第2章可見和紫外

吸光光度法2.1可見吸光光度法概述2.2光吸收的基本定律—朗伯-比耳定律2.3可見分光光度計簡介2.4分析方法的建立2.5可見吸光光度法的應用1諾貝爾學術資源網紫外可見吸光光度法共65頁，您現在瀏覽的是第1頁!2諾貝爾學術資源網紫外可見吸光光度法共65頁，您現在瀏覽的是第2頁!

2.1可見吸光光度法概述吸光光度法：基于物質對光的選性吸收的分析方法比色法可見分光光度法紫外分光光度法其他3諾貝爾學術資源網紫外可見吸光光度法共65頁，您現在瀏覽的是第3頁!2.1.1可見吸光光度法的特點：(1)靈敏度高，適用于微量組分的測定。通常所測試液的濃度下限達10-5~10-6mol·L-1。(2)準確度高微量組分的測定相對誤差約為1%~5%。(3)操作簡單快速，價格便宜。(4)應用廣泛，幾乎所有的無機物質和許多有機物質的微量成分都能用此法進行測定。

4諾貝爾學術資源網紫外可見吸光光度法共65頁，您現在瀏覽的是第4頁!(2)光具有能量，能量是量子化的。

E=E2-

E1=h

選擇性吸收：分子結構的復雜性使其對不同波長光的吸收程度不同（E不同）。（3）計算吸收1ev能量的波長。（4）電磁波的分區(qū)。可見光區(qū)-人的眼睛能感覺到的光（380-780nm).5諾貝爾學術資源網紫外可見吸光光度法共65頁，您現在瀏覽的是第5頁!說明：1、可見光區(qū)是分子吸收多種能級躍遷的疊加：（1）電子能級（2）振動能級（3）轉動能級2、電子能級的躍遷是帶狀光譜。3、分子的多種能級躍遷是范圍較寬的″帶狀光譜?。與分子的電子結構有關。6諾貝爾學術資源網紫外可見吸光光度法共65頁，您現在瀏覽的是第6頁!2.1.4吸收曲線：物質對不同波長光的吸收特性的曲線。（1）同一種物質對不同波長光的吸光度不同。吸光度最大處對應的波長稱為最大吸收波長λmax。圖2-2不同物質的吸收曲線7諾貝爾學術資源網紫外可見吸光光度法共65頁，您現在瀏覽的是第7頁!（3）吸收曲線可以提供物質的結構信息，是物質的重要的基本特性之一，并作為物質定性分析的重要依據之一。

8諾貝爾學術資源網紫外可見吸光光度法共65頁，您現在瀏覽的是第8頁!式中A：吸光度；描述溶液對光的吸收程度；

b：液層厚度(光程長度)，通常以cm為單位；

c：溶液的摩爾濃度，單位mol·L-１；

：摩爾吸收系數，單位L·mol-１·cm-１；：入射光強度；2.2.3朗伯—比耳定律：透過光強度；9諾貝爾學術資源網紫外可見吸光光度法共65頁，您現在瀏覽的是第9頁!

（1）物質的吸光能力的度量

max越大表明該物質的吸光能力越強，用光度法測定該物質的靈敏度越高。

>105：超高靈敏；

=(6～10）×104：高靈敏；

=104～103：中等靈敏；

<103：不靈敏。（2）摩爾吸收系數在數值上等于濃度為1mol·L-1、液層厚度為1cm時該溶液在某一波長下的吸光度。（例題1：p6）

摩爾吸收系數ε的討論10諾貝爾學術資源網紫外可見吸光光度法共65頁，您現在瀏覽的是第10頁!(1)吸光度A與透射比T的關系是吸光光度法的理論基礎和定量測定的依據。

(2)吸光度具有加和性。11諾貝爾學術資源網紫外可見吸光光度法共65頁，您現在瀏覽的是第11頁!2.3可見分光光度計簡介

基本組成光源單色器樣品室檢測器顯示（動畫）12諾貝爾學術資源網紫外可見吸光光度法共65頁，您現在瀏覽的是第12頁!分光光度計13諾貝爾學術資源網紫外可見吸光光度法共65頁，您現在瀏覽的是第13頁!2.3.1可見分光光度計的主要部件和結構

1.光源在整個紫外光區(qū)或可見光譜區(qū)可以發(fā)射連續(xù)光譜，具有足夠的輻射強度、較好的穩(wěn)定性、較長的使用壽命。

可見光區(qū)：鎢燈作為光源，其輻射波長范圍在320～2500nm。碘鎢燈、激光光源14諾貝爾學術資源網紫外可見吸光光度法共65頁，您現在瀏覽的是第14頁!15諾貝爾學術資源網紫外可見吸光光度法共65頁，您現在瀏覽的是第15頁!實際上理想的100%的單色光是不可能達到的，只能獲得的是具有一定“純度”的單色光，即該“單色光具有一定的有效帶寬。有效帶寬越小，分析的靈敏度越高、選擇性越好、分析物濃度與光學響應信號的線性相關性也越好。

16諾貝爾學術資源網紫外可見吸光光度法共65頁，您現在瀏覽的是第16頁!4.檢測系統光電檢測器:將光強度轉換成電流來進行測量。要求：對測定波長范圍內的光有快速、靈敏的響應，產生的光電流應與照射于檢測器上的光強度成正比。光電檢測器

有光電池、光電管、光電倍增管等。17諾貝爾學術資源網紫外可見吸光光度法共65頁，您現在瀏覽的是第17頁!(2)光電二極管陣列電容器再次充電的電量與每個二極管檢測到的光子數目成正比，而光子數又與光強成正比。通過測量整個波長范圍內光強的變化就可得到吸收光譜。電容器充電電容器放電光照射再次充電測量周期18諾貝爾學術資源網紫外可見吸光光度法共65頁，您現在瀏覽的是第18頁!有關朗伯—比耳定律的計算：討論例題2-6。19諾貝爾學術資源網紫外可見吸光光度法共65頁，您現在瀏覽的是第19頁!2.4.3顯色劑無機顯色劑：硫氰酸鹽、鉬酸銨等。有機顯色劑：種類繁多、應用廣泛。偶氮類顯色劑：性質穩(wěn)定、顯色反應靈敏度高、選擇性好、對比度大，應用最廣泛。例偶氮胂III、PAR等。三苯甲烷類：鉻天青S、二甲酚橙等20諾貝爾學術資源網紫外可見吸光光度法共65頁，您現在瀏覽的是第20頁!2.配位顯色反應當金屬離子與有機顯色劑形成配合物時，通常會發(fā)生電荷轉移躍遷，產生很強的紫外—可見吸收光譜3.氧化還原顯色反應某些元素的氧化態(tài)，如Mn（Ⅶ）、Cr（Ⅵ）在紫外或可見光區(qū)能強烈吸收，可利用氧化還原反應對待測離子進行顯色后測定。

21諾貝爾學術資源網紫外可見吸光光度法共65頁，您現在瀏覽的是第21頁!2.反應體系的酸度在相同實驗條件下，分別測定不同pH值條件下顯色溶液的吸光度。選擇曲線中吸光度較大且恒定的平坦區(qū)所對應的pH范圍。反應體系的酸度是顯色反應最重要的條件。

22諾貝爾學術資源網紫外可見吸光光度法共65頁，您現在瀏覽的是第22頁!2.4.4干擾的消除

光度分析中，共存離子如本身有顏色，或與顯色劑作用生成有色化合物，都將干擾測定。（1）加入配位掩蔽劑或氧化還原掩蔽劑使干擾離子生成無色配合物或無色離子。（如何消除Fe（Ⅲ）離子的干擾？）23諾貝爾學術資源網紫外可見吸光光度法共65頁，您現在瀏覽的是第23頁!2.4.5吸光度測量條件的選擇1.選擇適當的入射波長

一般應該選擇λmax為入射光波長。如果λmax處有共存組分干擾時，則應考慮選擇靈敏度稍低但能避免干擾的入射光波長。

24諾貝爾學術資源網紫外可見吸光光度法共65頁，您現在瀏覽的是第24頁!2.參比溶液的選擇為什么需要使用參比溶液？測得的的吸光度真正反映待測溶液吸光強度。25諾貝爾學術資源網紫外可見吸光光度法共65頁，您現在瀏覽的是第25頁!

⑶若待測試液在測定波長處有吸收，而顯色劑等無吸收，則可用“試樣空白”(不加顯色劑)作參比溶液；⑷若顯色劑、試液中其他組分在測量波長處有吸收,則可在試液中加入適當掩蔽劑將待測組分掩蔽后再加顯色劑，作為參比溶液。（例題9）26諾貝爾學術資源網紫外可見吸光光度法共65頁，您現在瀏覽的是第26頁!Δc/c不僅與儀器的透射比誤差ΔT有關，而且與其透射比讀數T的值也有關。是否存在最佳讀數范圍？何值時誤差最??？27諾貝爾學術資源網紫外可見吸光光度法共65頁，您現在瀏覽的是第27頁!2.5可見吸光光度法的應用2.5.2普通分光光度法1.單組分的測定

A-c標準曲線法定量測定。28諾貝爾學術資源網紫外可見吸光光度法共65頁，您現在瀏覽的是第28頁!2.2.5偏離比耳定律的原因1.現象

標準曲線法測定未知溶液的濃度時，發(fā)現：標準曲線常發(fā)生彎曲（尤其當溶液濃度較高時），這種現象稱為對朗伯—比耳定律的偏離。2.引起偏離的因素（兩大類）（1）物理性因素，即儀器的非理想引起的；（2）化學性因素。29諾貝爾學術資源網紫外可見吸光光度法共65頁，您現在瀏覽的是第29頁!化學性因素：(1)朗伯—比耳定律的假定：所有的吸光質點之間不發(fā)生相互作用；僅在稀溶液(c<10-2mol·L-1)時才基本符合。當溶液濃度c>10-2mol·L-1時，吸光質點間可能發(fā)生締合等相互作用，直接影響了對光的吸收，引起負偏離。故：朗伯—比耳定律只適用于稀溶液。

30諾貝爾學術資源網紫外可見吸光光度法共65頁，您現在瀏覽的是第30頁!2.多組分的同時測定

⑴各組分的吸收曲線不重疊⑵各組分的吸收曲線互有重疊31諾貝爾學術資源網紫外可見吸光光度法共65頁，您現在瀏覽的是第31頁!2.5.1高含量組分的測定──示差法設：待測溶液濃度為cx，標準溶液濃度為cs(cs<cx)。則：Ax=κbcx

As=κbcs

Ar=ΔＡ=Ａx－Ａs=κb(cx－cs）=κbΔc繪制Ar~Δc工作曲線，再根據cx=cs+Δc計算試樣濃度。32諾貝爾學術資源網紫外可見吸光光度法共65頁，您現在瀏覽的是第32頁!示差法為什么能較準確地測定高濃度組分呢？普通光度法:cs:Ts=10%，cx:Tx=5%，示差法:cs:Ts=100%，cx:Tr=50%，透射比讀數標尺擴大了十倍。讀數落入適宜讀數范圍內，提高了測量的準確度。（例題13-14：教材p3912、13）33諾貝爾學術資源網紫外可見吸光光度法共65頁，您現在瀏覽的是第33頁!4.什么是吸收光譜曲線？什么是標準曲線？它們有何實際意義？利用標準曲線進行定量分析時可否使用透射比T和濃度c為坐標？5.當研究一種新的顯色劑時，必須作哪些實驗條件的研究？為什么？6.分光光度計有哪些主要部件？它們各起什么作用？34諾貝爾學術資源網紫外可見吸光光度法共65頁，您現在瀏覽的是第34頁!2.1.2光的基本性質(1)光是一種電磁輻射。M+熱M+熒光或磷光M+h

M*基態(tài)激發(fā)態(tài)E1（△E）E235諾貝爾學術資源網紫外可見吸光光度法共65頁，您現在瀏覽的是第35頁!量子化特征能級的躍遷使物質對光產生選擇性吸收36諾貝爾學術資源網紫外可見吸光光度法共65頁，您現在瀏覽的是第36頁!2.1.3

物質對光的選擇性吸收

表2-2物質顏色與吸收光顏色的互補關系37諾貝爾學術資源網紫外可見吸光光度法共65頁，您現在瀏覽的是第37頁!（2）對于不同物質，它們的吸收曲線形狀和λmax則不同。（3）不同濃度的同一種物質，其吸收曲線形狀相似λmax不變。（動畫）圖2-3不同濃度的吸收曲線討論：濃度與吸收的關系。38諾貝爾學術資源網紫外可見吸光光度法共65頁，您現在瀏覽的是第38頁!2.2光的吸收基本定律

─朗伯-比耳（Larnbert-Beer）定律2.2.1.朗伯定律吸光度與液層厚度

2.2.2比耳定律吸光度與物質濃度

符號說明：39諾貝爾學術資源網紫外可見吸光光度法共65頁，您現在瀏覽的是第39頁!或:A==abc

c：溶液的濃度，單位g·L-１

a：吸收系數，單位L·g-１·cm-１

a與的關系為：=M

a

（M為摩爾質量）40諾貝爾學術資源網紫外可見吸光光度法共65頁，您現在瀏覽的是第40頁!透光度T:描述入射光透過溶液的程度.

T=I

/I0吸光度A與透射比T的關系:透射比T（透光度、百分透光度）：吸光度A與濃度C是線性關系。41諾貝爾學術資源網紫外可見吸光光度法共65頁，您現在瀏覽的是第41頁!朗伯—比耳定律的相關符號：42諾貝爾學術資源網紫外可見吸光光度法共65頁，您現在瀏覽的是第42頁!2.3可見分光光度計簡介1.分光光度計43諾貝爾學術資源網紫外可見吸光光度法共65頁，您現在瀏覽的是第43頁!44諾貝爾學術資源網紫外可見吸光光度法共65頁，您現在瀏覽的是第44頁!2.單色器將光源發(fā)射的復合光分解成單色光并可從中選出一任意波長單色光的光學系統。45諾貝爾學術資源網紫外可見吸光光度法共65頁，您現在瀏覽的是第45頁!②準光裝置：透鏡或返射鏡使入射光成為平行光束；③色散元件：棱鏡或光柵,將復合光分解為依波長順序排列的光譜，形成單色光;①入射狹縫：光源的光由此進入單色器；46諾貝爾學術資源網紫外可見吸光光度法共65頁，您現在瀏覽的是第46頁!3.樣品室-樣品室放置各種類型的吸收池（比色皿）和相應的池架附件。吸收池主要有石英池和玻璃池兩種。在紫外區(qū)須采用石英池，可見區(qū)一般用玻璃池。吸收池47諾貝爾學術資源網紫外可見吸光光度法共65頁，您現在瀏覽的是第47頁!(1)光電管48諾貝爾學術資源網紫外可見吸光光度法共65頁，您現在瀏覽的是第48頁!優(yōu)點：光電流直接正比于輻射能；使用方便、便于攜帶（耐用、成本低）；缺點：電阻小，電流不易放大；響應較慢。只在高強度輻射區(qū)較靈敏；長時間使用后，有“疲勞”(fatigue)現象。(1)光電池49諾貝爾學術資源網紫外可見吸光光度法共65頁，您現在瀏覽的是第49頁!

2.4分析方法的建立2.4.1顯色反應的選擇1.選擇顯色反應時，應考慮的因素顯色反應的靈敏度高、選擇性高、生成物穩(wěn)定、顯色劑在測定波長處無明顯吸收，兩種有色物最大吸收波長之差：“對比度”，要求△>60nm。50諾貝爾學術資源網紫外可見吸光光度法共65頁，您現在瀏覽的是第50頁!51諾貝爾學術資源網紫外可見吸光光度法共65頁，您現在瀏覽的是第51頁!2.4.2顯色反應條件的選擇1.顯色劑用量吸光度A與顯色劑用量cR的關系會出現如圖所示的幾種情況。選擇曲線變化平坦處。52諾貝爾學術資源網紫外可見吸光光度法共65頁，您現在瀏覽的是第52頁!3.顯色時間與溫度4.溶劑：適當的溶劑可使吸光度顯著增大。（例題7-8）53諾貝爾學術資源網紫外可見吸光光度法共65頁，您現在瀏覽的是第53頁!(2）選擇適當的顯色條件以避免干擾。例用磺基水楊酸測定Fe（Ⅲ）離子時,Cu（Ⅱ）與試劑形成黃色絡合物,干擾測定，但如控制pH在2.5左右Cu（Ⅱ）則不與試劑反應。（3）分離干擾離子.54諾貝爾學術資源網紫外可見吸光光度法共65頁，您現在瀏覽的是第54頁!如圖選500nm波長測定，A的靈敏度雖有所下降，但消除了B的干擾，提高了測定的準確度和選擇性55諾貝爾學術資源網紫外可見吸光光度法共65頁，您現在瀏覽的是第55頁!選擇參比溶液所遵循的一般原則：⑴若僅待測組分與顯色劑反應產物在測定波長處有吸收，其他所加試劑均無吸收，用純溶劑（水)作參比溶液；⑵若顯色劑或其他所加試劑在測定波長處略有吸收,而試液本身無吸收，用“試劑空白”(不加試樣溶液)作參比溶液；56諾貝爾學術資源網紫外可見吸光光度法共65頁，您現在瀏覽的是第56頁!3.吸光度讀數范圍的選擇不同的透射比讀數，產生的誤差大小不同：將－lgT=κbc微分：

兩式相除得：57諾貝爾學術資源網紫外可見吸光光度法共65頁，您現在瀏覽的是第57頁!最佳讀數范圍與最佳值:設：ΔT=1%，Δc/c~T關系曲線T在20%～65%之間時,濃度相對誤差較小,為最佳讀數范圍。濃度相對誤差最小時的透射比Tmin為：

Tmin＝36.8%,Amin＝0.434通過改變吸收池厚度或待測液濃度，使吸光度讀數處在適宜范圍。普通分光光度法不適于高含量或極低含量物質的測定。例題10：教材p3914題58諾貝爾學術資源網紫外可見吸光光度法共65頁，您現在瀏覽的是第58頁!標準曲線的制作具體方法為:在選擇的實驗條件下分別測量一系列不同含量的標準溶液的吸光度，以標準溶液中待測組分的含量為橫坐標，吸光度為縱坐標作圖，得到一條通過原點的直線，稱為標準曲線，此時測量待測溶液的吸光度，在標準曲線上就可以查到與之相對應的被測物質的含量。59