1、2.6紫外-可見(jiàn)分光光度法分析的特點(diǎn)和常用術(shù)語(yǔ)1.特點(diǎn)（1）靈敏度較高分光光度法具有較高的靈敏度，其檢測(cè)下限一般為10-5molL-1，有些體系也可能達(dá)到10-6molL-1。,（2）精密度高分光光度法的精密度是指多次重復(fù)分析結(jié)果的彌散程度。精密度一般用相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差來(lái)表示。光度分析中，一般分析的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在2%-5%范圍內(nèi)。由于近代分光光度儀器的改進(jìn)，其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差可控制在n0/00甚至更小。,（3）分析范圍廣隨著有機(jī)試劑的迅速發(fā)展，多數(shù)元素的離子可通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)娘@色劑顯色而進(jìn)行比色測(cè)定。同時(shí)，對(duì)許多有機(jī)化合物來(lái)說(shuō)，光度法亦不失為一個(gè)好的測(cè)定方法。,（4）分析速度較快光度法測(cè)定的主要過(guò)程為：

2、溶樣、顯色和測(cè)定。一般分析中，干擾離子可通過(guò)掩蔽和控制實(shí)驗(yàn)條件加以消除，不必分離，因而具有較快的分析速度。,2.術(shù)語(yǔ)(1)生色團(tuán)在有機(jī)化合物中，能在紫外或可見(jiàn)光區(qū)產(chǎn)生光吸收的含有鍵的不飽和基團(tuán)稱為生色團(tuán)。,(2)助色團(tuán)指本身不會(huì)使化合物產(chǎn)生顏色或產(chǎn)生紫外光吸收的基團(tuán)，但這些基團(tuán)與生色基團(tuán)連接時(shí)，卻能使生成基團(tuán)的吸收波長(zhǎng)移向長(zhǎng)波并使吸收強(qiáng)度增加，這樣的基團(tuán)稱為助色團(tuán)。,通常助色基團(tuán)是由含孤對(duì)電子的元素（如：氧、氮和鹵素等）所構(gòu)成的官能團(tuán)，如：-NH2、-OH、-OR、-SH、-SR、-Cl、-Br、-I等。,(3)藍(lán)移由于取代基或溶劑極性的影響，使吸收譜帶的最大吸收波長(zhǎng)向短波方向移動(dòng)的現(xiàn)象稱為短

3、移、紫移或藍(lán)移。,(4)紅移由于共軛作用、引入助色團(tuán)或溶劑極性影響等原因，使吸收譜帶的最大吸收波長(zhǎng)向長(zhǎng)波方向移動(dòng)的現(xiàn)象，稱為長(zhǎng)移或紅移。,(5)溶劑效應(yīng)有些溶劑，特別是極性溶劑對(duì)溶質(zhì)吸收峰的波長(zhǎng)、強(qiáng)度及形狀可能產(chǎn)生影響，這種現(xiàn)象稱為溶劑效應(yīng)。紫外-可見(jiàn)吸收光譜中常用的溶劑包括：己烷、庚烷、環(huán)己烷、二氧雜己烷、水和乙醇等。,溶劑除了對(duì)吸收波長(zhǎng)有影響外，還影響吸收強(qiáng)度和精細(xì)結(jié)構(gòu)。因此，在溶解度允許范圍內(nèi)，應(yīng)選擇極性較小的溶劑。,2.7紫外-可見(jiàn)分光光度分析中的一些影響因素1.溶劑：同一樣品的吸收峰峰位、吸收曲線形狀在不同溶劑中可能不同，這可能是溶質(zhì)與溶劑之間相互作用引起的。,選擇溶劑的原則：a.溶

4、劑在整個(gè)選用的波長(zhǎng)范圍內(nèi)吸收盡可能地?。籦.樣品可以在溶劑中得到充分的溶解；c.一般采用非極性溶劑（如：環(huán)己烷、CCl4和氯仿等），尤其是當(dāng)吸收物質(zhì)為極性分子時(shí)，更應(yīng)該如此。,2.濃度：依據(jù)朗伯-比耳定律，它的適用范圍是極稀的溶液（一般c0.01molL-1）。3.pH值：它直接影響生成物的形成速率、結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性，故pH的變化不僅可以引起吸收峰的位移，還可以改變吸收曲線的形狀。,4.溫度：顯色反應(yīng)與溫度有很大關(guān)系。顯色溫度的確定，需要根據(jù)反應(yīng)性質(zhì)來(lái)加以選擇。此外，溫度對(duì)光的吸收和顏色的深淺均有影響，所以在繪制工作曲線和進(jìn)行樣品測(cè)試時(shí)，操作溫度應(yīng)盡量保持一致。,5.共存離子的干擾：（1）種類：a

5、.共存離子本身有顏色；b.共存離子與顯色劑反應(yīng)生成有色化合物或沉淀；c.共存離子與待測(cè)離子或顯色劑作用，生成更穩(wěn)定的無(wú)色絡(luò)合物或發(fā)生氧化-還原反應(yīng)，阻礙了待測(cè)離子與顯色劑間的反應(yīng)。,（2）消除干擾的方法：a.加入掩蔽劑；b.改變干擾離子的價(jià)態(tài)；c.選擇最佳的顯色條件以避免干擾；d.選擇適當(dāng)?shù)臏y(cè)定波長(zhǎng)以消除干擾；,e.利用空白液抵消某些有色離子的干擾；f.利用校正系數(shù)消除干擾；g.預(yù)先使被測(cè)離子與干擾離子分離；h.利用被測(cè)物質(zhì)（如：金屬離子）能形成三元絡(luò)合物的特點(diǎn)，提高顯色反應(yīng)的選擇性。,6.雜散光的影響從單色器出口狹縫出來(lái)的單色光，除了所需要的單色光外，其它波長(zhǎng)的光都叫雜散光。雜散光對(duì)測(cè)定結(jié)果

6、的影響程度取決于光源的能量分布、試樣的吸收特性以及檢測(cè)器的波長(zhǎng)靈敏特性。I雜散光1/4,2.8實(shí)驗(yàn)技術(shù)1.樣品的制備紫外-可見(jiàn)吸收光譜測(cè)定通常是在溶液中進(jìn)行。固體樣品需轉(zhuǎn)變成溶液，無(wú)機(jī)樣品用合適的酸溶解或用堿熔融，有機(jī)樣品用有機(jī)溶劑溶解或抽提。,對(duì)光譜分析溶劑的要求是：良好的溶解能力；在測(cè)定波段沒(méi)有明顯的吸收；被測(cè)組分在溶劑中具有良好的吸收峰形；揮發(fā)性小、不易燃、無(wú)毒性、價(jià)格便宜等。,2.測(cè)定條件的選擇為了使測(cè)定獲得比較滿意的結(jié)果，必須注意選擇合適的測(cè)定條件。,(1)波長(zhǎng)的選擇一般根據(jù)待測(cè)組分的吸收光譜，選擇最大吸收波長(zhǎng)max作為測(cè)定波長(zhǎng)，這樣靈敏度最高，同時(shí)吸光度隨波長(zhǎng)的變化最小，可以得到較

7、好的測(cè)定精度。但在實(shí)際工作中，并不一定選擇max，例如：待測(cè)組分的max受到共存雜質(zhì)干擾，或待測(cè)組分的濃度太高等，在這樣情況下，可以選用其它吸收峰進(jìn)行測(cè)定。,(2)狹縫寬度的選擇狹縫寬度直接影響測(cè)定的靈敏度和工作曲線的線性范圍。一般在不減少吸光度時(shí)最大狹縫寬度，就是應(yīng)該選取的合適的狹縫寬度。,(3)吸光度范圍吸光度在0.20.8時(shí)，吸光度測(cè)定誤差最小。因此，應(yīng)把待測(cè)組分濃度的吸光度控制在0.20.8之間。,3.反應(yīng)條件的選擇,顯色反應(yīng)一般應(yīng)滿足的條件：生成的有色化合物應(yīng)有較大的摩爾吸收系數(shù)；有較高的選擇性；有色化合物組成應(yīng)恒定，穩(wěn)定性好；生成物與顯色劑的max之差一般應(yīng)大于60nm。,（1）溶

8、液酸度溶液酸度對(duì)待測(cè)組分的測(cè)定有顯著影響。直接影響待測(cè)組分的吸收光譜；顯色劑的形態(tài)；待測(cè)組分的化合狀態(tài)；顯色化合物組成。在實(shí)際工作中常用單因素實(shí)驗(yàn)來(lái)確定適宜的溶液酸度。,常用于吸收光譜測(cè)定中的緩沖溶液有：NaH2PO4+HCl(pH=3)NaAc+HCl(pH=5)KH2PO4+NaOH(pH=7)H3BO3+KCl(pH=9)H3BO3+NaOH(pH=11),（2）顯色劑濃度顯色劑用量將影響顯色反應(yīng)。過(guò)量的顯色劑可以使顯色反應(yīng)趨于完全，但是過(guò)量太多，有可能改變有色化合物的組成，影響化合物的顏色?？捎脝我蛩貙?shí)驗(yàn)測(cè)定溶液吸光度隨顯色劑用量的變化。根據(jù)變化曲線，選擇獲得具有高靈敏度且吸光度恒定的

9、顯色劑用量。,（3）溫度的影響在分光光度法測(cè)定中，通常都選用室溫顯色反應(yīng)。當(dāng)溫度對(duì)顯色反應(yīng)速度可能有較大的影響時(shí)，需要考慮溫度的影響。合適的溫度可用單因素實(shí)驗(yàn)來(lái)確定。,（4）顯色時(shí)間這里包括兩種時(shí)間：一種是由于顯色反應(yīng)速度不同，達(dá)到反應(yīng)完全所需的時(shí)間；另一種是有色化合物維持穩(wěn)定的時(shí)間。這兩種時(shí)間均可用單因素實(shí)驗(yàn)來(lái)考察。,4.參比溶液的選擇（1）溶劑參比溶液：當(dāng)待測(cè)組分溶液的組成較為簡(jiǎn)單，共存的組分在測(cè)定波長(zhǎng)的光吸收很小時(shí)，可用溶劑作為參比溶液。,（2）試劑參比溶液：如果顯色劑或其它試劑在測(cè)定波長(zhǎng)有吸收，按顯色反應(yīng)相同的條件，以不加入試樣的溶液作為參比溶液。,5.共存離子干擾的消除方法（1）加入

10、適當(dāng)?shù)难诒蝿唬?）改變干擾離子的價(jià)態(tài)；（3）選擇適當(dāng)?shù)臏y(cè)定波長(zhǎng)；,如果上述方法都不能使用，也可采用預(yù)分離的方法，如：萃取分離、色譜分離、沉淀分離、離子交換和蒸餾等方法，將干擾組分與待測(cè)組分分開(kāi)，然后進(jìn)行吸收光譜的測(cè)定。,6.表觀摩爾吸收系數(shù)的精確求法根據(jù)朗伯-比耳定律，可以計(jì)算物質(zhì)的表觀摩爾吸收系數(shù)：=A/bc值：反映物質(zhì)對(duì)光吸收的靈敏度。,精確求取摩爾吸收系數(shù)的方法是：在不同帶通寬度時(shí)測(cè)定表觀摩爾吸收系數(shù)，繪制表觀摩爾吸收系數(shù)對(duì)帶通寬度的曲線關(guān)系圖，將曲線外推到帶通寬度為零處，這時(shí)相應(yīng)的摩爾吸收系數(shù)即為精確的表觀摩爾吸收系數(shù)。,29紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)的構(gòu)造、類型及發(fā)展趨勢(shì)1.構(gòu)造通常由以

11、下5個(gè)部分組成（1）一個(gè)或多個(gè)輻射源；（2）波長(zhǎng)選擇器；（3）試樣容器(吸收池)；（4）輻射換能器；（5）信號(hào)處理器和讀出裝置。,（1）輻射源：對(duì)光源的主要要求是：在儀器操作所需的光譜區(qū)域內(nèi)，能發(fā)射連續(xù)的具有足夠強(qiáng)度和穩(wěn)定的輻射；并且輻射能隨波長(zhǎng)的變化盡可能小；使用壽命長(zhǎng)。,在可見(jiàn)和近紅外光區(qū)的常用光源為白熾光源，如：鎢燈和碘鎢燈等。紫外光區(qū)主要采用氫燈、氘燈和氙燈等放電燈。在紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)上最常用的有兩種光源：即鎢燈和氘燈。,（2）波長(zhǎng)選擇器波長(zhǎng)選擇器通常有兩種類型：濾光片和借助棱鏡或衍射光柵的幾何色散。現(xiàn)在的商品儀器幾乎都用光柵做色散元件。光柵在整個(gè)波長(zhǎng)區(qū)可以提供良好的、均勻一致的分

12、辨能力，而且成本低、便于保存。,（3）吸收池/試樣容器在紫外-可見(jiàn)分光光度法中，一般使用液體試液，試液放在分光光度計(jì)光束通過(guò)的液體池中。吸收池又稱比色皿或比色杯。,對(duì)吸收池的要求：主要是能透過(guò)所研究的光譜區(qū)輻射線。吸收池的兩個(gè)光學(xué)面必須平整光潔，使用時(shí)不能用手觸摸。按材料可分為：玻璃吸收池和石英吸收池兩種。,吸收池有多種尺寸和不同結(jié)構(gòu)，吸收池的光徑可在0.1cm10cm之間變化，其中以1cm光徑吸收池最為常用，根據(jù)使用要求選用。在用于高濃度或低濃度測(cè)定時(shí)，可相應(yīng)地采用光徑較小或較大的吸收池。,（4）輻能轉(zhuǎn)換器/檢測(cè)器/接受器作為一個(gè)理想的檢測(cè)器，它應(yīng)具有高靈敏度、高信噪比、響應(yīng)時(shí)間快并且在整個(gè)

13、研究的波長(zhǎng)范圍內(nèi)有恒定的響應(yīng)的特點(diǎn)。,在紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)上，現(xiàn)在廣泛使用的檢測(cè)器是光電倍增管。它不僅響應(yīng)速度快，能檢測(cè)10-810-9s的脈沖光，它可將光電流放大至106107倍；而且靈敏度高，比一般光電管高200倍。,多通道光度計(jì)使用的是硅光二極管陣列檢測(cè)器(DiodeArrayDetector，簡(jiǎn)稱DAD)。,（5）信號(hào)處理器和讀出裝置它可放大檢測(cè)器的輸出信號(hào)。它也可以把信號(hào)從直流變成交流（或相反），改變信號(hào)的相位，濾掉不需要的成分。同時(shí)信號(hào)處理器也可用來(lái)執(zhí)行某些信號(hào)的數(shù)學(xué)運(yùn)算，如微分、積分或轉(zhuǎn)換成對(duì)數(shù)。,在現(xiàn)代儀器中，常用的讀出器件有：數(shù)字表、記錄儀、電位計(jì)標(biāo)尺和陰極射線管等。現(xiàn)在很

14、多紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)都裝有微處理機(jī)。一方面將信號(hào)記錄和處理，另一方面可對(duì)分光光度計(jì)進(jìn)行操作控制。,2.分光光度計(jì)的類型目前市售的分光光度計(jì)類型很多。但可以歸納為以下四種類型：?jiǎn)喂馐?、雙光束、雙波長(zhǎng)和多道分光光度計(jì)。其中多道儀器具有快速掃描的特點(diǎn)，整個(gè)光譜掃描時(shí)間不到1s。,3.紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)（1）分光光度計(jì)的組件發(fā)展a.全息光柵正在迅速取代機(jī)刻光柵全息光柵的雜散光很少，與一般光柵相比，全息光柵的刻蝕誤差顯著地下降了。,b.電視式顯示和電子計(jì)算機(jī)繪圖迅速普及表頭數(shù)子電壓表電視式顯示c.光電倍增管作為檢測(cè)器已成為主導(dǎo)光電管或光電池光電倍增管（靈敏度高、響應(yīng)快）,（2）分光光度計(jì)的

15、構(gòu)型發(fā)展a.電子計(jì)算機(jī)控制的分光光度計(jì)日見(jiàn)增多微處理機(jī)控制的分光光度計(jì)不僅促使分光光度計(jì)進(jìn)一步自動(dòng)化，而且大大地改善了儀器的性能。例如：使分光光度計(jì)具有多級(jí)導(dǎo)數(shù)的能力，具有光譜累積和平均的特點(diǎn)（性），從而大大提高了儀器的信噪比。,b.雙波長(zhǎng)分光光度計(jì)迅速發(fā)展1968年日立公司制造出第一臺(tái)商品化的365型雙波長(zhǎng)分光光度計(jì)。c.快速掃描分光光度計(jì)陸續(xù)問(wèn)世利用光分析可以跟蹤化學(xué)反應(yīng)歷程，一般分光光度計(jì)只適于歷程為2030min以上的反應(yīng)，要研究速度較快的反應(yīng)，就需要設(shè)計(jì)出快速掃描分光光度計(jì)，如：多道分光光度計(jì)（采用：多道光子檢測(cè)器，整個(gè)光譜掃描時(shí)間不到1s）。,4.儀器的最新進(jìn)展(1)儀器的自動(dòng)化程

16、度大大提高；(2)重視適用附件的開(kāi)發(fā)；(3)儀器向小型化(或微型化)、數(shù)字化和便攜式的方向發(fā)展；(4)新型的紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)不斷涌現(xiàn)。,2.10紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)的實(shí)際應(yīng)用1.純度檢驗(yàn)如果某一化合物的紫外-可見(jiàn)光區(qū)沒(méi)有吸收峰，而雜質(zhì)在紫外-可見(jiàn)光區(qū)有較強(qiáng)的吸收時(shí)，則可方便地檢出該化合物中痕量的雜質(zhì)。,2.未知樣品的檢定通常將未知樣品的紫外-可見(jiàn)吸收光譜與標(biāo)準(zhǔn)譜相對(duì)照。3.分子結(jié)構(gòu)的推測(cè)根據(jù)未知化合物的紫外-可見(jiàn)區(qū)吸收光譜可以推測(cè)所含的官能團(tuán)。一般單憑紫外-可見(jiàn)吸收光譜并不能決定分子的結(jié)構(gòu)，還需與紅外光譜、有機(jī)質(zhì)譜和核磁共振譜等綜合考查，方可定論。,（1）若一個(gè)化合物在220800nm無(wú)吸

17、收峰，則此分子結(jié)構(gòu)中不含共軛體系，沒(méi)有醛基、羰基、溴或碘。它可能是脂肪族碳?xì)浠衔?、腈、醇、醚、羰基、氯化烴和氟化烴。（2）若一個(gè)化合物在210280nm有吸收，可能含有兩個(gè)共軛單位。,（3）若一個(gè)化合物在260300nm有強(qiáng)吸收帶，表示有35個(gè)共軛單位。（4）若一個(gè)化合物在280300nm有弱吸收帶，表示有羰基存在。在280300nm有中等強(qiáng)度的吸收帶，且有一定的精細(xì)結(jié)構(gòu)，表示有苯環(huán)結(jié)構(gòu)。,4.有機(jī)化合物異構(gòu)體的判別（順?lè)串悩?gòu)、互變異構(gòu)和旋光異構(gòu)等）對(duì)于順?lè)串悩?gòu)來(lái)說(shuō)，一般順式異構(gòu)體的最大吸收峰波長(zhǎng)比反式異構(gòu)體要小，因此可用紫外-可見(jiàn)吸收光譜法進(jìn)行區(qū)別。,5研究化學(xué)反應(yīng)的速度例如：催化分光光度

18、法6測(cè)定絡(luò)合物的組成常用的方法有：斜率比法、摩爾比法、等摩爾連續(xù)變化法（連續(xù)濃度變更法）和平衡移動(dòng)法等。,7.有機(jī)化合物分子量的測(cè)定某種物質(zhì)的紫外-可見(jiàn)吸收光譜，是該物質(zhì)內(nèi)部特征結(jié)構(gòu)的反映。所謂物質(zhì)的內(nèi)部特征結(jié)構(gòu)，主要指的是該物質(zhì)分子中所含有的發(fā)色團(tuán)。,對(duì)于具有相同發(fā)色團(tuán)的不同物質(zhì)，如果都取相同的重量（或配成相同濃度的溶液），則分子量越大者，發(fā)色團(tuán)所占的比例越小，吸收強(qiáng)度越??；反之，分子量越小者，發(fā)色團(tuán)所占的比例越大，吸收強(qiáng)度就越大。因此我們可以根據(jù)這個(gè)原理來(lái)測(cè)定有機(jī)化合物的分子量。,8.紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)應(yīng)用的最新進(jìn)展（1）多組分不經(jīng)分離、直接測(cè)量；（2）聯(lián)用技術(shù)；（3）積分光度法進(jìn)入復(fù)興時(shí)期。,第二章復(fù)習(xí)思考題1.電子光譜（亦稱紫外-可見(jiàn)光譜）產(chǎn)生的本質(zhì)是什么？2.紫外-可見(jiàn)吸收光譜中通常有哪幾種價(jià)電子躍遷類型？除此還有哪兩種躍遷可產(chǎn)生UV-Vis吸收譜？3.在有機(jī)物紫外-可見(jiàn)吸收譜解析中吸收帶如何分類？,4.紫外-