紫外可見分光光度法課詳解演示文稿現(xiàn)在是1頁\一共有51頁\編輯于星期二1（優(yōu)選）紫外可見分光光度法課現(xiàn)在是2頁\一共有51頁\編輯于星期二2可見吸收光譜：電子躍遷光譜，吸收光波長范圍400750nm，主要用于有色物質(zhì)的定量分析。二、吸光光度法的特點：（1）靈敏度高；（2）準確度高；（3）操作簡便快速；（4）應(yīng)用廣泛。現(xiàn)在是3頁\一共有51頁\編輯于星期二3三、光的基本性質(zhì)

光是一種電磁波，具有波粒二象性。光的波動性可用波長、頻率、光速c、波數(shù)（cm-1）等參數(shù)來描述：

=c；波數(shù)=1/=/c光是由光子流組成，光子的能量：

E=h=hc/

（Planck常數(shù)：h=6.626×10-34J×S)光的波長越短（頻率越高），其能量越大。白光(太陽光)：由各種單色光組成的復(fù)合光

單色光：單波長的光(由具有相同能量的光子組成)

可見光區(qū)：400-750nm

紫外光區(qū)：近紫外區(qū)200-400nm遠紫外區(qū)10-200nm（真空紫外區(qū)）現(xiàn)在是4頁\一共有51頁\編輯于星期二4四、物質(zhì)的顏色

物質(zhì)的顏色是由于物質(zhì)對不同波長的光具有選擇性吸收而產(chǎn)生的。表1-1物質(zhì)的顏色與吸收光顏色的互補關(guān)系現(xiàn)在是5頁\一共有51頁\編輯于星期二5五、物質(zhì)對光的選擇性吸收及吸收曲線M+

h

M*M+熱M+熒光或磷光基態(tài)激發(fā)態(tài)E1（△E）E2E=E2-

E1=h

量子化；選擇性吸收;分子結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性使其對不同波長光的吸收程度不同；用不同波長的單色光照射，測吸光度—

吸收曲線與最大吸收波長

max；現(xiàn)在是6頁\一共有51頁\編輯于星期二6六、光吸收曲線

用不同波長的單色光照射某一物質(zhì)測定吸光度，以波長為橫坐標，以吸光度為縱坐標，繪制曲線，描述物質(zhì)對不同波長光的吸收能力。圖1-1吸收曲線現(xiàn)在是7頁\一共有51頁\編輯于星期二7吸收曲線的討論：（1）同一種物質(zhì)對不同波長光的吸光度不同。吸光度最大處對應(yīng)的波長稱為最大吸收波長λmax（2）不同濃度的同一種物質(zhì)，其吸收曲線形狀相似λmax不變。而對于不同物質(zhì)，它們的吸收曲線形狀和λmax則不同。（3）吸收曲線可以提供物質(zhì)的結(jié)構(gòu)信息，并作為物質(zhì)定性分析的依據(jù)之一?，F(xiàn)在是8頁\一共有51頁\編輯于星期二8

（4）不同濃度的同一種物質(zhì)，在某一定波長下吸光度A有差異，在λmax處吸光度A的差異最大。此特性可作為物質(zhì)定量分析的依據(jù)。（5）在λmax處吸光度隨濃度變化的幅度最大，所以測定最靈敏。吸收曲線是定量分析中選擇入射光波長的重要依據(jù)?，F(xiàn)在是9頁\一共有51頁\編輯于星期二9

七、光吸收的基本定律1.朗伯—比耳定律

布格(Bouguer)和朗伯(Lambert)先后于1729年和1760年闡明了光的吸收程度和吸收層厚度的關(guān)系。A∝b

1852年比耳(Beer)又提出了光的吸收程度和吸收物濃度之間也具有類似的關(guān)系。A∝c二者的結(jié)合稱為朗伯—比耳定律，其數(shù)學(xué)表達式為：現(xiàn)在是10頁\一共有51頁\編輯于星期二10朗伯-比耳定律的數(shù)學(xué)表達式為：

A＝lg（I0/I)=εbc

或:A＝lg（I0/I)=abc

式中A：吸光度；I0

：入射光強度；I：透射光強度；

b：液層厚度(光程長度)，通常以cm為單位；ε：摩爾吸光系數(shù)，單位L·mol-1·cm-1；溶液的濃度c單位mol·L-1；a：吸光系數(shù)，單位L·g-1·cm-1；

溶液的濃度c單位g·L-1。

現(xiàn)在是11頁\一共有51頁\編輯于星期二11

ε與a的關(guān)系為：

ε=Ma（M為物質(zhì)的摩爾質(zhì)量）摩爾吸光系數(shù)ε(L·mol-1·cm-1)在數(shù)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。吸光系數(shù)a(L·g-1·cm-1)相當(dāng)于濃度為1g·L-1，液層厚度為1cm時該溶液在某一波長下的吸光度?，F(xiàn)在是12頁\一共有51頁\編輯于星期二12吸光度A描述溶液對光的吸收程度：

A＝lg（I0/I)透過度T描述入射光透過溶液的程度:

T=It/I0吸光度A與透光度T的關(guān)系:

A＝－lgT

A、T、c三者的關(guān)系如右圖所示。吸光度A具有加和性：A總=A1+A2A1、A2分別為兩種吸光物質(zhì)的吸光度。ATATC圖8-3A，T，C關(guān)系曲線現(xiàn)在是13頁\一共有51頁\編輯于星期二13

朗伯-比耳定律的物理意義：當(dāng)平行單色光通過單一均勻的、非散射的吸光物質(zhì)溶液時,溶液的吸光度與溶液濃度和液層厚度的乘積成正比。朗伯-比耳定律是吸光光度法的理論基礎(chǔ)和定量測定的依據(jù)。廣泛地應(yīng)用于紫外光、可見光、紅外光區(qū)的吸收測量，也適用于原子吸收測量?，F(xiàn)在是14頁\一共有51頁\編輯于星期二142.摩爾吸光系數(shù)ε的討論（1）吸收物質(zhì)在一定波長和溶劑條件下的特征常數(shù)；（2）不隨濃度c和光程長度b的改變而改變。在溫度和波長等條件一定時，ε僅與吸收物質(zhì)本身的性質(zhì)有關(guān)，與待測物濃度無關(guān)；（3）可作為定性鑒定的參數(shù)；（4）同一吸收物質(zhì)在不同波長下的ε值是不同的。在最大吸收波長λmax處的摩爾吸光系數(shù)，常以εmax表示。εmax表明了該吸收物質(zhì)最大限度的吸光能力，也反映了光度法測定該物質(zhì)可能達到的最大靈敏度。

現(xiàn)在是15頁\一共有51頁\編輯于星期二15（5）εmax越大表明該物質(zhì)的吸光能力越強，用光度法測定該物質(zhì)的靈敏度越高。

ε>105：超高靈敏；ε=(6～10）×104：高靈敏；

ε=(2～6）×104：中等靈敏；

ε<2×104：不靈敏。（6）ε在數(shù)值上等于濃度為1mol/L、液層厚度為1cm時該溶液在某一波長下的吸光度。

現(xiàn)在是16頁\一共有51頁\編輯于星期二163.偏離朗伯—比耳定律的原因

標準曲線法測定未知溶液的濃度時，發(fā)現(xiàn)：標準曲線常發(fā)生彎曲（尤其當(dāng)溶液濃度較高時），這種現(xiàn)象稱為對朗伯—比耳定律的偏離。引起這種偏離的因素（兩大類）：（1）物理性因素，即儀器的非理想引起的；（2）化學(xué)性因素。

現(xiàn)在是17頁\一共有51頁\編輯于星期二17（1）物理性因素難以獲得真正的純單色光。

朗伯—比耳定律的前提條件之一是入射光為單色光。分光光度計只能獲得近乎單色的狹窄光帶。復(fù)合光可導(dǎo)致對朗伯—比耳定律的正或負偏離。非單色光、雜散光、非平行入射光都會引起對朗伯—比耳定律的偏離，最主要的是非單色光作為入射光引起的偏離。

圖8-4-1工作曲線現(xiàn)在是18頁\一共有51頁\編輯于星期二18

｜Δε｜很小時，則可近似認為是單色光。為克服非單色光引起的偏離，首先應(yīng)選擇比較好的單色器。此外還應(yīng)將入射光波長選定在待測物質(zhì)的最大吸收波長且吸收曲線較平坦處。(2)化學(xué)性因素朗伯-比耳定律假定：所有的吸光質(zhì)點之間不發(fā)生相互作用，實驗證明，這種假定只有在稀溶液時才基本符合。

現(xiàn)在是19頁\一共有51頁\編輯于星期二19

當(dāng)溶液濃度c>10-2mol·L-1時，吸光質(zhì)點間可能發(fā)生締合等相互作用，直接影響了對光的吸收。朗伯-比耳定律只適用于稀溶液。溶液中存在著離解、聚合、互變異構(gòu)、配合物的形成等化學(xué)平衡時，使吸光質(zhì)點的濃度發(fā)生變化，影響吸光度。(3)工作曲線不過原點存在系統(tǒng)誤差：吸收池不完全一樣；參比溶液選擇不當(dāng)?shù)?。圖8-4-2工作曲線現(xiàn)在是20頁\一共有51頁\編輯于星期二20

§1-2紫外可見分光光度計

一、主要部件光源單色器樣品室檢測器顯示

現(xiàn)在是21頁\一共有51頁\編輯于星期二211．光源：2．單色器：包括狹縫、準直鏡、色散元件棱鏡——對不同波長的光折射率不同色散元件分出光波長不等距光柵——衍射和干涉分出光波長等距鎢燈或鹵鎢燈——可見光源350~1000nm氫燈或氘燈——紫外光源200~360nm現(xiàn)在是22頁\一共有51頁\編輯于星期二22續(xù)前3．吸收池：玻璃——能吸收UV光，僅適用于可見光區(qū)石英——不能吸收紫外光，適用于紫外和可見光區(qū)要求：匹配性（對光的吸收和反射應(yīng)一致）4．檢測器：將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕难b置5．記錄裝置：訊號處理和顯示系統(tǒng)光電池光電管光電倍增管二極管陣列檢測器現(xiàn)在是23頁\一共有51頁\編輯于星期二23類型：

1．單光束分光光度計：特點：使用時來回拉動吸收池→移動誤差對光源要求高比色池配對現(xiàn)在是24頁\一共有51頁\編輯于星期二24續(xù)前2．雙光束分光光度計：

特點：不用拉動吸收池，可以減小移動誤差對光源要求不高可以自動掃描吸收光譜現(xiàn)在是25頁\一共有51頁\編輯于星期二25續(xù)前3．雙波長分光光度計特點：利用吸光度差值定量消除干擾和吸收池不匹配引起的誤差現(xiàn)在是26頁\一共有51頁\編輯于星期二26現(xiàn)在是27頁\一共有51頁\編輯于星期二27

§1-3顯色反應(yīng)及顯色條件的選擇一、顯色反應(yīng)的選擇

選擇顯色劑選擇顯色反應(yīng)時應(yīng)考慮的因素：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，與有色物最大吸收波長之差（對比度），應(yīng)滿足>60nm。常用配位顯色反應(yīng)或氧化還原顯色反應(yīng)對待測離子進行顯色后測定。例如：鋼中微量錳的測定，Mn2＋不能直接進行光度測定，可將其氧化成紫紅色的Mn(Ⅶ)，在525nm處

現(xiàn)在是28頁\一共有51頁\編輯于星期二28二、顯色條件的選擇1.顯色劑用量：吸光度A與顯色劑用量cR的關(guān)系曲線如圖12-8所示。選擇曲線變化平坦處作為顯色條件。2.溶液的pH值在相同實驗條件下，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(yīng)的pH范圍。3.顯色時間與溫度顯色反應(yīng)一般在室溫下進行，有的反應(yīng)需加熱，應(yīng)通過實驗找出適宜的溫度范圍。圖8-10吸光度與顯色劑用量關(guān)系曲線cRcRcRAAA現(xiàn)在是29頁\一共有51頁\編輯于星期二29pHA

圖8-11吸光度與pH關(guān)系曲線三、干擾的消除

1.加入掩蔽劑選擇掩蔽劑的原則是：掩蔽劑不與待測組分反應(yīng)；掩蔽劑本身及掩蔽劑與干擾組分的反應(yīng)產(chǎn)物不干擾待測組分的測定。例：測定Ti4＋，現(xiàn)在是30頁\一共有51頁\編輯于星期二30

加入H3PO4掩蔽劑使Fe3+(黃色)成為［Fe(PO４)2］3-(無色)，消除Fe3+的干擾；又如用鉻天菁S光度法測定Al3+時，加入抗壞血酸作掩蔽劑將Fe3+還原為Fe2+，消除Fe3+的干擾。2.選擇適當(dāng)?shù)娘@色反應(yīng)條件通過控制適宜的顯色條件，消除干擾組分的影響。3.選擇適宜的波長避開干擾物的最大吸收，配制適當(dāng)?shù)膮⒈纫?，消除干擾組分的影響。

現(xiàn)在是31頁\一共有51頁\編輯于星期二31

4.提高顯色反應(yīng)的選擇性利用被測物能形成三元絡(luò)合物的特點，提高顯色反應(yīng)的選擇性。5.分離干擾離子

采用適當(dāng)?shù)姆蛛x方法預(yù)先除去干擾物質(zhì)?，F(xiàn)在是32頁\一共有51頁\編輯于星期二32§1-4吸光光度測量條件的選擇1.選擇適當(dāng)?shù)娜肷洳ㄩL一般應(yīng)該選擇λmax為入射光波長。但如果λmax處有共存組分干擾時，則應(yīng)考慮選擇靈敏度稍低但能避免干擾的入射光波長。2.選擇適當(dāng)?shù)膮⒈热芤何粘乇砻鎸θ肷涔庥蟹瓷浜臀兆饔?；溶液的不均勻性所引起的散射；過量顯色劑、其它試劑、溶劑等引起的吸收，這些因素影響待測組分透光度或吸光度的測量。采用參現(xiàn)在是33頁\一共有51頁\編輯于星期二33

比溶液校正的方法消除或減小這些影響。在相同的吸收池中裝入?yún)⒈热芤?又稱空白溶液)，調(diào)節(jié)儀器使透過參比池的吸光度為零(稱為工作零點)。在此條件下測得的待測溶液的吸光度才真正反映其吸光強度?，F(xiàn)在是34頁\一共有51頁\編輯于星期二34圖8-12吸光度測定條件的選擇曲線A為鈷絡(luò)合物的吸收曲線曲線B為顯色劑的吸收曲線現(xiàn)在是35頁\一共有51頁\編輯于星期二35

參比溶液的選擇一般遵循以下原則：⑴若僅待測組分與顯色劑反應(yīng)產(chǎn)物在測定波長處有吸收，其它所加試劑均無吸收，用純?nèi)軇ㄋ?作參比溶液；⑵若顯色劑或其它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；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、試液中其它組分在測量波長處有吸收，則可在試液中加入適當(dāng)掩蔽劑將待測組分掩蔽后再加顯色劑，作為參比溶液?，F(xiàn)在是36頁\一共有51頁\編輯于星期二360.20.80.40.6A012

345C/mg·L-1分光光度法三、標準曲線法繪圖示例：現(xiàn)在是37頁\一共有51頁\編輯于星期二37

§8-5吸光光度法的應(yīng)用

一、示差分光光度法（示差法）普通分光光度法一般只適于測定微量組分，當(dāng)待測組分含量較高時，將產(chǎn)生較大的誤差。需采用示差法。示差法需要較大的入射光強度，并采用濃度稍低于待測溶液濃度的標準溶液作參比溶液。設(shè)：待測溶液濃度為cx，標準溶液濃度為cs(cs<cx)。則：

Ax=εbcx

As=εbcs

現(xiàn)在是38頁\一共有51頁\編輯于星期二38ΔＡ＝Ａx－Ａs=εb(cx－cs）=εbΔc

測得的吸光度相當(dāng)于普通法中待測溶液與標準溶液的吸光度之差ΔＡ。示差法測得的吸光度與Δc呈直線關(guān)系。由標準曲線上查得相應(yīng)的Δc值，則待測溶液濃度cx：

cx=cx+Δc

現(xiàn)在是39頁\一共有51頁\編輯于星期二39示差法標尺擴展原理：

普通法：cs的T=10%；cx的T=5%示差法：cs做參比，調(diào)T=100%則：cx的T=50%；標尺擴展10倍現(xiàn)在是40頁\一共有51頁\編輯于星期二40

圖8-13是不同As的溶液作參比時相對誤差函數(shù)曲線。由圖可見，隨著參比溶液濃度增加，濃度相對誤差減小。若參比溶液選擇適當(dāng)，則示差法測定的準確度可與滴定法接近。二、多組分的同時測定

1.若各組分的吸收曲線互不重疊，則可在各自最大吸收波長處分別進行測定。這本質(zhì)上與單組分測定沒有區(qū)別。2.若各組分的吸收曲線互有重疊，則可根據(jù)吸光度的加和性求解聯(lián)立方程組得出各組分的含量。

現(xiàn)在是41頁\一共有51頁\編輯于星期二41Aλ1=εaλ1bCa＋εbλ1bCb

Aλ2=εaλ2bCa＋εbλ2bCb

圖8-13相對誤差函數(shù)曲線AAλλλ1λ1λ2λ2圖8-14雙組分的吸收曲線現(xiàn)在是42頁\一共有51頁\編輯于星期二42§1-6紫外吸收光譜簡介

一、有機化合物電子躍遷的類型

有機化合物的紫外—可見吸收光譜，是其分子中外層價電子躍遷的結(jié)果（三種）：σ電子、π電子、n電子。分子軌道理論：一個成鍵軌道必定有一個相應(yīng)的反鍵軌道。通常外層電子均處于分子軌道的基態(tài)，即成鍵軌道或非鍵軌道上。

外層電子吸收紫外或可見輻射后，就從基態(tài)向激發(fā)態(tài)(反鍵軌道)躍遷。主要有四種躍遷所需能量ΔΕ大小順序為：n→π＊<π→π＊<n→σ＊<σ→σ＊現(xiàn)在是43頁\一共有51頁\編輯于星期二43⑴σ→σ＊躍遷

所需能量最大，σ電子只有吸收遠紫外光的能量才能發(fā)生躍遷。飽和烷烴的分子吸收光譜出現(xiàn)在遠紫外區(qū)(吸收波長λ<200nm，只能被真空紫外分光光度計檢測到)。如甲烷的λ為125nm,乙烷λmax為135nm。⑵n→σ＊躍遷

所需能量較大。吸收波長為150～250nm，大部分在遠紫外區(qū)，近紫外區(qū)仍不易觀察到。含非鍵電子的飽和烴衍生物(含N、O、S和鹵素等雜原子)均呈現(xiàn)n→σ*躍遷。如一氯甲烷、甲醇、三甲基胺n→σ*躍遷的λ分別為173nm、183nm和227nm?，F(xiàn)在是44頁\一共有51頁\編輯于星期二44⑶π→π＊躍遷

所需能量較小，吸收波長處于遠紫外區(qū)的近紫外端或近紫外區(qū)，摩爾吸光系數(shù)εmax一般在104L·mol－1·cm－1以上，屬于強吸收。不飽和烴、共軛烯烴和芳香烴類均可發(fā)生該類躍遷。如：乙烯π→π*躍遷的λ為162nm，εmax為:1×104L·mol-1·cm－1。⑷n→π＊躍遷

需能量最低，吸收波長λ>200nm。這類躍遷在躍遷選律上屬于禁阻躍遷，摩爾吸光系數(shù)一般為10～100L·mol-1·cm-1，吸收譜帶強度較弱。分子中孤對電子和π鍵同時存在時發(fā)生n→π＊躍遷。丙酮n→π＊躍遷的λ為275nmεmax為22L·mol-1·cm-1（溶劑環(huán)己烷)?，F(xiàn)在是45頁\一共有51頁\編輯于星期二45紅移與藍移有機化合物的吸收譜帶常常因引入取代基或改變?nèi)軇┦棺畲笪詹ㄩLλmax和吸收強度發(fā)生變化:

λmax向長波方向移動稱為紅移，向短波方向移動稱為藍移(或紫移)。吸收強度即摩爾吸光系數(shù)ε增大或減小的現(xiàn)象分別稱為增色效應(yīng)或減色效應(yīng)，如圖所示。現(xiàn)在是46頁\一共有51頁\編輯于星期二46二、影響紫外吸收光譜的因素1.溶劑的影響溶劑極性的變化會使化合物的紫外吸收光譜形狀改變。例如，在非極性的庚烷溶劑中，苯酚在270nm處出現(xiàn)中等強度的吸收峰并有精細結(jié)構(gòu)；但在極性的乙醇溶劑中，這些精細結(jié)構(gòu)變得不明顯或消失。2.溶劑pH的影響當(dāng)被測物質(zhì)具有酸性或堿性基團時，溶劑的pH值的變化對光譜的影響較大。3.空間效應(yīng)若存在空間阻礙，影響較大共軛體系的生成，則最大吸收波長較短，吸光系數(shù)小。現(xiàn)在是47頁\一共有51頁\編輯于星期二47三、紫外吸收光譜法的應(yīng)用1.