a稱為吸光系數(shù)，其單位是L·g-1·cm-1，式（1-12）可轉(zhuǎn)化為

A=abc　?。?-13）

如果c的單位為mol·L-1，則常數(shù)k用ε表示，ε稱為摩爾吸光系數(shù)，其單位是L·mol·cm-1，此時(shí)式（1-12）成為

A=εbc　?。?-14）

吸光系數(shù)a和摩爾吸光系數(shù)ε是吸光物質(zhì)在一定條件、一定波長和溶劑情況下的特征常數(shù)。同一物質(zhì)與不同顯色劑反應(yīng)，生成不同的有色化合物時(shí)具有不同的ε值，同一化合物在不同波長處的也可能不同。在最大吸收波長處的摩爾吸光系數(shù)，常以εmax表示。ε值越大，表示該有色物質(zhì)對(duì)入射光的吸收能力越強(qiáng)，顯色反應(yīng)越靈敏。所以，可根據(jù)不同顯色劑與待測(cè)組分形成有色化合物的ε值的大小，比較它們對(duì)測(cè)定該組分的靈敏度。以前曾認(rèn)為ε>1×104L·mol·cm-1的反應(yīng)即為靈敏反應(yīng)，隨著近代高靈敏顯色反應(yīng)體系的不斷開發(fā)，現(xiàn)在，通常認(rèn)為ε≥6×104L·mol·cm-1的顯色反應(yīng)才屬靈敏反應(yīng)，ε<2×104L·mol·cm-1已屬于不靈敏的顯色反應(yīng)。目前已有許多ε≥1×105L·mol·cm-1高靈敏顯色反應(yīng)可供選擇。

應(yīng)指出的是，ε值僅在數(shù)值上等于濃度為1mol·L-1，比色皿厚度為1cm時(shí)的溶液的吸光度，在分析實(shí)踐中不可能直接取濃度為1mol·L-1的溶液測(cè)定ε值，而是根據(jù)低濃度時(shí)的吸光度，通過計(jì)算求得。

1.3.3.3　偏離Lambert-Beer定律的因素

根據(jù)Lambert-Beer定律，當(dāng)波長和強(qiáng)度一定的入射光通過液層厚度一定的溶液時(shí)，吸光度與溶質(zhì)濃度成正比。即當(dāng)液層厚度（b）一定時(shí)，以吸光度（A）為縱坐標(biāo)，對(duì)應(yīng)的濃度（c）為橫坐標(biāo)作圖，可得一條通過原點(diǎn)的直線，稱為校正曲線或工作曲線。但在實(shí)際工作中，特別是當(dāng)吸光物質(zhì)濃度較高時(shí)，吸光度與濃度之間常常會(huì)偏離線性關(guān)系，如圖1-29所示。若溶液的實(shí)際吸光度比理論值大，則為正偏離；若吸光度比理論值小，則為負(fù)偏離。產(chǎn)生偏離的原因主要來源于以下三個(gè)方面。

（1）Beer定律本身的局限性　Beer定律通常只有在稀溶液（小于0.01mol·L-1）中才適用。高濃度時(shí)，因吸光質(zhì)點(diǎn)間的平均距離縮小而使得相鄰質(zhì)點(diǎn)的電荷分布會(huì)受到彼此的影響，導(dǎo)致其吸光系數(shù)發(fā)生改變，從而產(chǎn)生線性偏離。

（2）化學(xué)因素　不同物質(zhì)，甚至同一物質(zhì)的不同型體對(duì)光的吸收程度可能不同。按Beer定律假定，溶液中各組分之間的行為必須是相互無關(guān)的，這一假定也是利用光吸收的加合性同時(shí)測(cè)定多組分混合物的基礎(chǔ)。而當(dāng)溶液濃度較大時(shí)，溶液中的吸光物質(zhì)因離解、締合、溶劑化作用或化合物形式的改變，結(jié)果使吸收曲線的位置、形狀及峰高隨著濃度的增加而改變，從而引起對(duì)Beer定律的偏離。如Cr2水溶液在450nm處有最大吸收，但因存在下列平衡：

Cr2+H2O 2HCr2H++2Cr

當(dāng)Cr2溶液按一定程度稀釋時(shí)，Cr2的濃度并不按相同的程度降低，而Cr2、2HCr、2Cr對(duì)光的吸收特性明顯不同，此時(shí)，若仍以450nm處測(cè)得的吸光度制作工作曲線，將嚴(yán)重地偏離Lambert-Beer定律。如果控制溶液均在高酸度時(shí)測(cè)定，由于六價(jià)鉻均以重鉻酸根形式存在，就不會(huì)引起偏離。對(duì)于酸堿反應(yīng)，如一弱酸HB，其最大吸收波長為λmax。HB在溶液中存在下列離解平衡：

HBH++B-

溶液的總吸光度：

A=AHB+=（εHBcHB+）b

當(dāng)有pH緩沖溶液時(shí)，酸型HB與堿型B-之比值在各種濃度下保持不變。但若無緩沖作用，離解度將隨稀釋而增大。若>εHB，當(dāng)溶液濃度增大時(shí)，產(chǎn)生負(fù)偏離；若<εHB，當(dāng)溶液濃度增大時(shí)，產(chǎn)生正偏離。

所以在用吸光光度法進(jìn)行分析測(cè)定時(shí)，要嚴(yán)格控制測(cè)定條件，使被測(cè)組分以一種形式存在，克服化學(xué)因素引起的偏離。

（3）儀器因素　儀器因素引起的偏離，包括入射光不是真正的單色光、單色器內(nèi)的內(nèi)反射，以及因光源的被動(dòng)、檢測(cè)器靈敏度波動(dòng)等引起的偏離，其中最主要的是非單色光作為入射光引起的偏離。

嚴(yán)格地說，Lambert-Beer定律只適用于單色光，但采用任何方法都不可能得到純的單色光，實(shí)際上得到的都是具有某一波段的復(fù)合光。由于物質(zhì)對(duì)不同波長光的吸收程度不同，因而導(dǎo)致對(duì)Lambert-Beer定律的偏離。

設(shè)有兩種波長的單色光λ1和λ2分別通過溶液，根據(jù)Lambert-Beer定律有：

當(dāng)λ=λ1時(shí)，　　　　　　A1=lg=ε1bc　?。?-15）

當(dāng)λ=λ2時(shí)，　　　　　　A2=lg=ε2bc　?。?-16）

若讓含λ1和λ2的復(fù)合光通過待測(cè)溶液，其吸光度為

A=lg　?。?-17）

由式（1-17）可見，當(dāng)ε1=ε2時(shí)，A=εbc，A與c成直線關(guān)系；當(dāng)ε1≠ε2時(shí)，A≠εbc，A與c不成直線關(guān)系。ε1與ε2相差越大，即λ1和λ2相差越大，對(duì)Lambert-Beer定律偏離就越嚴(yán)重；實(shí)驗(yàn)證明，只有在選用的入射光波帶寬度中，吸光度隨波長變化不大時(shí)，Lambert-Beer定律才成立。所以實(shí)際工作中，并不嚴(yán)格要求很純的單色光。在所使用的波長范圍內(nèi)，吸光系數(shù)變化越大，這種偏離就越明顯。一般應(yīng)將入射光波長選擇在被測(cè)物質(zhì)的最大吸收處，這不僅保證了測(cè)定有較高的靈敏度，而且此處的吸收曲線較為平坦，吸光系數(shù)變化不大，非單色光引起的偏離比在其他波長處小得多。

1.3.3.4　分析條件的選擇

為使分析方法有較高的靈敏度和準(zhǔn)確度，選擇最佳的測(cè)定條件。這些條件綜合起來包括試樣反應(yīng)條件和儀器測(cè)量條件。

（1）顯色反應(yīng)的選擇　在無機(jī)分析中，很少利用金屬離子本身的顏色進(jìn)行光度分析，因?yàn)樗鼈兊奈庀禂?shù)值都比較小。一般都是選用適當(dāng)?shù)脑噭c待測(cè)離子反應(yīng)生成對(duì)紫外或可見光有較大吸收的物質(zhì)再測(cè)定，這種反應(yīng)稱為顯色反應(yīng)，所用的試劑稱為顯色劑。配位反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)以及增加生色基團(tuán)的衍生化反應(yīng)等都是常見的顯色反應(yīng)類型，尤以配位反應(yīng)應(yīng)用最廣。許多有機(jī)顯色劑與金屬離子形成穩(wěn)定性好、具有特征顏色的絡(luò)合物，其靈敏度和選擇性都較高。

同一組分?？膳c多種顯色劑反應(yīng)生成不同的有色化合物。所選用的顯色反應(yīng)通常應(yīng)滿足下述要求：

① 反應(yīng)的生成物必須在紫外-可見光區(qū)有較強(qiáng)的吸光能力，即摩爾吸光系數(shù)較大。但是，在分析化學(xué)中接觸到的試樣大多是成分復(fù)雜的物質(zhì)，必須認(rèn)真考慮共存組分的干擾，即希望顯色反應(yīng)的選擇性好，干擾少。需要指出的是，在滿足測(cè)定靈敏度的前提下，選擇性的好壞常常成為選擇顯色反應(yīng)的主要依據(jù)。例如，F(xiàn)e（Ⅱ）與鄰二氮菲在pH=2～9的水溶液中生成橙紅色配合物的反應(yīng)，雖然靈敏度不是很高（ε508=1.1×104L·mol-1·cm-1），但由于選擇性好，在實(shí)際分析中仍廣泛被采用。

② 反應(yīng)生成物應(yīng)當(dāng)組成恒定，符合一定的化學(xué)式。對(duì)于形成不同配位比的配位反應(yīng)，必須注意控制實(shí)驗(yàn)條件，使其生成一定組成的配合物，以免引起誤差。

③ 反應(yīng)生成物的化學(xué)性質(zhì)應(yīng)足夠穩(wěn)定，至少保證在測(cè)量過程中溶液的吸光度基本恒定。且顯色條件易于控制，這樣才能保證測(cè)量結(jié)果有良好的重現(xiàn)性。

④ 對(duì)照性要好，有色化合物與顯色劑的吸收峰波長的差別要大，即顯色劑對(duì)光的吸收與配合物的吸收有明顯區(qū)別，一般要求兩者的λmax之差Δλ（稱為對(duì)比度）要大于60nm。

（2）反應(yīng)條件的選擇　實(shí)際上能同時(shí)滿足上述條件的顯色反應(yīng)不很多，因此在初步?jīng)Q定顯色劑以后，認(rèn)真細(xì)致地研究顯色反應(yīng)的條件也是十分重要的。這一般是通過實(shí)驗(yàn)研究來得到的。這些實(shí)驗(yàn)條件包括：溶液酸度、顯色劑用量、試劑加入順序、顯色時(shí)間、顯色溫度、有機(jī)配合物的穩(wěn)定性及共存離子的干擾等。

① 顯色劑　靈敏的分光光度法是以待測(cè)物質(zhì)與顯色劑之間的反應(yīng)為基礎(chǔ)的。多數(shù)無機(jī)配位劑單獨(dú)與金屬離子生成的配合物（如Cu2+與NH3形成的藍(lán)色配合物，F(xiàn)e3+與SCN-形成的紅色配合物等）組成不恒定，也不夠穩(wěn)定，反應(yīng)的靈敏度不高.選擇性也較差，所以單獨(dú)應(yīng)用不多。目前不少高靈敏的方法是基于金屬的硫氨酸鹽、氟化物、氯化物、溴化物和碘化物的配位離子與堿性染料的陽離子形成的離子締合物的反應(yīng)，特別是基于這些離子締合物的萃取體系和引入表面活性劑或水溶性高分子的多元體系。例如，在0.12mol·L-1 H2SO4介質(zhì)中，在聚乙烯醇存在下，Hg2+-I--乙基羅丹明B離子締合物顯色體系的ε高達(dá)1.14×106L·mol-1cm-1，λmax=605nm，測(cè)量范圍是每25mL含Hg 0～2.5μg。

分光光度法中主要使用有機(jī)顯色劑。有機(jī)顯色劑及其與金屬離子反應(yīng)產(chǎn)物的顏色和它們的分子結(jié)構(gòu)有密切關(guān)系。由于顯色劑分子結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和各基團(tuán)間相互影響的多樣性分子結(jié)構(gòu)與顏色的關(guān)系十分復(fù)雜。

② 反應(yīng)體系的酸度　反應(yīng)時(shí)，介質(zhì)溶液的酸度常常是首先需要確定的問題。因?yàn)樗岫鹊挠绊懯嵌喾矫娴?，表現(xiàn)為R的不同型體可能有不同的顏色，產(chǎn)生不同的吸收；M離子可能形成羥基配合物乃至沉淀，影響顯色反應(yīng)的定量完成以及顯色配合物存在的型體，甚至組成比，產(chǎn)生不同的吸收。例如，F(xiàn)e（Ⅲ）與磺基水楊酸的反應(yīng)隨pH的改變，產(chǎn)物的組成和顏色會(huì)產(chǎn)生明顯的改變。pH為1.8～2.5時(shí)，形成1∶1的紫紅色配合物；在pH=4～8時(shí)，生成1∶2的橙紅色配合物；pH為8～11.5時(shí)，生成1∶3的黃色配合物；而當(dāng)pH>12時(shí)，只能生成棕紅色的Fe（OH）3沉淀。

對(duì)某種顯色體系，最適宜的pH范圍與顯色劑、待測(cè)元素以及共存組分的性質(zhì)有關(guān)。目前，顯然已有從有關(guān)平衡常數(shù)值估算顯色反應(yīng)適宜酸度范圍的報(bào)道，但在實(shí)踐中，仍然是通過實(shí)驗(yàn)來確定。其方法是保持其他實(shí)驗(yàn)條件相同，分別測(cè)定不同pH條件下顯色溶液和空白溶液相對(duì)于純?nèi)軇┑奈舛?，顯色溶液和空白溶液吸光度之差值呈現(xiàn)最大而平坦的區(qū)域，即為該顯色體系最適宜的pH范圍?？刂迫芤核岫鹊挠行Х椒ㄊ羌尤脒m宜的緩沖溶液。緩沖溶液的選擇，不僅要考慮其緩沖pH范圍和緩沖容量，還要考慮緩沖溶液陰、陽離子可能引起的干擾效應(yīng)。

③ 顯色劑的用量　為了使顯色反應(yīng)進(jìn)行完全，一般需加入過量的顯色劑，但顯色劑并不是越多越好。對(duì)于有些顯色反應(yīng)，顯色劑加入過多，反而會(huì)引起副反應(yīng)，對(duì)測(cè)定不利。在實(shí)際工作中，顯色劑的用量可通過實(shí)驗(yàn)來確定，作出吸光度隨顯色劑濃度的變化曲線，選擇恒定吸光度值時(shí)的顯色劑用量。

例如，用SCN-測(cè)定Mo（Ⅴ）時(shí)，Mo（Ⅴ）與SCN-生成Mo（SCN（淺紅）、Mo（SCN）5（橙紅）、Mo（SCN（淺紅）配位數(shù)不同的配合物，用吸光光度法測(cè)定時(shí)，通常測(cè)得的是Mo（SCN）5的吸光度。因此，如果SCN-濃度太高，由于生成淺紅色的Mo（SCN配合物，而使試液的吸光度降低。再如用SCN-測(cè)定Fe3+隨著SCN-濃度的增大，生成顏色越來越深的高配位數(shù)配合物Fe（SCN和Fe（SCN，溶液顏色由橙黃變至血紅色，試液的吸光度也增大。對(duì)于以上這種情況，只有嚴(yán)格地控制顯色劑的用量，才能得到準(zhǔn)確的結(jié)果。

④ 顯色反應(yīng)時(shí)間　有些顯色反應(yīng)瞬間完成，溶液顏色很快達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，并在較長時(shí)間內(nèi)保持不變；有些顯色反應(yīng)雖能迅速完成，但配合物的顏色很快開始褪色；有些顯色反應(yīng)進(jìn)行緩慢，溶液顏色需經(jīng)一段時(shí)間后才穩(wěn)定。因此，必須經(jīng)實(shí)驗(yàn)來確定合適測(cè)定的時(shí)間區(qū)間。實(shí)驗(yàn)方法為配制一份顯色溶液，從加入顯色劑起計(jì)算時(shí)間，每隔幾分鐘測(cè)量一次吸光度，制作吸光度-時(shí)間曲線，根據(jù)曲線來確定適宜時(shí)間。

⑤ 顯色反應(yīng)溫度　通常，顯色反應(yīng)大多在室溫下進(jìn)行，但是，有些顯色反應(yīng)必須加熱至一定溫度才能完成。例如，用硅鉬酸法測(cè)定硅的反應(yīng)，在室溫下需10min以上才能完成；而在沸水浴中，只需30s便能完成反應(yīng)。許多有色化合物在溫度較高時(shí)容易分解，如Mn溶液長時(shí)間煮沸就會(huì)與水中的微生物或有機(jī)物反應(yīng)而褪色。同樣，顯色反應(yīng)的適宜溫度也是通過實(shí)驗(yàn)來確定的。

⑥ 溶劑　有機(jī)溶劑常能降低有色化合物的解離度，從而提高顯色反應(yīng)的靈敏度。如在Fe（SCN）3溶液中加入與水互溶的有機(jī)溶劑丙酮，由于降低了Fe（SCN）3的解離度而使顏色加深，提高了測(cè)定的靈敏度。此外，有機(jī)溶劑還能提高顯色反應(yīng)的速率，影響有色配合物的溶解度和組成等。如用偶氮氯膦Ⅲ法測(cè)定Ca2+，加入乙醇后，吸光度顯著增大。又如，用氯代磺酚S法測(cè)定鉬（Ⅵ）時(shí)，在水溶液中顯色需幾小時(shí)，加入丙酮后，則只需30min。

（3）儀器測(cè)量條件的選擇

任何光度計(jì)都有一定的測(cè)量誤差。儀器測(cè)量誤差主要源于光源的發(fā)光強(qiáng)度不穩(wěn)定、光電效應(yīng)的非線性、雜散光的影響、實(shí)驗(yàn)條件的偶然變動(dòng)、讀數(shù)不準(zhǔn)等因素。

① 測(cè)量波長的選擇　根據(jù)吸收曲線，宜選擇被測(cè)組分具有最大吸收時(shí)的波長（λmax）的光作為入射光，這稱為“最大吸收原則”。選用λmax處作為測(cè)量波長，不僅靈敏度高，而且此處曲線較為平坦，能夠減少或消除由非單色光引起的對(duì)Lambert-Beer定律的偏離。但是若在λmax處有其他吸光物質(zhì)干擾測(cè)定時(shí)，則應(yīng)根據(jù)“吸收最大，干擾最小”的原則來選擇測(cè)量波長，即可選用靈敏度稍低但能避開干擾的入射光進(jìn)行。

② 狹縫寬度的選擇　理論上，定性分析時(shí)采用最小的狹縫寬度。在定量分析中，為了避免狹縫太小，使出射光太弱而引起信噪比降低，可以將狹縫開大一點(diǎn)。通過測(cè)定吸光度隨狹縫寬度的變化規(guī)律，可選擇出合適的狹縫寬度。狹縫寬度在某一范圍內(nèi)，吸光度恒定，狹縫寬度增大至一定程度時(shí)吸光度減小。

③ 參比溶液的選擇　基于吸光度具有加合性這一性質(zhì)，可選擇適當(dāng)?shù)膮⒈热芤合蓴_。測(cè)量試樣溶液的吸光度時(shí)，先要用參比溶液調(diào)節(jié)透射比為100%，以消除由于吸收池壁及溶劑、試劑對(duì)入射光的反射和吸收帶來的誤差，并可扣除干擾的影響。參比溶液的選擇方法如下。

a.溶劑參比　當(dāng)試樣溶液的組成較為簡單，共存的其他組分很少且對(duì)測(cè)定波長的光幾乎沒有吸收時(shí)，可采用純?nèi)軇┳鳛閰⒈热芤?，稱為“溶劑空白”。這樣可消除溶劑、吸收池等因素的影響。

b.試劑參比　如果顯色劑或其他試劑在測(cè)定波長有吸收，可用不加樣品的顯色劑、試劑的溶液作參比溶液，稱為“試劑空白”。這種參比溶液可消除試劑中的組分產(chǎn)生吸收的影響。

c.試樣參比　如果試樣基體在測(cè)定波長有吸收，而與顯色劑不起顯色反應(yīng)時(shí)，可采用不加顯色劑的樣品溶液作參比溶液，稱為“樣品空白”。這種參比溶液適用于試樣中有較多的共存組分，加入的顯色劑量不大，且顯色劑在測(cè)定波長無吸收的情況。

d.平行操作溶液參比　用不含被測(cè)組分的試樣，在相同條件下與被測(cè)試樣同樣進(jìn)行處理，由此得到平行操作參比溶液。

此外，有時(shí)可改變加入試劑的順序，使待測(cè)組分不發(fā)生顯色反應(yīng)，可以用此溶液作為參比溶液?？傊x擇參比溶液總的原則是：使試液的吸光度真正反映待測(cè)組分的濃度。

1.3.3.5　控制合適的吸光度范圍

在吸光光度法分析中，除了前面已講述的偏離Lambert-Beer定律所引起的誤差外，儀器測(cè)量不準(zhǔn)確也是誤差的主要來源。這種誤差可能來源于光源不穩(wěn)定、實(shí)驗(yàn)條件的偶然變動(dòng)、讀數(shù)不準(zhǔn)確及儀器噪聲等。其中透射比與吸光度的讀數(shù)誤差是衡量測(cè)定結(jié)果的主要因素，也是衡量儀器精度的主要指標(biāo)之一。當(dāng)試樣濃度較大成較小時(shí)，這些因素對(duì)于測(cè)定結(jié)果的影響較大。因而要選擇適宜的吸光度范圍以使測(cè)量結(jié)果的誤差盡量減小。

為了提高光度法分析結(jié)果的準(zhǔn)確度，減小測(cè)定結(jié)果的濃度誤差，入射比（或吸光度）的適宜范圍推證如下：若在測(cè)量吸光度A時(shí)產(chǎn)生了一個(gè)微小的絕對(duì)誤差dA，則測(cè)量A的相對(duì)誤差ΔEr為

ΔEr=×100%

根據(jù)Lambert-Beer定律A=εbc，當(dāng)b值一定時(shí)，

dA=εbdc

為測(cè)量濃度c的微小的絕對(duì)誤差。兩式相除得

=

由此可見，吸光度測(cè)量的相對(duì)誤差與濃度測(cè)量的相對(duì)誤差相當(dāng)

又因?yàn)椤　　　　　　　?span id="k8seupm" class="italic">A=-lgT=-0.4343lnT

微分得　　　　　　　　dA=-0.4343

=

所以　　　　　Er=×100%=×100%=×100%

由于T的測(cè)量絕對(duì)誤差對(duì)同一臺(tái)儀器而言是固定不變的，即dT=ΔT，故

Er=×100%=×100%=×100%　?。?-18）

由式（1-18）可知，濃度的相對(duì)誤差不僅與透射比的絕對(duì)誤差ΔT的大小有關(guān)，還與透射比本身的大小有關(guān)。不同T值時(shí)計(jì)算的濃度相對(duì)誤差數(shù)據(jù)作圖，可得圖1-30。由圖可看出透射比很大或很小時(shí)相對(duì)誤差都較大，為使測(cè)量的相對(duì)誤差較小，吸光度讀數(shù)應(yīng)盡量落在標(biāo)尺的中間而不要落在標(biāo)尺的兩端。

在實(shí)際測(cè)定時(shí)，只有使待測(cè)溶液的透射比T在15%～65%之間，或使吸光度A在0.2～0.8之間，才能保證濃度測(cè)量的相對(duì)誤差較小（|Er|<4%）。當(dāng)透射比T=36.8%或A=0.434時(shí)，濃度測(cè)量的相對(duì)誤差最小。

所以，為使測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確度較高，一般應(yīng)控制標(biāo)準(zhǔn)溶液和被測(cè)試液的吸光度使吸光度A在0.2～0.8之間。為此，可通過控制溶液的濃度或選擇不同厚度的吸收池來達(dá)到目的。

1.3.3.6　干擾及其消除方法

試樣中存在干擾物質(zhì)會(huì)影響被測(cè)組分的測(cè)定。在光度分析中，體系內(nèi)存在的干擾物質(zhì)的影響有以下幾種情況：干擾物質(zhì)本身有顏色或與顯色劑反應(yīng)后的生成物在測(cè)量條件下也有吸收，造成正干擾；干擾物質(zhì)與被測(cè)組分反應(yīng)或與顯色劑反應(yīng)形成更穩(wěn)定的配合物，使顯色反應(yīng)不完全，也會(huì)造成干擾；干擾物質(zhì)在測(cè)量條件下從溶液中析出，使溶液變混濁，導(dǎo)致無法準(zhǔn)確測(cè)定溶液的吸光度。

為消除以上原因引起的干擾，可采取以下幾種方法。

（1）控制溶液酸度　例如，用二苯硫腙法測(cè)定Hg2+時(shí)，Cd2+、Cu2+、Co2+、Ni2+、Sn2+、Zn2+、Pb2+、Bi3+等均可能發(fā)生反應(yīng)，但如果在稀酸（0.5mol·L-1 H2SO4）介質(zhì)中進(jìn)行測(cè)定，則上述離子不與二苯硫腙作用，從而消除其干擾。

（2）加入掩蔽劑　選取的條件是掩蔽劑不與待測(cè)離子作用，掩蔽劑及其與干擾物質(zhì)形成的配合物的顏色應(yīng)不干擾待測(cè)離子的測(cè)定。如用二苯硫腙法測(cè)定Hg2+時(shí)，即使在稀酸（0.5mol·L-1 H2SO4）介質(zhì)中進(jìn)行測(cè)定，也不能消除Ag+和大量Bi3+的干擾。這時(shí)，加KSCN掩蔽Ag+，EDTA掩蔽Bi3+可消除其干擾。

（3）利用氧化還原反應(yīng)改變干擾離子的價(jià)態(tài)　如用鉻天青S比色測(cè)定Al3+時(shí)，F(xiàn)e3+有干擾，加入抗壞血酸將Fe3+還原為Fe2+后，干擾即消除。

（4）改變顯色劑的用量　如當(dāng)溶液中存在有消耗顯色劑的干擾離子時(shí)，可以通過增加顯色劑的用量來消除干擾。

（5）利用校正系數(shù)　例如，用SCN-測(cè)定鎢時(shí)，可利用校正系數(shù)扣除釩（Ⅴ）的干擾，因?yàn)殁C（Ⅴ）與SCN-生成藍(lán)色（NH4）2[VO（SCN）4]配合物而干擾測(cè)定。實(shí)驗(yàn)表明，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的釩相當(dāng)于0.20%鎢（隨實(shí)驗(yàn)條件不同略有變化）。這樣，在測(cè)得試樣中釩的量后，就可以從鎢的結(jié)果中扣除釩的影響。

（6）利用參比溶液消除顯色劑和某些共存有色離子的干擾　例如，用鉻天青S比色法測(cè)定試樣中的鋁，Ni2+、Co2+等干擾測(cè)定。為此可取一定量試液，加入少量NH4F，使Al3+形成Al配離子而不再顯色，然后加入顯色劑及其他試劑，以此作參比溶液，來消除Ni2+、Co2+對(duì)測(cè)定的干擾。

（7）選擇適當(dāng)?shù)牟ㄩL　例如，Mn的最大吸收波長為525nm，測(cè)定Mn時(shí)，若溶液中有Cr2存在，由于它在525nm處也有一定的吸收，故影響Mn的測(cè)定。為此，可選用545nm或575nm波長進(jìn)行Mn的光度測(cè)定。這時(shí)，雖測(cè)定靈敏度較低，但卻在很大程度上消除了Cr2的干擾。

（8）分離　若上述方法均不能奏效時(shí)，只能采用適當(dāng)?shù)念A(yù)先分離的方法，如應(yīng)用沉淀、萃取、離子交換、蒸發(fā)、蒸餾以及色譜分離法等。

此外，還可利用化學(xué)計(jì)量學(xué)的方法實(shí)現(xiàn)多組分同時(shí)測(cè)定，以及利用導(dǎo)數(shù)光譜法、雙波長法等新技術(shù)來消除干擾。

1.3.4　紫外-可見分光光度計(jì)

1.3.4.1　儀器主要組成

紫外-可見分光光度計(jì)的基本結(jié)構(gòu)都是由五部分組成，即光源、吸收池（樣品室）、檢測(cè)器相信號(hào)讀出裝置，如圖1-31所示。

（1）光源　光源的作用是提供分析所需的復(fù)合光。一般采用鎢燈（350～800nm，適用于可見光區(qū)）和氘燈（190～400nm，適用于紫外光區(qū)），根據(jù)不同波長的要求選擇使用。光源要有一定的強(qiáng)度且穩(wěn)定。

（2）單色器　單色器的作用是將光源發(fā)出的復(fù)合光分解為按波長順序排列的單色光。它的性能直接影響入射光的單色性，從而影響測(cè)定的靈敏度、選擇性和校正曲線的線性關(guān)系等。單色器由入射狹縫、反射鏡、色散元件、聚焦元件和出射狹縫等幾部分組成，其關(guān)鍵部分是色散元件，起分光作用。色散元件有兩種基本形式：棱鏡和光柵。

① 棱鏡　由玻璃或石英制成。玻璃棱鏡用于350～3200nm波長范圍。它吸收紫外光而不能用于紫外分光光度分析。石英棱鏡用于185～400nm波長范圍，它可用于紫外-可見分光光度計(jì)中作分光元件。復(fù)合光通過棱鏡時(shí)，由于棱鏡材料的折射率不同而產(chǎn)生折射，折射率與入射光的波長有關(guān)。當(dāng)復(fù)合光通過棱鏡的兩個(gè)界面發(fā)生兩次折射后，根據(jù)折射定律，波長小的偏向角大，波長大的偏向角小（圖1-32），就能將復(fù)合光色散成不同波長的單色光。

② 光柵　光柵有多種，光譜儀中多采用平面閃耀光柵，即在高度刨光的表面（如鋁）上刻劃許多根平行線槽而成。一般為600條·mm-1，1200條·mm-1，有的可達(dá)2400條·mm-1，甚至更多。當(dāng)復(fù)合光照射到光柵上時(shí)，光柵的每條刻線都產(chǎn)生衍射作用，而每條到線所衍射的光又會(huì)互相干涉而產(chǎn)生干涉條紋，光產(chǎn)生干涉條紋。光波正是利用不同波長的入射光產(chǎn)生干涉條紋的衍射角不同，波長長的衍射角大，波長短的衍射角小，從而使復(fù)合光一般成按波長順序排列的單色光。圖1-33是光柵衍射原理示意圖。

（3）吸收池　吸收池，也稱樣品室、比色皿等，用于盛放試液，由玻璃或石英制成。玻璃吸收池只能用于可見光區(qū)，而石英池既可用于可見光區(qū)，亦可用于紫外光區(qū)。一般分光光度計(jì)都配有不同厚度的吸收池，有0.5cm、1.0cm、2.0cm、3.0cm、5.0cm等規(guī)格供選擇使用。

（4）檢測(cè)器　檢測(cè)器是一種光電轉(zhuǎn)換元件，其作用是將透過吸收池的光信號(hào)強(qiáng)度轉(zhuǎn)變成可測(cè)量的電信號(hào)強(qiáng)度，便于進(jìn)行測(cè)量。在過去的光電比色計(jì)和低檔的分光光度計(jì)中常用硒光電池。目前，紫外-可見分光光度計(jì)中多用光電管和光電倍增管。

① 光電管　光電管是一個(gè)真空或充有少量惰性氣體的二極管。陽極為一金屬絲，陰極為半圓形的金屬片，內(nèi)表面涂有光敏物質(zhì)。根據(jù)光敏材料的不同，光電管分為紫敏和紅敏兩種。前者是鎳陰極涂有銻和銫，適用波長范圍為200～625nm；后者陰極表面涂銀和氧化銫，適用波長范圍為625～1000nm。與光電池比較，它具有靈敏度高、光敏范圍廣、不易疲勞等優(yōu)點(diǎn)。

② 光電倍增管　光電倍增管是利用二次電子發(fā)射放大光電流的一種真空光敏器件。它由一個(gè)光電發(fā)射陰極、一個(gè)陽極以及若干級(jí)倍增極所組成。

當(dāng)陰極K受到光撞擊時(shí)，發(fā)出光電子，K釋放的一次光電子再撞擊倍增極，就可產(chǎn)生增加了若干倍的二次光電子，這些電子再與下一級(jí)倍增極撞擊，電子數(shù)依次倍增，經(jīng)過9～16極倍增，最后一次倍增極上產(chǎn)生的光電子可以比最初陰極放出的光電子多約106倍，最高可達(dá)109倍。最后倍增了的光電子射向陽極A形成電流。陽極電流與入射光強(qiáng)度及光電倍增管的增加成正比，改變光電倍增管的工作電壓，可改變其增益。光電流通過光電倍增管的負(fù)載電阻R，即可變成電壓信號(hào)，送入放大器進(jìn)一步放大。

（5）信號(hào)讀出裝置　早期的分光光度計(jì)多采用檢流計(jì)、微安表作為顯示裝置，直接讀出吸光度或透射比。近代的分光光度計(jì)則多采用數(shù)字電壓表等顯示，或者用X-Y記錄儀直接繪出吸收（或透射）曲線，并配有計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理平臺(tái)。

1.3.4.2　紫外-可見分光光度計(jì)的類型

紫外-可見分光光度計(jì)分為單波長和雙波長分光光度計(jì)兩類。光度計(jì)又分為單光束和雙光束分光光度計(jì)。

（1）單波長單光束分光光度計(jì)　單波長單光束分光光度計(jì)的基本結(jié)構(gòu)如圖1-31所示。

光源發(fā)出的混合光經(jīng)單色器分光，其獲得的單色光通過參比（或空白）吸收池后，照射在檢測(cè)器上轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并調(diào)節(jié)由讀出裝置顯示的吸光度為零或透射比為100%，然后將裝有被測(cè)試液的吸收池置于光路中，最后由讀出裝置顯示試液的吸光度值。這種分光光度計(jì)結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格低廉，操作方便，維修容易，適用于在給定波長處測(cè)量吸光度或透射比，一般不能作全波段光譜掃描，要求光源和檢測(cè)器具有很高的穩(wěn)定性。國產(chǎn)722型、751型、724型、英國SP500型以及Backman DU-8型等均屬于此類光度計(jì)。

由鎢鹵燈光源發(fā)出的混合光經(jīng)濾光片后，再經(jīng)聚光鏡至入射狹縫聚焦成像，然后通過平面反射鏡反射至準(zhǔn)直鏡，使之成為平行光后，被光柵色散，再經(jīng)準(zhǔn)直鏡聚焦于出射狹縫。調(diào)節(jié)波長調(diào)節(jié)器可獲得所需要的單色光，此單色光通過聚光鏡和吸收池后，照射在光電管上，所產(chǎn)生的電流經(jīng)放大后，由數(shù)字顯示器可直接讀出吸光度A或透射比T或濃度c。

（2）單波長雙光束分光光度計(jì)　其工作原理見圖1-34。經(jīng)單色器分光后經(jīng)反射鏡分解為強(qiáng)度相等的兩束光，一束通過參比池，另一束通過樣品池。光度計(jì)能自動(dòng)比較兩束光的強(qiáng)度，此比值即為試樣的透射比，經(jīng)對(duì)數(shù)變換將它轉(zhuǎn)換成吸光度并作為波長的函數(shù)記錄下來。雙光束分光光度計(jì)一般都能自動(dòng)記錄吸收光譜曲線，進(jìn)行快速全波段掃描。由于兩束光同時(shí)分別通過穩(wěn)定、檢測(cè)器靈敏度變化等所引起的誤差，特別適合于結(jié)構(gòu)分析。不過儀器較為復(fù)雜，價(jià)格也較高。

（3）雙波長分光光度計(jì)　其基本光路如圖1-35所示。由同一光源發(fā)出的光被分成兩束，分別經(jīng)過兩個(gè)單色器，得到兩束不同波長（λ1和λ2）的單色光，利用切光器使兩束光以一定的頻率交替照射同一吸收池，然后經(jīng)過光電倍增管和電子控制系統(tǒng)，最后由顯示器顯示出兩個(gè)波長處的吸光度差值，ΔA（ΔA=-）。

設(shè)波長為λ1和λ2的兩束單色光的強(qiáng)度相等，則有：

=bc；=bc

所以　　　　　　　　　ΔA=-=bc-bc　　（1-19）

可見，ΔA與吸光物質(zhì)的濃度成正比。這是用雙波長分光光度法進(jìn)行定量分析的理論依據(jù)。由于只用一個(gè)吸收池，而且以試液本身對(duì)某一波長的光的吸光度為參比，因此消除了因試液與參比液及兩個(gè)吸收池之間的差異所引起的測(cè)量誤差，從而提高了測(cè)量的準(zhǔn)確度。

通過光學(xué)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換，可使雙波長分光光度很方便地轉(zhuǎn)化為單波長工作方式。如果能在λ1和λ2處分別記錄吸光度隨時(shí)間變化的曲線，還能進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究。而且，測(cè)量時(shí)使用同一吸收池，不用空白溶液作參比，可消除參比池的不同和制備空白溶液等產(chǎn)生的誤差。此外，使用同一光源來獲得兩束單色光，減小了由光源電壓變化而產(chǎn)生的誤差。所以對(duì)于多組分混合物、渾濁試樣（如生物組織液）分析，以及存在背景干擾或共存組分吸收干擾的情況下，利用雙波長分光光度法，往往能提高方法的靈敏度和選擇性。

1.3.4.3　紫外-可見分光光度法的應(yīng)用

紫外-可見分光光度法不僅可以用來對(duì)物質(zhì)進(jìn)行定性分析及結(jié)構(gòu)分析，而且可以進(jìn)行定量分析及測(cè)定某些化合物的物理化學(xué)數(shù)據(jù)等，例如相對(duì)分子質(zhì)量、配合物的配位比及穩(wěn)定常數(shù)和解離常數(shù)等。

在有機(jī)化合物的定性鑒定和結(jié)構(gòu)分析中，由于紫外-可見光區(qū)的吸收光譜比較簡單，特征性不強(qiáng)，并且大多數(shù)簡單官能團(tuán)在近紫外光區(qū)只有微弱吸收或者無吸收，因此，該法的應(yīng)用也有一定的局限性。但它可用于鑒定共軛生色團(tuán)，以此推斷未知物的結(jié)構(gòu)骨架。在配合紅外光譜、核磁共振譜等進(jìn)行定性鑒定及結(jié)構(gòu)分析中，它仍不失為一種十分有用的輔助方法。

利用紫外-可見分光光度法確定未知不飽和化合物結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)骨架時(shí)，一般有兩種定性方法。

① 比較法（比較吸收曲線）　所謂比較法是在相同的測(cè)定條件下，比較未知物與已知標(biāo)準(zhǔn)物的吸收曲線，如果它們的吸收曲線完全相同，則可以認(rèn)為待測(cè)試樣與已知化合物有相同的生色團(tuán)。吸收曲線的形狀、吸收峰的數(shù)目以及最大吸收波長的位置和相應(yīng)的摩爾吸光系數(shù)，是進(jìn)行定性鑒定的依據(jù)。其中，最大吸收波長λmax及相應(yīng)的εmax是定性鑒定的主要參數(shù)。在進(jìn)行比較時(shí)，也可以借助于前人匯編的以實(shí)驗(yàn)結(jié)果為基礎(chǔ)的各種有機(jī)化合物的紫外-可見光譜標(biāo)準(zhǔn)譜圖或有關(guān)電子光譜數(shù)據(jù)表。

② 用經(jīng)驗(yàn)規(guī)則計(jì)算最大吸收波長，然后與實(shí)測(cè)值比較　當(dāng)采用物理和化學(xué)方法判斷某化合物的幾種可能結(jié)構(gòu)時(shí)，可用經(jīng)驗(yàn)規(guī)則計(jì)算最大吸收波長λmax并與實(shí)測(cè)值進(jìn)行比較，然后確認(rèn)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)。Woodward和Fieser總結(jié)了許多資料，對(duì)共軛分子的最大吸收波長提出了一些經(jīng)驗(yàn)規(guī)律，據(jù)此可對(duì)一些共軛分子的最大吸收波長值進(jìn)行計(jì)算，這對(duì)分子結(jié)構(gòu)的推斷是有參考價(jià)值的。

（1）結(jié)構(gòu)分析　采用紫外光譜法，還可以確定一些化合物的構(gòu)型和構(gòu)象。一般來說，順式異構(gòu)體的最大吸收波長λmax和摩爾吸光系數(shù)的都比反式異構(gòu)體小，因此有可能用紫外光譜法進(jìn)行區(qū)別。例如，在順式肉桂酸和反式肉桂酸中，順式的空間位阻大，苯環(huán)與側(cè)鏈雙鍵共平面性差，不易產(chǎn)生共軛；反式則空間位阻小，雙鍵與苯環(huán)在同一平面上，容易產(chǎn)生共振。因而，反式的最大吸收波長λmax（295nm）和摩爾吸光系數(shù)εmax（27000L·cm-1·mol-1）要大于順式的最大吸收波長λmax （280nm）和摩爾吸光系數(shù)εmax （13500L·cm-1·mol-1）。利用紫外光譜法，還可以測(cè)定某些化合物的互變異構(gòu)現(xiàn)象。一般來說，共軛體系的λmax和εmax要大于非共軛體系。例如，乙酰乙酸乙酯有酮式和烯醇式間的互變異構(gòu)。在極性溶劑中該化合物以酮式存在，吸收峰弱；在非極性溶劑（如正己烷）中該化合物以烯醇式為主，吸收峰較強(qiáng)。表1-8列出了一些有機(jī)化合物的互變異構(gòu)體的λmax（εmax）。

（2）定量分析　紫外-可見分光光度法是進(jìn)行定量分析的最有用的工具之一。它不僅可以對(duì)那些本身在紫外-可見光區(qū)有吸收的無機(jī)和有機(jī)化合物進(jìn)行定量分析，而且可利用許多試劑可與非吸收物質(zhì)反應(yīng)產(chǎn)生在紫外和可見光區(qū)有強(qiáng)烈吸收的產(chǎn)物，即“顯色反應(yīng)”，進(jìn)而對(duì)非吸收物質(zhì)進(jìn)行定量測(cè)定。該法靈敏度可達(dá)10-6～10-7mol·L-1，準(zhǔn)確度也較高，相對(duì)誤差為1%～3%。如果操作得當(dāng)，誤差往往可以更低；而且操作容易、簡單。

紫外-可見分光光度法定量分析的依據(jù)是Lambert-Beer定律，即物質(zhì)在一定波長處的吸光度與它的濃度呈線性關(guān)系。因此，通過測(cè)定溶液對(duì)一定波長入射光的吸光度，就可求出溶液中物質(zhì)濃度和含量。由于最大吸收波長λmax處的摩爾吸光系數(shù)εmax最大，所以通常都是測(cè)量λmax的吸光度，以獲得最大靈敏度。同時(shí)，吸收曲線在最大吸收波長處常常是平坦的，使所得數(shù)據(jù)能更好地符合Beer定律。

① 單組分定量分析

a.校正曲線法　這是實(shí)際工作中用得最多的一種方法。具體做法是：配制一系列不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，以不含被測(cè)組分的空白溶液為參比。在相同條件下測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度，繪制吸光度對(duì)濃度曲線，這種曲線就是校正曲線（calibration curve），又稱標(biāo)準(zhǔn)曲線（standard curve）。在相同條件下測(cè)定未知試樣的吸光度，從校正曲線上就可以找到與之對(duì)應(yīng)的未知試樣的濃度。當(dāng)測(cè)試樣品較多時(shí)，利用校正曲線法比較方便，而且誤差較小。

b.比較法　比較法是先配制與被測(cè)試液濃度相近的標(biāo)準(zhǔn)溶液，使標(biāo)準(zhǔn)溶液（cs）和被測(cè)試液（cx）在相同條件下顯色后，測(cè)其相應(yīng)的吸光度As和Ax，

根據(jù)Lambert-Beer定律有：

As=εbscs；Ax=εbxcx

兩式相比再整理得

cx=cs

這種方法比較簡便，但應(yīng)當(dāng)注意，只有當(dāng)cx與cs相近時(shí)，利用該式計(jì)算的結(jié)果才可靠，否則將有較大誤差。

② 多組分定量分析　根據(jù)吸光度具有加合性的特點(diǎn)，在同一試樣中可以測(cè)定兩個(gè)以上的組分。假設(shè)試樣中含有x和y兩種組分，在一定條件下將它們轉(zhuǎn)化為有色化合物，分別繪制其吸收光譜，會(huì)出現(xiàn)如圖1-36所示的三種情況。

a.圖1-36（a）的情況是光譜不重疊，或至少可能找到某一波長處x有吸收而y不吸收，在另一波長處，y吸收而x不吸收。則可分別在波長λ1和λ2時(shí)，測(cè)定組分x和y而相互不產(chǎn)生干擾，即測(cè)定方法與單組分相似。

b.圖1-36（b）的情況是光譜部分重疊，組分x對(duì)組分y的光度測(cè)定有干擾，但組分y對(duì)組分x無干擾，這時(shí)可以先在λ1處測(cè)量溶液的吸光度A1，并求得x組分的濃度。然后再在λ2處測(cè)量溶液的吸光度A2，根據(jù)吸光度的加合性原則，可列出下式：

A2=εx，2bcx+εy，2bcy　?。?-20）

式中，εx，2、εy，2分別為x和y在波長λ2時(shí)的摩爾吸光系數(shù)，可用純組分x和y的標(biāo)準(zhǔn)溶液在λ2波長處測(cè)得，由式（1-17）即可求得組分y的濃度cy。

c.圖1-36（c）的情況是吸收光譜相互重疊，表明兩組分彼此相互干擾?？烧页鰞蓚€(gè)波長，在該波長下，兩組分的吸光度差值ΔA較大。在波長為λ1和λ2分別測(cè)定吸光度A1和A2，由吸光度的加合性得聯(lián)立方程：

　?。?-21）

式中，εx，1、εy，1分別為x和y在波長λ1時(shí)的摩爾吸光系數(shù)；εx，2、εy，2分別為x和y在波長λ2時(shí)的摩爾吸光系數(shù)，它們可用x和y的標(biāo)準(zhǔn)溶液在兩波長處分別測(cè)得，解聯(lián)立方程可求出cx和cy值。

原則上對(duì)任何數(shù)目的組分都可以用此方法建立方程求解，在實(shí)際應(yīng)用中通常僅限于兩個(gè)或三個(gè)組分的體系。如能利用計(jì)算機(jī)解多元聯(lián)立方程，則不會(huì)受到這種限制。但隨著測(cè)量組分的增多，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的誤差也將增大。當(dāng)然對(duì)于多組分分析，還有導(dǎo)數(shù)分光光度法等多種分析方法。

③ 雙波長分光光度法　對(duì)于吸收光譜有重疊的單組分（顯色劑與有色配合物的吸收光譜重疊）或多組分（兩種性質(zhì)相近的組分所形成的有色配合物吸收光譜重疊）試樣、混濁試樣以及背景吸收較大的試樣，由于存在很強(qiáng)的散射和特征吸收，難以找到一個(gè)合適的參比溶液來抵消這種影響。利用雙波長分光光度法，使兩束不同波長的單色光以一定的時(shí)間間隔交替地照射同一吸收池，測(cè)量并記錄兩者吸光度的差值（原理如圖1-36所示）。這樣就可以從分析波長的信號(hào)中扣除來自參比波長的信號(hào)，消除上述各種干擾求得被測(cè)組分的含量。該法不僅簡化了分析手續(xù)，還能提高分析方法的靈敏度、選擇性及測(cè)量的精密度。因此，被廣泛用于環(huán)境試樣及生物試樣的分析。

a.單組分的測(cè)定　用雙波長分光光度法進(jìn)行定量分析，是以試液本身對(duì)第一波長的光的吸光度作為參比，這不僅避免了因試液與參比溶液或兩吸收池之間的差異所引起的誤差，而且還可以提高測(cè)定的靈敏度和選擇性。在進(jìn)行單組分的測(cè)定時(shí)，以配合物吸收峰作測(cè)量波長，參比波長可選擇：等吸收點(diǎn)；有色配合物吸收曲線下端的第一波長，顯色劑的吸收峰。

b.兩組分共存時(shí)的分別測(cè)定　當(dāng)兩種組分（或它們與試劑生成的有色物質(zhì)）的吸收光譜有重疊時(shí)，要測(cè)定其中一個(gè)組分就必須設(shè)法消除另一組分的光吸收。對(duì)于相互干擾的雙組分體系，它們的吸收光譜重疊，選擇參比波長和測(cè)定波長的條件是：待測(cè)組分在兩波長處的吸光度之差ΔA要足夠大，干擾組分在兩波長處的吸光度應(yīng)相等，即以等吸收點(diǎn)為參比波長和測(cè)定波長。這樣用雙波長法測(cè)得的吸光度差值與待測(cè)組分的濃度呈線性關(guān)系，而與干擾組分無關(guān)，從而消除了干擾。如圖1-37所示，M和N組分共存時(shí)，其吸收光譜相互重疊。要測(cè)定M組分，λ1、λ2、λ3為N組分的等吸收點(diǎn)，λ1和λ2處組分M具有較大的ΔA，因而可選λ2作為測(cè)量波長，λ1作為參比波長。

對(duì)于　　　　　λ1，A1=εM，1bcM+εN，1bcN

對(duì)于　　　　　λ2，A2=εM，2bcM+εN，2bcN

因?yàn)椤　　　　?εN，1=εN，2（等吸收點(diǎn)）

由雙波長光度計(jì)測(cè)得

ΔA=A2-A1=（εM，2-εM，1）bcM　?。?-22）

可見ΔA與cM成正比，而與cN無關(guān)，從而消除了組分N的干擾。同理，可另選兩波長測(cè)定N組分而M組分不干擾。

c.渾濁試液中組分的測(cè)定　渾濁試液中組分的測(cè)定在一般分光光度法必須使用相同濁度的參比溶液.但在實(shí)際中很難找到合適的參比溶液。雙波長光度法中，參比溶液不是另外的參比溶液，而是試液本身，它只需要用一個(gè)比色皿盛裝試液，用兩束不同波長的光照射試液時(shí)，兩束光都受到同樣的懸浮粒子的散射，當(dāng)λ1和λ2相距不大時(shí)，由同一試樣產(chǎn)生的散射可認(rèn)為大致相等，不影響吸光度差ΔA的值。一般選擇待測(cè)組分的最大吸收波長λmax為測(cè)量波長λ1，選擇與λ1相近而兩波長相差在40～60nm范圍內(nèi)且又有較大的ΔA值的波長（λ2）為參比波長。

1.3.5　紫外吸收光譜在高分子材料研究中的應(yīng)用

紫外光譜法是一種廣泛應(yīng)用的定量分析方法，也是對(duì)物質(zhì)進(jìn)行定性分析和結(jié)構(gòu)分析的一種手段。在高分子材料研究中，紫外光譜法常用來鑒別聚合物中的某些官能團(tuán)和添加劑，還可以檢測(cè)聚合反應(yīng)前后的變化，從而探討聚合反應(yīng)機(jī)理等。在解析紫外吸收譜圖時(shí)，可以從下面幾個(gè)方面加以判別。

① 從譜帶的分類、電子躍遷的方式來判別。注意吸收帶的波長范圍（真空紫外、近紫外、可見區(qū)域）、吸收系數(shù)以及是否有精細(xì)結(jié)構(gòu)等。

② 從溶劑極性大小引起譜帶移動(dòng)的方向判別。

③ 從溶液酸堿性的變化引起譜帶移動(dòng)的方向判別。

1.3.5.1　定性分析

由于高分子材料的紫外吸收峰通常只有2～3個(gè)，且峰形平緩，因此它的選擇性遠(yuǎn)不如紅外光譜。而且紫外光譜主要決定于分子中生色團(tuán)和助色團(tuán)的特性，而不是決定整個(gè)分子的特性，所以紫外吸收光譜用于定性分析不如紅外光譜重要和準(zhǔn)確。

同時(shí)，因?yàn)橹挥芯哂兄劓I和芳香共軛體系的高分子材料才有近紫外活性，所以紫外光譜能測(cè)定的高分子材料種類受到很大局限。已報(bào)道的某些高分子材料的紫外特性數(shù)據(jù)列于表1-9。

圖1-38是聚（苯基-二甲基）硅烷在環(huán)己烷溶劑中的紫外吸收光譜圖，這是高分子紫外光譜的典型例子。在作定性分析時(shí)，如果沒有相應(yīng)高分子材料的標(biāo)準(zhǔn)譜圖可供對(duì)照，也可以根據(jù)以下有機(jī)化合物中發(fā)色團(tuán)的出峰規(guī)律來分析，例如，一個(gè)化合物在220～800nm無明顯吸收，它可能是脂肪族碳?xì)浠衔铩?、腈、醇、醚、羧酸的二聚體、氯代烴和氟代烴，不含直鏈或環(huán)狀的共軛體系，沒有醛基、酮基、Br或I；如果在210～250nm具有強(qiáng)吸收帶[ε≈10000L·（mol·cm）-1]，可能是含有2個(gè)不飽和單位的共軛體系；如果類似的強(qiáng)吸收帶分別落在260nm，300nm或330nm左右，則可能相應(yīng)地具有3，4或5個(gè)不飽和單位的共軛體系；如果在260～300nm間存在中等吸收峰[ε≈200～1000L·（mol·cm）-1]并有精細(xì)結(jié)構(gòu)，則表示有苯環(huán)存在；在250～300nm有弱吸收峰[ε≈20～100L·（mol·cm）-1]，表示有羰基的存在；若化合物有顏色，則分子中所含共軛的生色團(tuán)和助色團(tuán)的總數(shù)將大于5。某些生色團(tuán)的紫外吸收特征列于表1-10。

盡管只有有限的特征官能團(tuán)能生色，紫外譜圖過于簡單而不利于定性，但利用紫外譜圖，容易將具有特征官能團(tuán)的高分子材料與不具有特征官能團(tuán)的高分子材料區(qū)別開來。比如聚二甲基硅氧烷（硅樹脂或硅橡膠）就易于與含有苯基的硅樹脂或硅橡膠區(qū)分：首先用堿溶液破壞這類含硅高分子材料，配成適當(dāng)濃度的溶液進(jìn)行測(cè)定，含有苯基的在紫外區(qū)有B吸收帶，不含苯基的則沒有吸收。

1.3.5.2　定量分析

紫外光譜法的吸收強(qiáng)度比紅外光譜法大得多，紅外的ε值很少超過103L·（mol·cm）-1，而紫外的ε值最高可達(dá)104～105L·（mol·cm）-1；紫外光譜法的靈敏度高（10-5～10-4mol·L-1），測(cè)量準(zhǔn)確度高于紅外光譜法；紫外光譜法的儀器也比較簡單，操作方便。所以紫外光譜法在定量分析上有優(yōu)勢(shì)。

紫外光譜法很適合研究共聚物的組成、聚合物濃度、微量物質(zhì)（單體個(gè)的雜質(zhì)、聚合物中的殘留單體或少量添加劑等）和聚合反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。下面以丁苯橡膠中共聚物的組成分析為例具體講解分析過程，經(jīng)實(shí)驗(yàn)，選定氯仿為溶劑，260nm為測(cè)定波長（含苯乙烯25%的丁苯共聚物在氯仿中的最大吸收波長是260nm，隨苯乙烯含量增加會(huì)向高波長偏移）。在氯仿溶液中，當(dāng)λ=260nm時(shí)，丁二烯吸收很弱，吸光系數(shù)是苯乙烯的1/50，可以忽略。但丁苯橡膠中的芳胺類防老劑的影響必須扣除。為此選定260nm和275nm兩個(gè)波長進(jìn)行測(cè)定，得到Δε=ε260～ε275，這樣就消除了防老化劑特征吸收的干擾。將聚苯乙烯和聚丁二烯兩種均聚物以不同比例混合，以氯仿為溶劑測(cè)得一系列已知苯乙烯含量所對(duì)應(yīng)的Δε值。作出工作曲線（見圖1-39）。只要測(cè)得未知物的Δε值就可從曲線上查出苯乙烯含量。

1.3.5.3　結(jié)構(gòu)分析

有規(guī)立構(gòu)的芳香族高分子有時(shí)會(huì)產(chǎn)生減色效應(yīng)。所謂減色是指紫外吸收強(qiáng)度降低，是由于鄰近發(fā)色基團(tuán)間色散相互作用的屏蔽效應(yīng)。紫外光照射在發(fā)色基團(tuán)而誘導(dǎo)了偶極，這處偶極作為很弱的振動(dòng)電磁場(chǎng)而為鄰近發(fā)色團(tuán)所感覺到，它們間的相互作用導(dǎo)致紫外吸收譜帶覆蓋，減少發(fā)色團(tuán)間距離或使發(fā)色基團(tuán)的偶極矩平行排列，而使紫外吸收減弱。這種情況常發(fā)生在有規(guī)立構(gòu)等比較有序的結(jié)構(gòu)中。

例如，芳香族偶氮化合物最顯著的性質(zhì)是它的順反異構(gòu)化。在對(duì)應(yīng)反式構(gòu)型吸收波長的光照下，偶氮基團(tuán)會(huì)從反式轉(zhuǎn)變?yōu)轫樖剑煌瑯?，順式?gòu)型也可以轉(zhuǎn)變?yōu)榉词綐?gòu)型。當(dāng)聚合物中引入偶氮基團(tuán)后，偶氮基團(tuán)的順反異構(gòu)化可以使聚合物的性質(zhì)如黏度、溶解性、力學(xué)性能等發(fā)生變化。圖1-40為一種含偶氮基團(tuán)的雙酚A聚芳酯，它具有與其他主鏈型偶氮聚合物相類似的光致異構(gòu)的特性。這可以從圖1-41的紫外光譜圖中看出。這是由于光照前后聚合物的構(gòu)型會(huì)發(fā)生可逆變化，從熱力學(xué)穩(wěn)定的E式構(gòu)型逐步向能量較高的Z式轉(zhuǎn)變，黑暗中則會(huì)慢慢恢復(fù)到E式構(gòu)型。

在共聚物分析中也應(yīng)注意到有類似的效應(yīng)，比如嵌段共聚物與無規(guī)共聚物相比就會(huì)因?yàn)檩^為有序而減色。

結(jié)晶可能使紫外光譜發(fā)生的變化是譜帶的位移和分裂。

總的來說，紫外光譜在高分子材料領(lǐng)域的應(yīng)用主要是定量分析，而定性和結(jié)構(gòu)分析還用得不很多。