薬剤師国家試験出題項目

紫外可視吸光度測定法

紫外可視吸光度測定法は、試料溶液による光の吸収を利用した分析法であり、物質の確認、純度試験、定量に用いられる。本法では、電磁波として紫外線(波長:約200〜380 nm)と可視光線(波長:約380〜800 nm)が用いられる。
本法において、試料に対して、照射する光の波長を変化させると、それに伴い吸光度に変化が認められることから、照射する光の波長に対して、吸光度をプロットすると、吸収スペクトル(別名:電子スペクトル)が得られる。

吸収スペクトルの形は物質固有であるため、それにより物質の確認ができる。また、吸収スペクトル中には、吸光度が最大となる波長(吸収極大波長:λmax)があり、その波長における吸光度の値より定量することができる。

 測定の原理

 光が試料溶液を通過するとき、入射光の強さをI0、透過光の強さをIとすると、それぞれの値より透過度t、透過率T、吸光度Aを以下の式より求めることができる。

<ランベルト・ベールの法則>
 希薄溶液において、吸光度Aと層長l、濃度cの間には、ランベルト・ベールの法則(吸光度Aは、層長l、濃度cに比例する)が成立する。

A=acl   (a:比例定数)

通常の測定は、層長lが一定条件で行われるため、ランベルト・ベールの法則より吸光度Aから濃度cを求めることができる。上記の式におけるa(比例定数)は、物質に固有の値であるモル吸光係数εや比吸光度E1cm1%であり、それぞれについては、下記の式で表される。

また、モル吸光係数εと比吸光度 の間には、「ME1cm1% =10ε(M:分子量)」の関係が成立し、比吸光度 からモル吸光係数を算出することができる。

2 分子の構造と紫外可視光の吸収

 分子内には、σ電子、π電子、n電子(非共有電子対)が存在し、それぞれが光を吸収し、上位の空軌道に励起される際、σ→σ遷移、π→π遷移、n→π遷移が認められる。σ→σ遷移は、遠紫外領域(波長:10〜200 nm)の光の吸収により誘発され、π→π遷移、n→π遷移は、紫外可視領域(波長:200〜800 nm)の光の吸収により誘発される。π→π遷移、n→π遷移は、主に多重結合を有する有機化合物にみられることから、紫外可視吸光度測定法では、多重結合を有する化合物の確認および定量に用いられる。

多重結合のうち、C=C、C=N、C=O、N=N、N=Oなどは発色団といわれ、非共有電子対を有する−OH、−NH2などは助色団といわれる。発色団と助色団が結合すると共役系が長くなるため、吸収スペクトルの極大波長が長波長側に移動(レッドシフト)する。このようにレッドシフトさせる効果を深色効果といい、逆に、ブルーシフトさせる効果を浅色効果という。また、モル吸光係数が増加することを濃色効果、減少することを淡色効果という。

3 測定装置

 紫外可視吸光度測定法では、吸光度の測定に紫外可視分光光度計が用いられる。紫外可視分光光度計は、光源、分光部、試料部、測光部、記録部から構成されている。

 

 

◇関連問題◇
第86回問26、第96回問33、第97回問5、第100回問96

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