第八章分子光譜法第八章分子光譜法主要內(nèi)容：比色法分子吸收光譜的產(chǎn)生及其分子吸收光譜法的基本原理紫外—可見吸收光譜法分子發(fā)光分析法第八章分子光譜法分子光譜是由分子中電子能級、振動能級及轉(zhuǎn)動能級發(fā)生變化而形成的光譜。分子光譜法分為吸收光譜法（如紅外吸收光譜法、紫外及可見吸收光譜法等）、發(fā)射光譜法（如熒光光譜法）及散射光譜法（如拉曼光譜）三種基本類型。分子光譜法是以分子光譜為基礎(chǔ)進(jìn)行分析的光譜分析法，是測定和鑒別分子結(jié)構(gòu)的重要手段，是儀器分析的重要組成部分。在一般情況下，分子處于基態(tài)，當(dāng)光與物質(zhì)發(fā)生相互作用時，分子吸收光能，從低能級躍遷到高能級產(chǎn)生吸收光譜。若分子從高能級回復(fù)到低能級則釋放出光能，形成發(fā)射光譜。散射光譜是光被物質(zhì)散射時，分子內(nèi)能級的躍遷改變散射光頻率而產(chǎn)生的。第八章分子光譜法8.1分子吸收光譜的產(chǎn)生及分子吸收光譜法的基本原理一、分子吸收光譜的產(chǎn)生分子從外界吸收能量后，就能引起分子能級的躍遷，即從基態(tài)能級躍遷到激發(fā)態(tài)能級。當(dāng)分子從一個狀態(tài)（能級）向另一個狀態(tài)（能級）躍遷時，發(fā)生了能量變化（

），便產(chǎn)生分子吸收光譜。由于三種能級躍遷所需要的能量不同，所以需要不同波長的電磁輻射使它們躍遷，從而在不同的光譜區(qū)出現(xiàn)吸收譜帶。第八章分子光譜法當(dāng)分子吸收光子后，依據(jù)光子能量大小的不同而引起轉(zhuǎn)動能級、振動能級和電子能級的躍遷，產(chǎn)生三類吸收光譜—轉(zhuǎn)動光譜、振動光譜、電子光譜。1、轉(zhuǎn)動光譜分子轉(zhuǎn)動能級躍遷所需能量較小，約為0.005~0.050eV，相應(yīng)的波長范圍在電磁波譜的遠(yuǎn)紅外區(qū)及微波區(qū)。分子的轉(zhuǎn)動能主要取決于分子的幾何形狀、質(zhì)量等。它僅對氣體分子才有意義。分子的轉(zhuǎn)動能僅對氣體分子才有意義，對液體和固體沒有意義。分子轉(zhuǎn)動光譜位于電磁波譜的遠(yuǎn)紅外及微波區(qū)，故在化學(xué)上應(yīng)用不廣。第八章分子光譜法2、振動光譜分子振動能級的躍遷能量約為0.05~1eV，相應(yīng)波長范圍在近紅外區(qū)（在化學(xué)上常用的范圍為2.5~25μm），稱為分子振動光譜或近紅外光譜。由于分子中在同一振動能級上有許多間隔很小的轉(zhuǎn)動能級，因此在振動能級發(fā)生變化時，同時又有轉(zhuǎn)動能級改變。所以在一對振動能級發(fā)生躍遷時，不是產(chǎn)生對應(yīng)于該能級差的一條譜線，而是一組很密集的（其間隔與轉(zhuǎn)動能級間距相當(dāng)）譜線組成的光譜帶。對于整個分子來說，就可以觀察到相當(dāng)于許多不同振動能級躍遷的若干個譜帶。所以振動光譜實際上是振動-轉(zhuǎn)動光譜。第八章分子光譜法3、電子光譜分子電子能級的躍遷能量約為1~20eV，相應(yīng)的波長范圍在紫外-可見光區(qū)，稱為分子電子光譜或紫外-可見光譜。

因為在同一電子能級上還有許多間隔較小的振動能級和間隔更小的轉(zhuǎn)動能級，當(dāng)用紫外、可見光照射分子時，則不但發(fā)生電子能級的躍遷，同時又有許多不同振動能級間的躍遷和轉(zhuǎn)動能級間的躍遷。對一種分子來說，可以觀察到相當(dāng)于許多不同電子能級躍遷的許多個光譜帶。所以說電子光譜實際上是電子-振動-轉(zhuǎn)動光譜，是復(fù)雜的帶狀光譜。第八章分子光譜法利用分子光譜對物質(zhì)進(jìn)行定性和定量分析的方法稱為分子光譜分析。按照分子光譜的記錄方式不同可分為兩種方法：攝譜法和分光光度法。攝譜法：感光板記錄物質(zhì)的分子光譜，并利用此光譜進(jìn)行分析的方法，該方法的波段區(qū)間很窄，只有在波長λ＜1.20μm時才用此法。分光光度法：稱吸收光譜法或吸光光度法，是將各復(fù)合光色散（分光），然后測定各波長下單色光的光強(qiáng)的方法，即根據(jù)物質(zhì)對光輻射的選擇性吸收（也就是說物質(zhì)對光的選擇性吸收）來研究物質(zhì)的性質(zhì)和含量的一種方法。第八章分子光譜法二、分子吸收光譜中的躍遷類型化合物分子中主要還有三種類型的價電子，即形成單鍵的

電子、形成雙鍵或三鍵的

電子及未成鍵的n電子（也稱為p電子）。根據(jù)分子軌道理論，分子中這三種電子的成鍵和反鍵分子軌道能級高低順序為：分子中不同軌道的價電子具有不同的能量，處于較低能級的價電子吸收一定能量后，可躍遷到較高能級。在紫外-可見光區(qū)，吸收光譜主要由

躍遷產(chǎn)生。第八章分子光譜法第八章分子光譜法1、躍遷處于成鍵軌道上的

電子吸收光能后躍遷到

反鍵軌道，稱為

躍遷。分子中

鍵較為牢固，躍遷所需的能量最大，因而所吸收的輻射波長最短，吸收峰在遠(yuǎn)紫外區(qū)。飽和烴類分子中只含有

鍵，因而只能產(chǎn)生

躍遷，吸收峰一般都小于150nm，在常規(guī)儀器測定范圍之外。第八章分子光譜法2、躍遷處于成鍵軌道上的

電子躍遷到

反鍵軌道上，稱為

躍遷。躍遷吸收峰的波長在20nm附近，其特征是吸收強(qiáng)度大（

＞104）。不飽和有機(jī)物，如具有

或、等基團(tuán)的有機(jī)化合物都會產(chǎn)生

躍遷。第八章分子光譜法3、躍遷含有雜原子的不飽和基團(tuán)，如C=O、C=S、N=N等化合物，其未成鍵軌道中的n電子吸收能量后，向

反鍵軌道躍遷，稱為

躍遷。這種躍遷所需能量最小，吸收峰通常都處于近紫外光區(qū)，甚至在可見光區(qū)，其特征是吸收強(qiáng)度弱（

在10~100之間）。第八章分子光譜法4、躍遷如含-OH、-NH2、-X、-S等基團(tuán)的化合物，其雜原子中的n電子吸收能量后向

反鍵軌道躍遷，這種躍遷所需的能量也較低，吸收峰一般在200nm附近，處于末端吸收區(qū)。第八章分子光譜法三、分子吸收光譜的基本原理由光吸收定律及光與物質(zhì)的相互作用可知，任何一種物質(zhì)對不同波長的光的吸收程度都是不相同的。以溶液為例，將各種不同波長的單色光依次通過一定濃度和液層厚度的某有色溶液，測量每一波長下該有色溶液對光的吸收程度（即吸光度），然后以波長為橫坐標(biāo)，以吸光度為縱坐標(biāo)作圖，即可得一曲線。該曲線稱為吸收曲線或吸收光譜。第八章分子光譜法KMnO4溶液對波長525nm附近的綠光有最大吸收，而對紫色色和紅色光吸收很少。光吸收程度最大處（即吸收峰處）的波長稱為最大吸收波長，常用λmax或λ最大表示。KMnO4溶液的濃度不同，但吸收曲線的形狀完全相似，最大吸收波長也不變。在最大吸收波長處測定吸光度，靈敏度最高。第八章分子光譜法定性分析基礎(chǔ)不同的物質(zhì)具有不同的分子結(jié)構(gòu)，因而具有不同的吸收曲線，可以根據(jù)吸收曲線的形狀和最大吸收波長的位置，對物質(zhì)進(jìn)行定性分析。定量分析基礎(chǔ)在同一波長下，物質(zhì)的濃度越大，物質(zhì)對光吸收程度越大。第八章分子光譜法四、分子吸收光譜的特點與滴定分析法比較，分子吸收光譜法主要用于微量組分的測定，該方法的特點有：靈敏度高該方法可用來測定微量組分（1%~10-3%）。通常分子吸收光譜法檢查下限可達(dá)10-5~10-6mol/L，相當(dāng)于0.001~0.0001%的含量。準(zhǔn)確度高一般比色分析的相對誤差為5%~10%，分子吸收光譜法為2%~5%，可滿足微量組分測定對準(zhǔn)確度的要求。如采用精密的分光光度計測定，相對誤差可降至1%~2%。第八章分子光譜法操作簡便、快速，儀器設(shè)備較為簡單由于靈敏度高、選擇性好的新型顯色劑和掩蔽劑的不斷發(fā)現(xiàn)，常常不經(jīng)分離可直接進(jìn)行比色或分子吸收光譜分析，使用方便。應(yīng)用廣泛該法既可測定大多數(shù)無機(jī)離子，也能測定許多有機(jī)化合物，不僅用于微量組分，也能用于高含量組分。分子吸收光譜分析方法應(yīng)用十分廣泛，幾乎所有無機(jī)物和許多有機(jī)物都能用此法進(jìn)行直接或間接的測定。第八章分子光譜法8.2比色法一、目視比色法直接用眼睛比較標(biāo)準(zhǔn)溶液與被測溶液顏色的深淺來測定物質(zhì)含量的方法稱為目視比色法。目視比色法測定的是透過光的強(qiáng)度。1、原理根據(jù)朗伯-比爾定律，當(dāng)樣品溶液與標(biāo)準(zhǔn)溶液透光光的強(qiáng)度相同時，則該標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度就是被測溶液的濃度。2、方法第八章分子光譜法首先制作標(biāo)準(zhǔn)色階，然后將同樣條件處理的水樣與標(biāo)準(zhǔn)色階比較。將一定量的被測試液置于另一同樣規(guī)格的比色管中，在與標(biāo)準(zhǔn)色列同樣的條件下顯色，并稀釋至同樣的體積。標(biāo)準(zhǔn)色階的制備：用一套由同種材料制成的、大小形狀相同的平底玻璃管（稱為比色管，規(guī)格有10、25、50、100mL等幾種），將一系列不同量的標(biāo)準(zhǔn)溶液一次加入各比色管中，再分別加入等量的顯色劑和其他試劑，在相同的實驗條件下，稀釋至一定體積，這樣便配成一套顏色逐漸加深的標(biāo)準(zhǔn)色階。c4c3c2c1c1c2c3c4觀察方向第八章分子光譜法若兩者顏色相同，則濃度相同；若水樣顏色介于兩個標(biāo)準(zhǔn)溶液之間，則濃度取兩個標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度的平均值。3、特點

儀器簡單，操作簡便，適宜大批試樣分析；第八章分子光譜法比色管中的液層較厚，人眼可辨別很稀的有色溶液的顏色，故測定的靈敏度較高，適宜于稀溶液中微量物質(zhì)的測定；由于測定時在完全相同的條件下進(jìn)行的，而且可以在復(fù)合光—白光下進(jìn)行測定，因此某些顯色反應(yīng)不符合朗伯-比爾定律，仍可用目視比色法進(jìn)行測定；有色溶液一般不太穩(wěn)定，常需臨時配置一套標(biāo)準(zhǔn)色階，比較麻煩費時；人的眼睛觀察顏色的深淺有主觀誤差，因而準(zhǔn)確度不高，相對誤差為5-20%。視比色法常用于準(zhǔn)確度要求不高的水樣分析，例如水樣的色度、余氯的測定。第八章分子光譜法1、方法借助光電比色計測量一系列標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度值，以標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度為橫坐標(biāo)，與對應(yīng)的吸光度值為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。然后在相同條件下測定被測水樣的吸光度值，從標(biāo)準(zhǔn)曲線上查出水樣濃度。二、光電比色法利用光電池和檢流計代替人眼進(jìn)行測量的儀器分析方法稱為光電比色法。光電比色法測定的是吸收光的強(qiáng)度。第八章分子光譜法2、光電比色計光電比色計結(jié)構(gòu)示意圖第七章吸收光譜法常用鎢絲燈作光源，能發(fā)射400-1100nm的連續(xù)光譜。（1）光源濾光片的作用是獲得單色光，常用有色玻璃制成。要求濾光片的顏色與水樣中被測物質(zhì)的顏色為互補(bǔ)色，即濾光片最容易透過的光應(yīng)是有色溶液最容易吸收的光。（2）濾光片比色皿盛水樣或空白溶液。由無色透明光學(xué)玻璃制成。（3）比色皿將光信號轉(zhuǎn)換成電信號（光電流）的裝置，常用硒光電池。（4）光電池第七章吸收光譜法將光信號轉(zhuǎn)換成電信號（光電流）的裝置，常用硒光電池。（4）光電池當(dāng)單色光輻射到硒光電池時，電子從半導(dǎo)體硒表面逸出，便產(chǎn)生光電流。光電流與入射光的強(qiáng)度成正比。硒光電池產(chǎn)生的光電流較大，無需放大，即可直接由靈敏電流計測量。測量光電流的儀器。光電比色計中常用懸鏡式光點反射檢流計。檢流計上有透光率（T%）和吸光度（A）兩種刻度。（5）檢流計第七章吸收光譜法當(dāng)光源發(fā)出的復(fù)合光（白光）經(jīng)過濾光片變成單色光，通過比色皿時，一部分光被吸收，一部分光透過溶液，硒光電池將光信號轉(zhuǎn)換成電信號，由檢流計指示出光電流即電信號的大小。由于電信號（光電流）與水樣中被測物質(zhì)濃度成正比，便可根據(jù)光電流大小求出水樣中被測物質(zhì)的濃度或含量。光電比色法采用標(biāo)準(zhǔn)曲線法。具體做法如下：借助光電比色計來測量一系列標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度值，以標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度（mg/L或mol/L）為橫坐標(biāo)，以對應(yīng)的吸光度值（A）為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，然后在相同的條件下，測定被測水樣的吸光度值，從標(biāo)準(zhǔn)曲線上查出其濃度或含量。第七章吸收光譜法用光電池或光電管代替人的眼睛進(jìn)行測量，消除了人的主觀誤差，從而提高了分析的準(zhǔn)確度；3、特點當(dāng)測定溶液中有其他物質(zhì)共存時，可以選擇適當(dāng)?shù)臑V光片和參比溶液來消除干擾，因而提高了選擇性；在分析大批試樣時，使用標(biāo)準(zhǔn)曲線可以簡化手續(xù)，加快分析速度。光電比色法的局限在于：只限于可見光區(qū)400-800nm，濾光片將復(fù)合光變成單色光，但該單色光不純，常有其他雜色光，影響測量的準(zhǔn)確度和靈敏度。第八章分子光譜法8.3紫外-可見吸收光譜法一、紫外-可見吸收光譜法概述紫外-可見吸收光譜法，也稱紫外-可見分光光度法，是以紫外-可見光區(qū)域電磁波連續(xù)光譜（波長為200~800nm）作為光源照射樣品，研究物質(zhì)分子對光吸收的相對強(qiáng)度的方法。通過對分子紫外-可見吸收光譜法的分析可以進(jìn)行定性分析，并可依據(jù)朗伯-比爾定律進(jìn)行定量分析。紫外-可見吸收光譜法的儀器設(shè)備簡單，操作簡便，是水質(zhì)分析中最常用的方法之一。第七章吸收光譜法用儀表代替人眼，不但消除了人的主觀誤差，而且將入射光的波長范圍由可見光擴(kuò)大到了紫外線區(qū)和紅外線區(qū)，使許多在紫外線區(qū)和紅外線區(qū)有吸收峰的無色物質(zhì)都可以直接用分光光度法測定；紫外-可見吸收光譜法的特點：用較高純度的單色光代替了白光，更嚴(yán)格地滿足朗伯-比爾定律，使偏離朗伯-比爾定律的情況大大減少，從而提高了測定的準(zhǔn)確度；當(dāng)溶液中有多種組分共存時，只要吸收曲線圖不十分重疊，就可以選取適當(dāng)波長的入射光直接測定而避免相互影響，不需要通過專門的試樣預(yù)處理來消除干擾，設(shè)置可以選擇合適波長的入射光同時測出多種組分的含量。第八章分子光譜法1、紫外-可見吸收曲線紫外-可見吸收曲線又稱紫外-可見吸收光譜，是以波長λ為橫坐標(biāo)，以吸光度A為縱坐標(biāo)所繪制的曲線。其特征常用以下術(shù)語描述。二、常用術(shù)語（1）最大吸收波長紫外-可見吸收曲線又稱紫外-可見吸收光譜，是以波長λ為橫坐標(biāo)，以吸光度A為縱坐標(biāo)所繪制的曲線。其特征常用以下術(shù)語描述。第八章分子光譜法1、紫外-可見吸收曲線紫外-可見吸收曲線又稱紫外-可見吸收光譜，是以波長λ為橫坐標(biāo)，以吸光度A為縱坐標(biāo)所繪制的曲線。二、常用術(shù)語（1）最大吸收波長第八章分子光譜法曲線上的峰（吸收峰）所對應(yīng)的波長，以λmax表示。紫外-可見吸收曲線特征常用以下術(shù)語描述：（2）最小吸收波長曲線上的谷（吸收谷）所對應(yīng)的波長，以λmin表示。（3）肩峰在吸收峰旁邊存在一個曲折，對應(yīng)的波長用λsh表示。（4）末端吸收在200nm附近，吸收曲線呈現(xiàn)強(qiáng)吸收卻不成峰形的部分。第八章分子光譜法2、生色基團(tuán)生色基團(tuán)是指分子中在紫外-可見波長范圍內(nèi)可以吸收光子而產(chǎn)生電子躍遷的原子基團(tuán)，也稱為發(fā)色團(tuán)。有機(jī)化合物分子結(jié)構(gòu)中含有

或

躍遷的基團(tuán)，如C=C、C=O、C=S、N=N、N=O等，為生色基團(tuán)。如果分子中含有多個生色基團(tuán)，但各生色團(tuán)之間未發(fā)生共軛，則其吸收光譜理論上是各生色團(tuán)吸收曲線的簡單加和；如果各生色團(tuán)之間發(fā)生共軛，則將有一個新的吸收峰取代原來的各孤立生色團(tuán)的吸收峰，其λmax通常向長波長方向移動，并伴有吸收強(qiáng)度的增強(qiáng)。第八章分子光譜法3、助色基團(tuán)助色團(tuán)是指含有非鍵原子的雜原子飽和基團(tuán)，如-OH、-SH、-OR、-SR、-NH2、-Cl、-Br、-I等，它們本身不能吸收大于200nm的光，但當(dāng)它們與生色團(tuán)相連時，能使該生色團(tuán)中的電子發(fā)生相互作用，形成n-π共軛，從而降低了

躍遷所需要的能量。第八章分子光譜法4、紫移和紅移化合物常因結(jié)構(gòu)的變化（發(fā)生共軛作用、引入助色團(tuán)等）或溶劑的改變而導(dǎo)致吸收峰的最大吸收波長λmax發(fā)生移動。λmax向長波長方向移動稱為紅移，有時也稱為長移。λmax向短波長方向移動稱為藍(lán)移或紫移，有時也稱為短移。5、增色效應(yīng)和減色效應(yīng)因化合物的結(jié)構(gòu)改變或其他原因而導(dǎo)致吸收強(qiáng)度增強(qiáng)的現(xiàn)象稱為增色效應(yīng)，有時也稱為濃色效應(yīng)。反之，導(dǎo)致吸收強(qiáng)度減弱的現(xiàn)象稱為減色效應(yīng)，有時也稱為淡色效應(yīng)。第八章分子光譜法三、顯色反應(yīng)及顯色反應(yīng)條件的選擇在紫外-可見光區(qū)，除某些物質(zhì)對紫外-可見光有吸收外，尚有很多物質(zhì)本身無吸收或只有弱吸收，因此需要在一定條件下加入試劑，經(jīng)過適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)反應(yīng)定量轉(zhuǎn)變?yōu)橛猩衔锖笤龠M(jìn)行測定。顯色反應(yīng)是指選用適當(dāng)?shù)脑噭┡c被測物質(zhì)定量反應(yīng)生成有色的物質(zhì)再進(jìn)行測定分析方法。顯色反應(yīng)中所用的試劑稱為顯色劑。第八章分子光譜法1、顯色反應(yīng)的選擇顯色反應(yīng)可分為三大類，即配位反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)和縮合反應(yīng)，其中配位反應(yīng)是最主要的顯色反應(yīng)。同一組分，常可有多種顯色反應(yīng)，但顯色反應(yīng)的選擇應(yīng)根據(jù)以下原則選擇最有利于測定的顯色反應(yīng)。選擇性好選擇性好是指顯色劑只與一個待測組分或少數(shù)幾個待測組分發(fā)生顯色反應(yīng)。僅與某一種待測組分發(fā)生顯色反應(yīng)稱為特效的（或?qū)俚模╋@色劑。利用特效顯色劑進(jìn)行分析，干擾較少。顯色劑與待測組分和干擾離子生成的有色化合物吸收峰相隔較遠(yuǎn)，干擾離子所形成的有色化合物不影響待測組分有色化合物吸光度的測定，或影響較小，或影響易于消除時，該顯色劑的選擇性也較好。第八章分子光譜法靈敏度高由于分光光度法常用于微量組分的測定，所以要求方法的靈敏度要高。一般認(rèn)為生成有色物質(zhì)的摩爾吸光系數(shù)ε≥104-105L/（mol·cm）時，該顯色反應(yīng)就具有較高的靈敏度。顯色劑在測量波長處無明顯吸收如果顯色劑本身有顏色，則要求它與有色配合物之間顏色的差別要大些。一般要求有色化合物最大吸收波長與顯色劑最大波長之差在60nm以上。這樣顯色時顏色變化明顯，試劑空白值小，可以提高測定的準(zhǔn)確度。靈敏度高的顯色反應(yīng)選擇性往往不一定好，因此不可片面追求高靈敏度而不考慮其他因素。第八章分子光譜法有色化合物的組成恒定（符合一定的化學(xué)式）、性質(zhì)穩(wěn)定，這樣可以保證在測定過程中溶液的吸光度基本不變。第八章分子光譜法2、顯色條件的選擇增加顯色劑的濃度，可使待測組分轉(zhuǎn)變成有色化合物的反應(yīng)更加完全，但顯色劑過多，則會發(fā)生其他副反應(yīng)，對測定不利，因此在實際工作中應(yīng)根據(jù)實驗要求嚴(yán)格控制顯色劑的用量。顯色劑的用量一般是通過實驗確定的。絕大多數(shù)顯色反應(yīng)需要控制反應(yīng)條件，提高反應(yīng)的靈敏度、選擇性和穩(wěn)定性，才能滿足吸收光譜法測定的要求。影響顯色反應(yīng)的主要因素一般為顯色劑用量、溶液的酸度、反應(yīng)時間、溫度、溶劑等。（1）顯色劑用量（2）溶液的酸度第八章分子光譜法很多顯色劑是有機(jī)弱酸或弱堿，溶液的酸度會直接影響顯色劑存在的形式和顯色產(chǎn)物的濃度變化，從而引起溶液顏色的改變。其他如氧化還原反應(yīng)、縮合反應(yīng)等，溶液的酸堿性也有很重要的影響，常常需要用緩沖溶液保持溶液在一定pH下進(jìn)行顯色反應(yīng)。（3）顯色時間由于各種顯色反應(yīng)的反應(yīng)速度不同，完成反應(yīng)所需要的時間存在較大差異，同時顯色產(chǎn)物在放置過程中也會發(fā)生不同的變化。有的顯色產(chǎn)物顏色能保持長時間不變，有的顏色會逐漸減退或加深，有的需要經(jīng)過一定時間才能顯色。因此必須在一定條件下通過實驗來確定為適宜的顯色時間。（4）溫度第八章分子光譜法色反應(yīng)的結(jié)果與溫度有很大的關(guān)系。需要通過實驗來選擇顯色產(chǎn)物吸光度數(shù)值較大且恒定的溫度為適宜的顯色溫度。（5）溶劑溶劑的性質(zhì)可直接影響被測組分對光的吸收。相同的物質(zhì)溶解于不同的溶劑中，有時會出現(xiàn)不同的顏色。例如苦味酸在水溶液中呈黃色，而在三氯甲烷中呈無色。同時顯色反應(yīng)產(chǎn)物的穩(wěn)定性也與溶劑有關(guān)，如硫氰酸鐵紅色配合物在正丁醇中比在水溶液中溫度，在萃取比色中，應(yīng)選擇分配比較高的溶劑作為萃取溶劑。第八章分子光譜法3、測量條件的選擇在顯色反應(yīng)中，干擾物質(zhì)的存在往往會影響顯色反應(yīng)的結(jié)果。干擾物質(zhì)的影響一般由以下三種情況：干擾物質(zhì)本身有顏色或無色，但能與顯色劑形成有色化合物，在測定條件下也有吸收。在顯色條件下，干擾物質(zhì)水解，析出沉淀使溶液混濁，致使吸光度的測定無法進(jìn)行。與待測離子或顯色劑形成更穩(wěn)定的化合物，使顯色反應(yīng)不能進(jìn)行完全。可以采用以下六種方法來消除這些干擾作用：第八章分子光譜法控制酸度根據(jù)配合物的穩(wěn)定性，可以利用控制酸度的方法提高反應(yīng)的選擇性，保證主反應(yīng)進(jìn)行完全。選擇適當(dāng)?shù)难诒蝿┮话闱闆r下，在顯色體系中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變價為無色離子。如用磺基水楊酸測定Fe3+離子時，Cu2+與顯色劑形成黃色配合物而干擾測定，但如控制pH在2.5左右，Cu2+則不與顯色劑反應(yīng)。如用NH4SCN做顯色劑測定Co2+時，F(xiàn)e3+的干擾可通過加入NaF使之生成無色的FeF63-而消除。第八章分子光譜法利用生成惰性配合物如鋼鐵中微量鈷的測定，常用鈷試劑作為顯色劑，但鈷試劑不僅與Co2+有靈敏反應(yīng)，而且與Ni2+、Zn2+、Mn2+、Fe2+等都有反應(yīng)。但鈷試劑與Co2+在弱酸介質(zhì)中一旦完成反應(yīng)后，即使再用強(qiáng)酸酸化溶液，該配合物也不會分解，而Ni2+、Zn2+、Mn2+、Fe2+等與鈷試劑形成的配合物在強(qiáng)酸介質(zhì)中會很快分解。因此利用這個差異，可以消除上述干擾離子，提高鈷測定反應(yīng)的選擇性。選擇適當(dāng)?shù)臏y量波長選擇測定波長的原則是“吸收最大，干擾最小”。測定波長一般選擇在被測組分最大吸收波長處，因為吸光度越大，測定的靈敏度越高，準(zhǔn)確度也容易提高。第八章分子光譜法選擇適宜的空白溶液采用光學(xué)性質(zhì)相同、厚度相同的吸收池裝入空白溶液作為參比，調(diào)節(jié)儀器，使透過參比吸收池的吸光度A=0或透光率T%=100%。然后將裝有待測溶液的吸收池移入光路中進(jìn)行測量，得到被測物質(zhì)的吸光度。也就是說，將透過參比吸收池的光強(qiáng)作為測量溶液的入射光強(qiáng)度，這樣測得的溶液的吸光度數(shù)值就比較真實地反映了被測物質(zhì)對光的吸收，從而可以比較真實地反映出被測物質(zhì)的濃度?？瞻兹芤河纸袇⒈热芤海捎糜谛Ｕ齼x器透光率100%或吸光度為零。在顯色反應(yīng)中，溶劑、試劑、器皿及試樣都可能引入相應(yīng)的干擾，而空白溶液的作用正是用以消除各種干擾因素的吸收。常見的空白溶液有：第八章分子光譜法溶劑空白在測定入射光波長下，溶液中只有被測組分對光有吸收，而顯色劑或其他組分對光沒有吸收，或雖有少許吸收，但所引起的測定誤差在允許范圍內(nèi)，在此種情況下，可用溶劑作為空白溶液。試樣空白試樣空白是指在與顯示反應(yīng)同一條件下取同樣量試樣溶液，只是不加顯色劑所制備的空白溶液。試樣空白適用于試樣基體有色并在測定條件下有吸收，而顯色劑溶液不干擾測定，也不與試樣基體顯色的情況。第八章分子光譜法試劑空白試劑空白是指在相同條件下只是不加試樣溶液，而依次加入各種試劑和溶劑所得到的空白溶液。試劑空白適用于在測定條件下，顯色劑或其他試劑、溶劑等對待測組分的測定有干擾的情況。分離當(dāng)上述方法均不宜采用時，也可以采用預(yù)先分離的方法來除去干擾物質(zhì)，如利用沉淀反應(yīng)、萃取、離子交換、蒸發(fā)、蒸餾以及色譜分離法等來消除干擾。第八章分子光譜法四、紫外-可見分光光度計的構(gòu)造及其分類1、紫外-可見分光光度計的構(gòu)造紫外-可見分光光度計是在紫外-可見光波長范圍內(nèi)測定吸收光譜并可選擇一定波長的光測定吸光度的儀器。紫外-可見分光光度計由光源、單色器（分光系統(tǒng)）、吸收池、檢測器和信號顯示系統(tǒng)等五部分組成。光源發(fā)出所需波長范圍內(nèi)的連續(xù)光譜，有足夠的光強(qiáng)度,而且穩(wěn)定?？梢姽鈪^(qū)：鎢燈，碘鎢燈(320～2500nm)紫外區(qū)：氫燈，氘燈(180～375nm）單色器（分光系統(tǒng)）單色器的作用是將光源發(fā)出的連續(xù)光譜分解為單色光。單色器通常由入射狹縫、準(zhǔn)直鏡、色散元件、聚焦鏡和出射縫組成。第八章分子光譜法第八章分子光譜法吸收池（比色皿）用于盛待測及參比溶液。比色皿一般是用透明無色的光學(xué)玻璃、石英制作的。大多數(shù)比色皿為長方形，也有圓柱形的。一般厚度為0.5、1、2和3厘米?？梢姽鈪^(qū)：光學(xué)玻璃池紫外區(qū)：石英池檢測器利用光電效應(yīng)，將光信號轉(zhuǎn)換成電信號。檢測器有光電池，光電管，光電倍增管等形式。信號顯示系統(tǒng)信號顯示系統(tǒng)指表頭、記錄儀、屏幕、數(shù)字顯示等。早期使用的是檢流計、微安表、電位計、數(shù)字電壓表、自動記錄儀等?，F(xiàn)代的分光光度計廣泛采用數(shù)字電壓表、函數(shù)記錄儀、示波器及數(shù)據(jù)處理臺等。第八章分子光譜法第八章分子光譜法按波長范圍可分為可見分光光度計（工作范圍360-800nm）、可見-紫外分光光度計（工作范圍200-2000nm）、紅外分光光度計（工作范圍760-400000nm

）。2、紫外-可見分光光度計的分類可見-紫外分光光度計主要有單光束、雙光束、雙波長分光光度計、二極管陣列檢測的分光光度計四種。第八章分子光譜法單光束分光光度計：分光后的單色光直接透過吸收池，輪流測定參比溶液和樣品溶液。普遍使用的有：721型：單色器為棱鏡，適用波長350-800nm，由微安表讀數(shù)；722型：單色器為光柵，適用波長330-800nm，數(shù)字顯示讀數(shù)；751型：單色器為石英棱鏡，適用波長200-1000nm，電位補(bǔ)償式讀數(shù)；752型：單色器為光柵，適用波長200-1000nm，數(shù)字顯示讀數(shù)；第八章分子光譜法第八章分子光譜法第八章分子光譜法雙光束分光光度計：從光源發(fā)出的光經(jīng)分光后由扇形旋轉(zhuǎn)鏡分成兩束，交替通過參比液和樣品液，然后經(jīng)反射鏡交替投射到檢測器上。檢測器在瞬間接受處理參比信號和樣品信號，將其信號差轉(zhuǎn)換為吸光度。雙光束儀器克服了單光束儀器由于光源不穩(wěn)所引起的誤差。雙波長分光光度計：從光源發(fā)出的光經(jīng)過兩個單色器后，得到不同的兩束單色光，交替照射同一溶液，由測量系統(tǒng)顯示出兩個波長下的吸光度的差值，其差值與待測組分的濃度成正比。雙波長分光光度計的特點是降低雜散光，能測定一般光度計不宜測定的渾濁溶液。第八章分子光譜法第八章分子光譜法①打開光源，黃燈亮，預(yù)熱10min；②用波長旋鈕調(diào)λmax；③打開樣品池暗箱蓋，斷開光路，調(diào)100%，吸光度A=∞，透光率T=0；④選擇合適的參比液(如：蒸餾水)，合上暗箱蓋，將參比池置于光路中，調(diào)零，T=100%，A=0；⑤重復(fù)③和④至少兩遍。3、721分光光度計的使用第八章分子光譜法五、紫外-可見吸收光譜的實驗技術(shù)1、紫外-可見分光光度計的校正為了保證紫外-可見吸收光譜分析結(jié)果的準(zhǔn)確可靠，在使用儀器之前需要對儀器的重要性能指標(biāo)如波長的準(zhǔn)確度、吸光度的精確度以及吸收池的光學(xué)性能等進(jìn)行檢查或校正。（1）波長的校正波長的檢出和校正通常是利用某些已知波長的光源（如氫燈或氘燈）的特征譜線，稀土玻璃（如鐠釹玻璃）在相當(dāng)寬的波長內(nèi)有特征吸收峰，可以很方便地用來檢出和校正分光光度計的波長讀數(shù)。第八章分子光譜法（2）吸收池的校正在測定中所用的吸收池應(yīng)該是彼此光徑相同的，否則將導(dǎo)致測定的誤差。尤其在精確的定量分析中，吸收池不匹配將產(chǎn)生較大的誤差，影響測定結(jié)果。校正的方法為：在吸收池A中裝入試樣溶液，在吸收池B中裝入?yún)⒈热芤骸y量試液的吸光度，然后傾出吸收池內(nèi)的溶液，洗凈吸收池。再分別在吸收池A內(nèi)裝入?yún)⒈热芤?，在吸收池B內(nèi)裝入試樣溶液，測定吸光度。要求前后兩次測得的吸光度差值應(yīng)小于1%。第八章分子光譜法（3）吸光度的校正一般應(yīng)用鉻酸鉀的標(biāo)準(zhǔn)溶液來檢查或校正紫外-可見分光光度計的吸光度。在25℃下把0.04g鉻酸鉀溶解在1L的0.05mol/LKOH溶液中，用1cm厚吸收池測定，其不同波長的吸光度見下表。若溶液中含有雜質(zhì)，則對吸光度有影響。第八章分子光譜法2、紫外-可見吸收光譜測量條件的選擇（1）測量波長的選擇一般選擇最強(qiáng)吸收帶的最大吸收波長（λmax）為測量波長。因為在λmax處，待測組分每單位濃度所改變的吸光度最大，即有最大的測量靈敏度。并且在λmax附近，吸光度隨波長的變化最小，可以得到最佳的測量精度。實際工作中并不都是這樣選擇測量波長的。例如，當(dāng)最強(qiáng)吸收帶的λmax受到共存雜質(zhì)干擾、待測組分的濃度太高或吸收峰太尖銳而測量波長難以重復(fù)時，則往往選用靈敏度稍低的不受干擾的次強(qiáng)峰。第八章分子光譜法（2）狹縫寬度的選擇狹縫的寬度直接影響測定的靈敏度和校正曲線的線性范圍。狹縫寬度增大，在一定范圍內(nèi)會使靈敏度下降，校正曲線的線性關(guān)系不佳，以至偏離朗伯-比爾定律。但狹縫寬度太小，則入射光強(qiáng)度太弱，也不利于測定。一般以不減少吸光度的最大狹縫寬度為宜。根據(jù)吸光度測量誤差可知，吸光度在0.2~0.8之間時，測量精確度最好。因此，應(yīng)把被測組分的濃度控制在其吸光度為0.2~0.8之間的范圍。（3）吸光度測量范圍的選擇第八章分子光譜法3、紫外-可見吸收光譜分析樣品的處理化合物的紫外-可見吸收光譜分析通常是在溶液中進(jìn)行的。制備溶液時，準(zhǔn)確稱取一定量的樣品，在容量瓶中配制一定體積具有一定濃度的溶液，然后取出部分置于吸收池內(nèi)進(jìn)行測定。在可見光區(qū)最通用的溶劑是水。在紫外區(qū)最常用的三種溶劑是環(huán)己烷、95%乙醇及1,4-二氧六環(huán)。當(dāng)需用極性強(qiáng)的溶劑時，通常選用95%乙醇。第八章分子光譜法六、紫外-可見吸收光譜的定性分析（1）把樣品光譜圖與被測物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)光譜圖進(jìn)行比較，判別是否為同一化合物。在相同的條件下分別測得未知試樣和標(biāo)準(zhǔn)樣品的紫外-可見吸收光譜，將兩者進(jìn)行對照、比較。如果完全相同，則待測試樣與標(biāo)準(zhǔn)樣品可能使同一種化合物；如果存在明顯差別，則肯定不是同一種化合物。紫外-可見吸收光譜定性的主要依據(jù)是

和相應(yīng)的摩爾吸收系數(shù)

以及吸收光譜的曲線形狀、吸收峰數(shù)目。紫外-可見吸收光譜在化合物定性方面的應(yīng)用主要有以下五個方面。第八章分子光譜法（2）確定混合物中某一特定的組分是否存在或鑒定一個純樣品是否含有其他雜質(zhì)。利用待測物質(zhì)與雜質(zhì)在紫外-可見光區(qū)吸光度的差異，選用適當(dāng)波長可以確定混合物中某一特定組分是否存在或進(jìn)行待測物的純度檢測。（3）推斷化合物的骨架結(jié)構(gòu)紫外-可見吸收光譜提供的結(jié)構(gòu)信息如下：化合物在220~700nm內(nèi)無吸收，說明該化合物是脂肪烴、脂環(huán)烴或它們的簡單衍生物（氯化物、醇、醚、羧酸類等），也可能使非共軛烯烴。第八章分子光譜法220~250nm范圍內(nèi)有強(qiáng)吸收帶，說明分子結(jié)構(gòu)中存在一個共軛體系（共軛二烯或α、β-不飽和醛、酮）。200~250nm范圍內(nèi)有強(qiáng)吸收帶，結(jié)合250~290nm范圍的中等強(qiáng)度吸收帶或顯示不同程度的精細(xì)結(jié)構(gòu)，說明分子結(jié)構(gòu)中存在苯基。250~350nm范圍由弱吸收帶，說明分子結(jié)構(gòu)中含有醛、酮羰基或共軛羰基。300nm以上的強(qiáng)吸收帶，說明化合物具有兩個以上較大的共軛體系。若吸收強(qiáng)且具有明顯的精細(xì)結(jié)構(gòu)，說明為稠環(huán)芳烴、稠環(huán)雜芳烴或其衍生物。

在可見光區(qū)有吸收，即化合物為有色物質(zhì)，則該化合物可能含有5個以上的共軛生色團(tuán)。第八章分子光譜法（4）判斷順反異構(gòu)體應(yīng)用紫外-可見吸收光譜，可以判斷一些化合物的構(gòu)型和構(gòu)象。一般來說，順式異構(gòu)體的最大吸收波長比反式異構(gòu)體短且ε小，這是由于立體障礙的原因。（5）判斷互變異構(gòu)體由結(jié)構(gòu)式可知，酮式?jīng)]有共軛雙鍵，所以它在240nm處僅有弱吸收；而烯醇式由于有共軛雙鍵，因此在245nm處有強(qiáng)的吸收帶。第八章分子光譜法七、紫外-可見吸收光譜的定量分析1、單組分定量分析應(yīng)用紫外-可見吸收光譜進(jìn)行單組分的定量分析有絕對法、標(biāo)準(zhǔn)對照法、吸收系數(shù)法、標(biāo)準(zhǔn)曲線法、標(biāo)準(zhǔn)加入法、示差分光光度法六種方法。（1）絕對法單組分是指試樣中只含有一種組分，或者在混合物中待測組分的吸收峰與其他組分吸收峰不重疊。在這兩種情況下，通常均應(yīng)選擇在待測物質(zhì)的吸收峰波長處進(jìn)行定量測定。第八章分子光譜法（2）標(biāo)準(zhǔn)對照法在相同條件下配置標(biāo)準(zhǔn)溶液和試樣溶液，在選定波長處，分別測定其吸光度，根據(jù)朗伯-比爾定律計算供試品溶液中被測組分的濃度。因標(biāo)準(zhǔn)溶液和試樣溶液是同種物質(zhì)，兩者在同臺儀器及同一波長處且于厚度相同的吸收池中進(jìn)行測定，故

，則：

當(dāng)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)對照法時，一般要標(biāo)準(zhǔn)溶液與試樣溶液的濃度盡可能接近，否則將產(chǎn)生較大誤差。第八章分子光譜法（3）吸收系數(shù)法吸收系數(shù)法也可用于測定固體樣品中被測組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，待測樣品經(jīng)溶劑溶解配置成溶液后測定吸光度，將測得的吸光度換算成樣品的百分吸收系數(shù)，計算樣品與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的百分吸收系數(shù)之比即得。當(dāng)被測組分的吸收系數(shù)

或

已知，可根據(jù)朗伯-比爾定律，測得吸光度A，求出試樣溶液中被測組分的濃度。第八章分子光譜法（4）標(biāo)準(zhǔn)曲線法首先配置一系列不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，在相同條件下分別測定吸光度。以濃度為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，或計算吸光度與濃度的回歸方程。然后在相同的條件下測定待測溶液的吸光度，從標(biāo)準(zhǔn)曲線或回歸方程中求出待測組分的濃度。標(biāo)準(zhǔn)曲線法在水質(zhì)分析中應(yīng)用廣泛，簡便易行，而且對儀器精度的要求不高。第八章分子光譜法（5）標(biāo)準(zhǔn)加入法若試樣組成復(fù)雜，可采用標(biāo)準(zhǔn)加入法進(jìn)行測定，能夠消除試樣基體對測定的影響。具體方法：先測定一定體積試液（cx）的吸光度Ax，然后在該試液中加入一定量的與未知試液濃度相近的標(biāo)準(zhǔn)溶液，其濃度為c0，測得的吸光度為A，則：第八章分子光譜法在實際的測定過程中，通常采用作圖外推法，即在4份或5份相同體積試樣中，分別按比例加入不同量待測元素的標(biāo)準(zhǔn)溶液，并稀釋至相同體積，然后分別測定吸光度A。以加入待測元素的標(biāo)準(zhǔn)量為橫坐標(biāo)，相應(yīng)的吸光度為縱坐標(biāo)作圖可得一直線，此直線的延長線在橫坐標(biāo)軸上交點到原點的距離相應(yīng)的量即為原始試樣中待測元素的量。第八章分子光譜法標(biāo)準(zhǔn)加入法適用于試樣基體影響較大，且又沒有純凈的基體空白，或測定純物質(zhì)中極微量的元素。第八章分子光譜法（6）示差分光光度法若試樣中被測組分的濃度較高，直接測定時，吸光度可能超出適宜的測量范圍，以致產(chǎn)生較大的測量誤差。采用示差分光光度法可克服這一缺點。示差分光光度法采用比試樣濃度（

）略低且濃度已知的標(biāo)準(zhǔn)溶液（

）作為參比溶液。根據(jù)朗伯-比爾定律，有：以

作為參比溶液，測定一系列已知

標(biāo)準(zhǔn)溶液的

，繪制

標(biāo)準(zhǔn)曲線，再測定樣品溶液的

，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線得其

，即可求得被測組分的濃度

。第八章分子光譜法2、多組分定量分析當(dāng)樣品中有兩種或兩種以上的組分共存時，可根據(jù)吸收光譜相互重疊的情況分別采用不同的測定方法。（1）各組分的吸收峰不重疊在這種情況下可按單組分的測定方法分別在λ1處測x組分的濃度，而在λ2處測y組分的濃度。第八章分子光譜法（2）各組分的吸收峰部分重疊在x組分的吸收峰λ1處y組分沒有吸收，而在y組分的吸收峰λ2處x組分有吸收?？上仍讦?處按單組分測定法測出混合物中x組分的濃度cx，然后在λ2處測得混合物的吸光度，最后根據(jù)吸光度具有加和性的原理計算出y組分的濃度cy。第八章分子光譜法（3）各組分的吸收峰相互重疊吸收光譜相互重疊的兩組分，若事先測出λ1與λ2處兩組分的吸收系數(shù)

或

，再在兩波長處分別測得混合溶液吸光度

與

，當(dāng)液層厚度為1cm時，即可通過解線性方程組法計算出兩組分的濃度。①解線性方程組法第八章分子光譜法②雙波長分光光度法—等吸收法吸收光譜重疊的x、y兩組分混合物中，若要消除組分y的干擾來測定x，可從干擾組分y的吸收光譜上選擇兩個吸光度相等的波長λ1和λ2，然后測定混合物的吸光度差值，最后根據(jù)

值來計算x的含量。關(guān)鍵之處：兩個測定波長的選擇。第八章分子光譜法八、紫外-可見分光光度法水質(zhì)分析中的應(yīng)用1、天然水中鐵的測定鐵離子是水中最常見的離子之一，其含量低時對人體健康并無影響，但含量太高時，容易產(chǎn)生苦澀味，飲用時很不可口。飲用水中鐵的容許量為0.3mg/L。（1）方法原理在pH=3-9的溶液中，F(xiàn)e2+與鄰二氮菲生成穩(wěn)定的橙紅色配合物，其反應(yīng)式為：此配合物在避光時可穩(wěn)定半年。用1cm比色皿在508nm波長處測定吸光度值，由標(biāo)準(zhǔn)曲線上查出對應(yīng)Fe2+的含量。第八章分子光譜法測定水中總鐵：用還原劑（如抗壞血酸或鹽酸羥胺）將水中Fe3+還原為Fe2+，然后測定，得到總鐵含量。其反應(yīng)式為：（2）注意事項水樣中鐵濃度＞5.0mgL時，水樣稀釋后測定或選用3cm或5cm比色皿進(jìn)行測定。該方法適用于環(huán)境水和廢水中鐵的測定，最低檢出濃度為0.03mg/L，測定上限為5.0mg/L。若水樣有底色，可用不加顯色劑的試液做參比，對水樣底色進(jìn)行校正。第八章分子光譜法水樣中含有強(qiáng)氧化劑、氰化物、亞硝酸鹽、焦磷酸鹽、偏聚磷酸鹽及某些重金屬離子時會干擾測定。經(jīng)過加熱煮沸，可將氰化物和亞硝酸鹽除去，并使焦磷酸鹽和偏聚磷酸鹽轉(zhuǎn)化為正磷酸鹽以減輕干擾。但是含有CN-或S2-的水樣酸化時，必須小心，以防中毒。加入鹽酸羥胺則可消除氧化劑的影響。當(dāng)水樣中Cu2+、Zn2+、Co2+、Cr（Ⅵ）的濃度小于10倍鐵濃度，Ni2+小于2mg/L時，不干擾測定，當(dāng)濃度再高時，可加入過量鄰二氮菲顯色劑予以消除；水樣中Hg2+、Cd2+、Ag+等能與鄰二氮菲生成沉淀，濃度高時，可將沉淀過濾除去，濃度低時，可加過量鄰二氮菲顯色劑來消除。第八章分子光譜法2、廢水中鎘的測定鎘及其化合物均有毒，能蓄積于動物體的軟組織中，使腎臟等器官發(fā)生病變，并影響酶的正?；顒?。日本的骨痛病就是人體鎘中毒的具體反應(yīng)。飲用水中鎘的最高容許含量為0.01mg/L，漁業(yè)水域水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)和農(nóng)田灌溉用水水質(zhì)的最高容許含量為0.005mg/L，工業(yè)廢水最高容許排放濃度為0.1mg/L。（1）方法原理在一定條件下，在強(qiáng)堿性溶液中，Cd2+與雙硫腙（H2Dz）生成紅色配合物（Cd（HDz）2），用三氯甲烷或四氯化碳萃取分離后，在518nm波長處測定吸光度值，用標(biāo)準(zhǔn)曲線法求出鎘的含量。第八章分子光譜法其反應(yīng)式為：（2）注意事項顯色雙硫腙（H2Dz）對光、熱十分敏感，易被氧化，其氧化產(chǎn)物在CCl4中呈黃色或棕色，故雙硫腙必須提純后再用。同時要求測定中使用的容器、試劑、蒸餾水要純。凈。該方法靈敏度較高，當(dāng)水樣為100mL，用2cm比色皿時，Cd2+的最低檢出濃度為0.001mg/L，測定上限為0.06mg/L。適用于受鎘污染的天然水和廢水中鎘的測定。第八章分子光譜法水樣中Pb2+20mg/L、Zn2+30mg/L、Cu2+40mg/L、Mn2+4mg/L、Fe2+4mg/L時在酒石酸鉀鈉溶液存在的條件下不干擾測定，如Mg2+濃度達(dá)到20mg/L時，可多加酒石酸鉀鈉進(jìn)行掩蔽。水樣中含Hg2+、Ag+等離子時可預(yù)先在pH=2下，用雙硫腙溶液萃取除去；如有Co2+、Ni2+時，可在pH=8-9時，加入丁二酮肟生成Co2+、Ni2+-丁二酮肟配合物，用氯仿萃取除去，Co2+的配合物不被萃取，但不干擾測定。第八章分子光譜法3、水中微量酚的測定酚類對人體的毒性較大。長期飲用被酚污染的水，可引起慢性中毒，癥狀表現(xiàn)為頭痛、昏厥、惡心、嘔吐、腹瀉、貧血等，甚至發(fā)生神經(jīng)系統(tǒng)故障；人體攝入一定量時，還會出現(xiàn)急性中毒癥狀。水中含低濃度0.1-0.2mg/L的酚類時，使水中魚肉味道變劣，大于5.0mg/L時則造成中毒死亡。用大于200mg/L的含酚廢水灌溉，會使農(nóng)作物枯死或減產(chǎn)。如用被酚污染的水體作為給水水源，水中即使只含有0.001mg/L的酚，也會由于氯消毒而產(chǎn)生令人討厭的氯代酚惡臭。我國飲用水標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定揮發(fā)酚含量不得超過0.002mg/L，灌溉用水不得超過1mg/L。第八章分子光譜法（1）水中微量酚的測定①方法原理4-氨基安替比林（簡寫4-AAP）和酚類化合物在pH=10.0±0.2溶液中，在氧化劑鐵氰化鉀K3Fe(CN)6作用下，生成橙紅色的吲哚酚安替比林染料，其反應(yīng)式為：4-氨基安替比林分光光度法安替比林染料的水溶液在λmax=510nm下測定吸收光度值，用標(biāo)準(zhǔn)曲線法求出水樣中酚類化合物的含量。如用2cm比色皿，酚的最低檢出濃度為0.1mg/L。安替比林染料的CHCl3萃取液在此λmax=460nm下測定吸光度值，用標(biāo)準(zhǔn)曲線法求出水樣中酚的含量。其最低檢出限為0.002mg/L，測定上限為0.12mg/L。第八章分子光譜法本法測定的只是苯酚、鄰位酚和間位酚，而對羥基對位被烷基、硝基、亞硝基、芳香基、苯甲?；蛉┗〈亦徫晃幢蝗〈鷷r，不與4-AAP發(fā)生顯色反應(yīng)，但是羥基對位被鹵素、羧基、磺酸基和甲氧基取代時，與4-AAP的顯色反應(yīng)基本上可進(jìn)行。另外鄰位硝基也阻止顯色反應(yīng)，但間位硝基不完全阻止反應(yīng)。芳香胺對本法有干擾；凡對氧化劑鐵氰化鉀有作用的物質(zhì)均有干擾，可用蒸餾純化法，將揮發(fā)酚與水蒸氣一起蒸出后再測定，可消除干擾。②注意事項所用試劑，如4-AAP、K3Fe(CN)6等最好現(xiàn)用現(xiàn)配，使用最長也不得超過一周。第八章分子光譜法（2）紫外分光光度法測定水樣中的總酚酚類化合物的水溶液在210nm~300nm之間有不同的吸收峰。這些吸收峰在加入NaOH或KOH水溶液后出現(xiàn)了較集中的吸收峰，且強(qiáng)度有很大增強(qiáng)。因此可將水樣堿化后作測定樣，水樣酸化后作空白樣，用紫外分光光度法測定水中酚的含量。第八章分子光譜法4、水的濁度的測定水中的濁度是天然水和飲用水的一項重要水質(zhì)指標(biāo)，可采用分光光度法和目視比濁法測定。（1）分光光度法在適當(dāng)溫度下，用無濁水（經(jīng)孔徑為0.2μm濾膜過濾的蒸餾水）配置一系列由硫酸肼（NH2）2SO4·H2SO4與六次甲基四胺（CH3）6N4形成的白色高分子聚合物的標(biāo)準(zhǔn)濁度液，在680nm下測定吸光度，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。水樣在同樣條件下測得吸光度值，由標(biāo)準(zhǔn)曲線查出相對應(yīng)的濁度。該方法測定的濁度單位為FTU。規(guī)定1.25mg硫酸肼/L和1.25mg六次甲基四胺/L水中形成的聚合物所產(chǎn)生的濁度為1度。第八章分子光譜法（2）目視比濁法將水樣與漂白土（或高嶺土）配置成的濁度標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行比較。選出與水樣產(chǎn)生視覺效果相近的標(biāo)準(zhǔn)液，記下其濁度值。規(guī)定1mg漂白土/L所產(chǎn)生的濁度為1度。測定時，水樣必須充分振蕩后才能進(jìn)行比濁測定。第八章分子光譜法5、水的氨氮、亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮及總氮的測定水中含氮化合物是水中一項重要的衛(wèi)生質(zhì)量指標(biāo)，它可以判斷水體污染的程度。水中含有大量氨氮，說明水源在不久前被嚴(yán)重污染過，衛(wèi)生狀況很差；水中硝酸鹽氮增加的同時，還有亞硝酸鹽氮和氨氮，則表明水源不僅過去曾被污染過，而且現(xiàn)在仍處于受污染狀態(tài)，衛(wèi)生狀況很差；水中硝酸鹽氮含量很高，而氨氮和亞硝酸鹽氮含量很少甚至測不出，則表明水源曾被有機(jī)氮污染過，但現(xiàn)在已經(jīng)幾乎自凈完全，其衛(wèi)生狀況較好；我國飲用水標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定硝酸鹽氮20mg/L，世界衛(wèi)生組織規(guī)定45mg/L。第八章分子光譜法（1）氨氮（NH3-N或NH4+）的測定①方法原理水中氨主要以NH3·H2O形式存在，并有下列平衡：采用納氏試劑光度法水中的氨與納氏試劑（碘化汞鉀的強(qiáng)堿性溶液，K2HgI4+KOH）作用生成黃棕色膠態(tài)配合物。如水中NH3-N含量較少，呈淺黃色，含量較多時呈棕色。第八章分子光譜法碘化氨基合氧汞配合物[Hg2ONH2]I在410-425nm范圍有強(qiáng)烈吸收，故可選420nm波長處測定吸光度值，由標(biāo)準(zhǔn)曲線法求得水中NH3-N的含量。本法最低檢出限為0.025mg/L，測定上限為2mg/L。水樣經(jīng)預(yù)處理后，可適用于地面水、地下水、工業(yè)廢水和生活污水中氨氮的測定。碘化氨基合氧汞配合物[Hg2ONH2]I在明膠、聚乙烯醇保護(hù)下形成在紫外光區(qū)產(chǎn)生吸收的分散液體，最大吸收波長λmax=370nm（ε為6.3×103），同樣用標(biāo)準(zhǔn)曲線法求NH3-N含量，適用于清潔天然水中氨氮的測定；第八章分子光譜法②注意事項如果水樣中的NH3-N含量大于1mg/L時可以直接用納氏試劑光度法測定；如果NH3-N含量小于1mg/L或水樣的顏色或濁度較高時，則應(yīng)預(yù)先用蒸餾法將NH3蒸出后，再用納氏試劑光度法測定。水樣中含有少量Ca2+、Mg2+、Fe3+等離子時，可用酒石酸或酒石酸鉀鈉掩蔽，消除干擾。水樣中NH3-N含量＞5mg/L時，可用酸堿滴定法測定。第八章分子光譜法（2）亞硝酸鹽氮（NO2--N）的測定①方法原理首先在酸性溶液中，NO2-與對氨基苯磺酸發(fā)生重氮化反應(yīng)，然后重氮鹽與α-萘乙胺發(fā)生偶聯(lián)反應(yīng)，生成紅色偶氮染料。采用對氨基苯磺酸-α-萘乙胺光度法第八章分子光譜法生成的紅色偶氮染料的顏色深淺與水中NO2--N含量成正比。其λmax=540nm，用標(biāo)準(zhǔn)曲線法求水中NO2--N的含量。該法最低檢出濃度為0.003mg/L，測定上限為0.2mg/L。適用于飲用水、地面水、地下水、生活污水和工業(yè)廢水中亞硝酸鹽氮的測定。第八章分子光譜法②注意事項水樣渾濁或有顏色，可用0.45μm濾膜過濾或加適量Al（OH）3懸浮液（上清液）過濾。水樣中如Fe3+＞1mg/L，Cu2+＞5mg/L等，會干擾測定，則可加NH4F或EDTA掩蔽。水樣中有氯、氯胺（如三氯胺NCl3）干擾測定。一般NO2--N與NCl3、Cl2不大可能共存于同一水樣中。如按正常順序加入試劑，NCl3會產(chǎn)生假紅色，但可先加入α萘乙二胺試劑，后加對氨基苯磺酸試劑，可把影響減至最小程度。但NCl3的含量高時，仍產(chǎn)生桔黃色。因此水中一旦有游離性有效氯（Cl2）和NCl3時，要進(jìn)行校正。第八章分子光譜法（3）硝酸鹽氮（NO3--N）的測定①方法原理將水樣在微堿性（pH=8）溶液中蒸發(fā)至干，在無水條件下NO3--N與酚二磺酸反應(yīng)，生成硝基酚二磺酸，然后在堿性溶液中，硝基酚二磺酸發(fā)生分子重排，生成黃色化合物。該化合物的λmax=410nm，用標(biāo)準(zhǔn)曲線法，求得水樣中NO3--N的含量。其主要反應(yīng)為濃硫酸與苯酚作用生成酚二磺酸。1）采用酚二磺酸光度法測定NO3--N的含量。該方法最低檢出濃度為0.02mg/L，測定上限為2.0mg/L。適用于飲用水、地下水和清潔地面水中NO3--N的測定。第八章分子光譜法第八章分子光譜法②注意事項水樣中含Cl-、NO2-、NH4+等均有干擾，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)那疤幚?。該方法?zhǔn)確度、精密度較高，但操作麻煩?？刹捎每焖俜椒y定NO3--N。硝酸鹽（NO3—N）在紫外光區(qū)220nm處有特征吸收。2）紫外分光光度法測定水中NO3—N的含量對于有機(jī)物含量低的水樣，即未受到污染的天然水和飲用水，可用

吸光度差值求得水中NO3—N的含量，可消除水中溶解性有機(jī)物的干擾。第八章分子光譜法水中NO3—N和NO2—N的同時測定，可通過兩份等體積的水樣，一份在酸性介質(zhì)中加入氨基磺酸（消除NO2—N干擾），另一份在酸性介質(zhì)中加入過氧化氫，然后稀釋至相同體積，在210nm處分別測定兩份水樣的吸光度值。前者是水樣中NO3—N的吸光度，后者是水樣中NO3—N和NO2—N的吸光度。由標(biāo)準(zhǔn)曲線法，求出NO3—N和NO2—N（兩份水樣NO3—N）的含量。該方法的準(zhǔn)確度和精密度都很高，適用于降水、一般地面水和井水中NO3—N和NO2—N的測定。3）紫外吸收光譜法同時測定水中NO3—N和NO2—N的含量第八章分子光譜法（4）過硫酸鉀氧化-紫外分光光度法測定水中的總氮用過硫酸鉀K2S2O8作氧化劑在120~124℃的堿性介質(zhì)條件下，不僅可將水中氨和亞硝酸鹽氧化為硝酸鹽，同時將水樣中大部分有機(jī)氮化合物氧化為硝酸鹽。過量的過硫酸鉀分解為硫酸鉀K2SO4，而后在220nm和275nm處用紫外分光光度計測定其吸光度，同樣由

示差吸光度值，在標(biāo)準(zhǔn)曲線上查出相應(yīng)水中的總氮量。該方法監(jiān)測下限為0.05mg/L，上限為4mg/L，適用于湖泊、水庫、江河水中總氮的測定。

第八章分子光譜法6、飲用水中二氧化氯的測定水中常量二氧化氯的測定可采用連續(xù)碘量法測定。但對飲用水消毒時二氧化氯的含量分析時，應(yīng)采用吸收光譜法或分光光度法。（1）麗絲胺綠B（LGB）分光光度法測定ClO2的分析流程取一定量含有ClO2的水樣，直接加入到含有足量的0.001mol/LLGB水溶液和5mLpH=9.0氨緩沖溶液的100mL容量瓶中，用水稀釋至刻度；以蒸餾水為空白，在616nm處測定吸光度，然后在標(biāo)準(zhǔn)曲線上查出水樣中ClO2的含量。第八章分子光譜法（2）麗絲胺綠B（LGB）示差光度法測定水中低濃度ClO2以采用蒸餾水空白為參比，其標(biāo)準(zhǔn)曲線的回歸方程的相關(guān)系數(shù)r為負(fù)值，是負(fù)相關(guān)。因此可用示差光度法測定，即以麗絲胺綠B的試劑空白（不含ClO2）為擬“測定水樣”，以含ClO2水樣為“測定空白或參比”，按分析流程在616nm處，測定吸光度值

（

），然后再按同樣方法繪制的標(biāo)準(zhǔn)曲線查出水中ClO2的含量。第八章分子光譜法8.4分子發(fā)光分析法物質(zhì)的分子吸收一定能量后，電子能級由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，激發(fā)態(tài)分子在返回到基態(tài)的過程中，以光輻射的形式釋放能量，這種現(xiàn)象稱為分子發(fā)光。建立在這一基礎(chǔ)上的分析方法即為分子發(fā)光分析法。分子發(fā)光包括熒光、磷光、化學(xué)發(fā)光、生物發(fā)光、散射光。熒光是由激發(fā)單重態(tài)（S1）的最低振動能級至基態(tài)（S0）各振動能級間躍遷產(chǎn)生的；磷光是由激發(fā)三重態(tài)（T1）的最低振動能級至基態(tài)各振動能級間躍遷產(chǎn)生的。熒光輻射的波長比磷光短；熒光的壽命（10-9~10-7s）比磷光（10-4~10s）短。第八章分子光譜法1、分子熒光分析法的特點一、分子熒光、磷光分析法概述一般來說，熒光分析的靈敏度比紫外-可見吸收光譜法高2~4個數(shù)量級。紫外-可見吸收光譜法的靈敏度在10-7g/mL，而熒光分析法的靈敏度可達(dá)10-10g/mL，甚至可達(dá)10-12g/mL。靈敏度高熒光光譜包括激發(fā)光譜和發(fā)射光譜，在鑒定物質(zhì)時選擇性更強(qiáng)，可用兩個特征光譜同時對物質(zhì)進(jìn)行鑒別。選擇性好第八章分子光譜法由于熒光分析法靈敏度高，因而為少量樣品的測定提供了可靠性。測定的下限在10-10~10-12g/mL。用樣量少熒光分析法能提供的物理參數(shù)有：激發(fā)光譜、發(fā)射光譜、熒光強(qiáng)度、總熒光量、量子效率、熒光壽命等。這些參數(shù)都能從不同角度反映熒光物質(zhì)的各種特性，并通過這些物理參數(shù)可以得到被研究物質(zhì)分子更多的信息。能提供較多的物理參數(shù)有許多物質(zhì)本身不發(fā)熒光，而要加入某種試劑才能達(dá)到熒光分析的目的。另外，熒光分析對環(huán)境因素敏感，所以在測定時，干擾因素也較多，如溫度、溶劑、溶液的pH值、散射光等，都能影響熒光的測定。適應(yīng)性差，應(yīng)用范圍不夠廣泛第八章分子光譜法2、分子熒光分析法定性定量基礎(chǔ)由于物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)不同，所吸收光的波長和發(fā)射的熒光波長也有所不同。利用這個特性，可以定性鑒別物質(zhì)。同一種分子結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，用同一波長的激發(fā)光照射，可發(fā)射相同波長的熒光。物質(zhì)的濃度越大，所發(fā)射的熒光強(qiáng)度亦強(qiáng)，利用這個性質(zhì)可以進(jìn)行定量測定。選擇性好定性基礎(chǔ)分子熒光分析法可以定量測定許多痕量無機(jī)和有機(jī)組分，而且熒光光度計作為高效液相色譜、毛細(xì)管電泳的高靈敏度檢測器，在超高靈敏度的生物學(xué)體系大分子的分析方面得到了越來越廣泛的應(yīng)用。第八章分子光譜法1、分子熒光、磷光的產(chǎn)生二、分子熒光、磷光分析法的基本原理分子吸收能量后，由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，激發(fā)態(tài)分子在返回到基態(tài)的過程中，以光輻射的形式釋放能量，即輻射的吸收與發(fā)射。熒光和磷光就是這兩種情況下的輻射的發(fā)射，包括激發(fā)和發(fā)射兩個過程。分子吸收輻射使電子從基態(tài)能級躍遷到激發(fā)態(tài)能級，同時伴隨著振動能級和轉(zhuǎn)動能級的躍遷。在分子能級躍遷的過程中，電子的自旋狀態(tài)也可能發(fā)生改變。（1）激發(fā)過程第八章分子光譜法基態(tài)單重態(tài)：在同一軌道上的兩個電子的自旋方向要彼此相反，即自旋成對，凈自旋為零，具有抗磁性。激發(fā)單重態(tài)：當(dāng)分子吸收能量后，電子被激發(fā)到較高能級，在躍遷過程中電子自旋方向不發(fā)生變化，這時分子處于激發(fā)單重態(tài)。激發(fā)三重態(tài)：如果在躍遷過程中還伴隨著電子自旋方向的改變，兩個電子的自旋不再配對而是自旋方向相同了，這時分子處于激發(fā)三重態(tài)，具有順磁性。第八章分子光譜法處于激發(fā)態(tài)的分子是不穩(wěn)定的，通常以輻射躍遷或無輻射躍遷方式返回基態(tài)，這就是去激發(fā)過程（去活化過程）。輻射躍遷的去活化過程，發(fā)生光子的發(fā)射，即產(chǎn)生熒光和磷光；無輻射躍遷的去活化過程則以熱的形式失去多余的熱量。（2）發(fā)射過程第八章分子光譜法激發(fā)光譜：固定熒光的最大發(fā)射波長，然后改變激發(fā)光的波長，根據(jù)所測得的熒光（或磷光）強(qiáng)度與激發(fā)光波長的關(guān)系作圖，得到激發(fā)光譜圖。激發(fā)光譜曲線上的最大熒光（或磷光）強(qiáng)度所對應(yīng)的波長，稱為最大激發(fā)波長，用λex表示。它表示在此波長處，分子吸收的能量最大，處于激發(fā)態(tài)分子的數(shù)目最多因而能產(chǎn)生最強(qiáng)的熒光。2、激發(fā)光譜和發(fā)射光譜發(fā)射光譜：選擇最大激發(fā)波長作為激發(fā)光波長，然后測定不同發(fā)射波長時所發(fā)射的熒光（或磷光）強(qiáng)度，得到熒光（或磷光）光譜曲線。最大熒光（或磷光）強(qiáng)度處所對應(yīng)的波長稱為最大發(fā)射波長，用λem表示。發(fā)射光譜反映了在相同條件下，不同波長處分子的相對發(fā)射強(qiáng)度。熒光發(fā)射光譜可以用于熒光物質(zhì)的鑒別，并作為氧化測定時選擇恰當(dāng)?shù)臏y定波長或濾光片的依據(jù)。第八章分子光譜法1、熒光光譜儀三、熒光、磷光光譜儀結(jié)構(gòu)熒光和磷光光譜儀主要由光源、激發(fā)單色器（濾光片或光柵）、樣品池、發(fā)射單色器（濾光片或光柵）、檢測器和放大系統(tǒng)組成。第八章分子光譜法理想的光源應(yīng)具有強(qiáng)度大、波長范圍較寬、穩(wěn)定性好等特點。常用高壓汞燈和氙氣燈。熒光儀有兩個單色器：激發(fā)單色器位于光源與樣品池之間，用于選擇激發(fā)波長；發(fā)射單色器位于樣品池與檢測器之間，用于選擇發(fā)射的最大熒光波長。熒光分光光度計中常用光柵作為色散元件，且均帶有可調(diào)狹縫，以供選擇合適的通帶。（1）光源（2）單色器第八章分子光譜法熒光分析用樣品池需用低熒光的玻璃或石英材料制成。其形狀為散射光較少的方形為宜，并且適用于90°測量，以消除入射光的背景干擾。熒光的強(qiáng)度比較弱，所以要求檢測器有較高的靈敏度。光電熒光劑用光電池或光電管，但一般較精密的熒光分光光度計均采用光電倍增管作為檢測器。（3）樣品池（4）檢測器第八章分子光譜法2、磷光光譜儀磷光光譜儀與熒光光譜儀的結(jié)構(gòu)組成相似，只不過磷光分析還需具備裝有液氮的石英杜瓦瓶以及可轉(zhuǎn)動的斬波片或可轉(zhuǎn)動的圓柱形筒。石英杜瓦瓶：石英杜瓦瓶相當(dāng)于液槽。為了實現(xiàn)在低溫下測量磷光，需將樣品溶液放置在盛液氮的石英杜瓦瓶中?？赊D(zhuǎn)動的斬波片：可轉(zhuǎn)動的斬波片也稱為磷光鏡。有些物質(zhì)能同時產(chǎn)生熒光和磷光，為了能在熒光發(fā)射的情況下測定磷光，通常必須在激發(fā)單色器與液槽之間以及液槽和發(fā)射單色器之間各裝一個磷光鏡，并由一個同步電動機(jī)帶動第八章分子光譜法1、定性分析四、分子熒光的定性定量分析分子熒光光譜法可測熒光物質(zhì)的激發(fā)光譜和發(fā)射光譜兩個特征光譜。因此它對物質(zhì)的定性鑒別可靠性更強(qiáng)。用熒光光譜法進(jìn)行定性分析時，也要有純品作對照，不但要比較激發(fā)光譜的一致性，而且還要比較發(fā)射光譜的一致性。熒光分析法的應(yīng)用主要在定量分析方面，特別是痕量物質(zhì)含量的測定。第八章分子光譜法2、定量分析（1）熒光強(qiáng)度與物質(zhì)濃度的關(guān)系設(shè)溶液中熒光物質(zhì)濃度為c，液層厚度為L。熒光強(qiáng)度F正比與被熒光物質(zhì)吸收的光強(qiáng)度，即：將兩式合并后得：將上式中

展開，得：第八章分子光譜法若濃度c很小，

之值也很小，當(dāng)

，展開式方括號中二項以后的各項可以忽略，則：熒光分析法定量的依據(jù)是熒光強(qiáng)度與熒光物質(zhì)濃度之間的線性關(guān)系，而熒光強(qiáng)度的靈敏度取決于檢測器的靈敏度，即只要改進(jìn)光電倍增管和放大系統(tǒng)，使極微弱的熒光也能被檢測到，就可以測定很稀的溶液濃度，因此熒光分析法的靈敏度很高。紫外-可見分光光度法定量的依據(jù)是吸光度（透過光的負(fù)對數(shù)）與吸光物質(zhì)濃度之間的關(guān)系，所測定的是透過光強(qiáng)和入射光區(qū)的比值，即

，因此即使將光強(qiáng)信號放大，由于透過光強(qiáng)和入射光強(qiáng)都被放大，比值仍然不變，對提高檢測靈敏度不起作用，故紫外-可見分光光度法的靈敏度不如熒光分析法高。第八章分子光譜法（2）定量分析方法1）標(biāo)準(zhǔn)曲線法熒光分析