紫外可視吸光度測定法

2020年4月11日

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：λ_max）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。

１　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E^1cm_1％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、「ME^1cm_1％＝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。