第五紫外可见分光光度法讲课课件.ppt

1、第五紫外可见分光光度法第五紫外可见分光光度法优选第五紫外可见分光光度法 这种分子吸收光谱产生于价电子和分子价电子和分子轨道上的电子轨道上的电子在电子能级间的跃迁电子能级间的跃迁，广泛用于无机和有机物质的定性和定量测定。紫外可见光的波长范围：紫外可见光的波长范围：10-780 nm:(1)（近）紫外光区（近）紫外光区:200-380 nm (2)可见光区可见光区:380-780 nm 注意：注意：(3)远紫外区：远紫外区：10-200 nm（很少使用）（很少使用）二、紫外二、紫外-可见吸收光谱法特点可见吸收光谱法特点 1 1 仪器设备和操作都比较简单，价格仪器设备和操作都比较简单，价格 低，分析

2、速度较快。低，分析速度较快。2 2 灵敏度较高。灵敏度较高。3 3 有较好的选择性。通过适当地选择测有较好的选择性。通过适当地选择测 量条件，一般可在多种组分共存的体量条件，一般可在多种组分共存的体 系中，对某一种物质进行测定。系中，对某一种物质进行测定。4 4 精密度和准确度较高。在仪器设备和其精密度和准确度较高。在仪器设备和其 他测量条件较好的情况下，其相对误差他测量条件较好的情况下，其相对误差 可减小到可减小到1 1一一2 2。5 5 用途广泛。医药、化工、冶金、环境保用途广泛。医药、化工、冶金、环境保 护、地质等诸多领域护、地质等诸多领域-已成为必不可已成为必不可 少的测试手段之一。少

3、的测试手段之一。第五章第五章 紫外紫外-可见吸可见吸收光谱法收光谱法(UV-vis)第一节第一节 紫外紫外-可见吸收光可见吸收光谱法基本原理谱法基本原理一、紫外-可见吸收光谱的产生机理二、紫外-可见吸收光谱的电子跃迁类型三、相关的基本概念四、影响化合物紫外-可见吸收光谱的因素五、吸收带类型六、无机化合物的紫外-可见吸收光谱内内 容容 一、一、紫外-可见吸收光谱的产生机理 1.1.分子吸收光谱的产生分子吸收光谱的产生由能级间的跃迁引起由能级间的跃迁引起 物质分子内部三种运动形式：（物质分子内部三种运动形式：（P7P7）（1）电子相对于原子核的运动）电子相对于原子核的运动 （2）原子核在其平衡位置

4、附近的）原子核在其平衡位置附近的相对振动相对振动 （3）分子本身绕其重心的转动）分子本身绕其重心的转动 分子具有三种不同能级：电子能级、振动能级分子具有三种不同能级：电子能级、振动能级和转动能级和转动能级 能级示意图能级示意图 三种能级都是量子化的，且各自具有相应三种能级都是量子化的，且各自具有相应 的能量的能量 分子的内能：电子能量分子的内能：电子能量E Ee e 、振动能量、振动能量E Ev v 、转动能量转动能量E Er r 即即 E EE Ee e+E Ev v+E Er r 分子内运动涉及三种跃迁能级，所需能量分子内运动涉及三种跃迁能级，所需能量 大小顺序：大小顺序：evr 不同物质

5、结构不同或者说不同物质结构不同或者说其分子能级的能量其分子能级的能量(各种能级各种能级能量总和能量总和)或能量间隔各异，或能量间隔各异，因此不同物质将选择性地吸收因此不同物质将选择性地吸收不同波长或能量的外来辐射，不同波长或能量的外来辐射，这是这是UV-Vis定性分析的基础。定性分析的基础。定性分析具体做法是让不定性分析具体做法是让不同波长的光通过待测物，经待同波长的光通过待测物，经待测物吸收后，测量其对不同波测物吸收后，测量其对不同波长光的吸收程度长光的吸收程度(吸光度吸光度A)，以吸光度以吸光度A为纵坐标，辐射波为纵坐标，辐射波长为横坐标作图，得到该物质长为横坐标作图，得到该物质的吸收光谱

6、或吸收曲线，据吸的吸收光谱或吸收曲线，据吸收曲线的特性收曲线的特性(峰强度、位置峰强度、位置及数目等及数目等)研究分子结构。研究分子结构。-胡罗卜素胡罗卜素咖啡因咖啡因阿斯匹林阿斯匹林丙酮丙酮 几种有机化合物的几种有机化合物的分子吸收光谱图。分子吸收光谱图。跃迁：电子受激发，从低能级转移到高能跃迁：电子受激发，从低能级转移到高能级的过程。级的过程。分子只有选择性的吸收(h=E)某些波长（频率）的光才能由较低的能级跃迁到较高能级上。若用一连续的电磁辐射照射样品分子，将若用一连续的电磁辐射照射样品分子，将照射前后的光强度变化转变为电信号并记录下照射前后的光强度变化转变为电信号并记录下来，就可得到光

7、强度变化对波长的关系曲线，来，就可得到光强度变化对波长的关系曲线，即为分子吸收光谱。即为分子吸收光谱。（1 1）转动能级间的能量差）转动能级间的能量差EEr r：0.0050.0050.050 0.050 eVeV，跃迁产生吸收光谱位于远红外区，称为远红外跃迁产生吸收光谱位于远红外区，称为远红外 光谱或分子转动光谱；光谱或分子转动光谱；（2 2）振动能级的能量差）振动能级的能量差E Ev v约为：约为：0.050.05eVeV，跃，跃 迁产生的吸收光谱位于红外区，称为红外光谱迁产生的吸收光谱位于红外区，称为红外光谱 或分子振动光谱；或分子振动光谱；（3 3）电子能级的能量差）电子能级的能量差E

8、Ee e较大较大1 120 20 eVeV。电子跃。电子跃 迁产生的吸收光谱在紫外迁产生的吸收光谱在紫外可见光区，称为紫可见光区，称为紫 外外可见光谱或分子的电子光谱可见光谱或分子的电子光谱2 2分子吸收光谱的分类分子吸收光谱的分类 由于分子吸收紫外-可见光区的电磁辐射，分子中价电子（或外层电子）的能级跃迁而产生紫外-可见吸收光谱。电子能级间跃迁的同时总伴随有振动和转动能级间的跃迁。即电子光谱中总包含有振动能级和转动能级间跃迁产生的若干谱线而呈现宽谱带，即带状光谱。（线状光谱）（线状光谱）3紫外-可见吸收光谱的产生 原子发射光谱图414，求该溶液的浓度？比较最大吸收波长max及吸收系数max

9、或E1%1cm的一致性。吸收强度即摩尔吸光系数增大或减小的现象分别称为增色效应或减色效应，如上图所示。2分子吸收光谱的分类lg(110 bc)值随c值增大而增大，则标准曲线偏离直线向c 轴弯曲，即负偏离；发射185400 nm的连续光谱。透光度：-lgT=b c当：T=1%，T 在20%65%之间时，浓度相对误差较小，即最佳读数范围(吸光度 A=0.此外还应将入射波长选定在待测物质的最大吸收波长且吸收曲线较平坦处（此时 相差很小）。3）两者关系：某些元素的氧化态，如Mn（）、Cr（）在紫外或可见光区能强烈吸收，可利用氧化还原反应对待测离子进行显色后测定。标准曲线法测定未知溶液的浓度时，发现：标

10、准曲线常发生弯曲（尤其当溶液浓度较高时），这种现象称为对朗伯-比耳定律的偏离。基态时的作用强，基态能量大，激发态能量小。可求出浓度相对误差最小时的透光度Tmin为：507，求B12的百分含量？（207）第二节 紫外可见光谱法吸收定律一般尽量采用水相测定。三、光二极管阵列多通道分光光度计计算值 242nm（243nm）有机化合物的紫外-可见吸收光谱是三种电子、四种跃迁的结果：电子、电子、电子、电子、n电子电子。示意图示意图 分子轨道理论分子轨道理论：一个成键一个成键轨道必定有一个相应的反键轨轨道必定有一个相应的反键轨道。通常外层电子均处于分子道。通常外层电子均处于分子轨道的基态，即成键轨道或非轨

11、道的基态，即成键轨道或非键轨道上。键轨道上。外层电子吸收紫外或可见辐射后，就从基态向激发态外层电子吸收紫外或可见辐射后，就从基态向激发态(反键轨道反键轨道)跃迁。主要有四种跃迁，所需能量跃迁。主要有四种跃迁，所需能量大小顺序大小顺序为：为：n n n n 二、紫外二、紫外-可见吸收光谱的电子跃迁类型可见吸收光谱的电子跃迁类型COHnp ps sH1 1、跃迁跃迁 所需能量最大，所需能量最大，电子只有吸收远紫外光的能量才电子只有吸收远紫外光的能量才能发生跃迁。能发生跃迁。饱和烷烃的分子吸收光谱出现在远紫外区。饱和烷烃的分子吸收光谱出现在远紫外区。吸收波长吸收波长200 nm。摩尔吸光系数一般为摩

12、尔吸光系数一般为10100 Lmol-1 cm-1，吸收，吸收谱带强度较弱。谱带强度较弱。分子中同时存在孤对电子和分子中同时存在孤对电子和键时发生键时发生n 跃跃迁。迁。如：如：C=O，N=N，N=O，C=S 丙酮丙酮n 跃迁的跃迁的为为275nm max为为22 Lmol-1 cm-1（溶剂环己烷（溶剂环己烷)。注意：紫外紫外-可见光谱电子跃迁类型：可见光谱电子跃迁类型：nn*跃迁跃迁 *跃迁跃迁饱和化合物无紫外吸收饱和化合物无紫外吸收电子跃迁类型与分子结构及存在基团有密切联系：电子跃迁类型与分子结构及存在基团有密切联系：根据分子结构根据分子结构推测可能产生的电子跃迁类型；推测可能产生的电子

13、跃迁类型；根据吸收谱带波长和电子跃迁类型根据吸收谱带波长和电子跃迁类型推测分子中可能推测分子中可能 存在的基团（分子结构鉴定）存在的基团（分子结构鉴定）1 1、吸收光谱（吸收曲线）、吸收光谱（吸收曲线）不同波长光对样品作用不同，吸收强度不同。以A作图即得到物质的吸收光谱（或吸收曲线）。示意图 几个术语：吸收峰；最大吸收波长(max)；最小吸收波长(min)；肩峰；末端吸收。三、相关的基本概念三、相关的基本概念吸收曲线示意图吸收曲线示意图吸收曲线的讨论：吸收曲线的讨论：（1）不同浓度的同一种物质，其吸收曲线形状相似，）不同浓度的同一种物质，其吸收曲线形状相似，max不变。而对于不同物质，它们的吸

14、收曲线形状和不变。而对于不同物质，它们的吸收曲线形状和max往往是不同。往往是不同。吸收曲线吸收曲线（3）不同浓度的同一种物质，在某一定波长下吸光度不同浓度的同一种物质，在某一定波长下吸光度 A 有差异，在有差异，在max处吸光度处吸光度A 的差异最大，测定最灵敏。的差异最大，测定最灵敏。所以吸收曲线是定量分析中选择入射光波长的重要依据。所以吸收曲线是定量分析中选择入射光波长的重要依据。（2）吸收曲线可以提供物质的结构信息（如）吸收曲线可以提供物质的结构信息（如 max、max、肩峰等），可作为物质定性分析的依据之一。、肩峰等），可作为物质定性分析的依据之一。播放播放不同浓度不同浓度MnO4-

15、的吸收曲线的吸收曲线 含有键的不饱和基团称为生色团。简单的生色团由双键或叁键体系组成。如：乙烯基、羰基、亚硝基、偶氮基、乙炔基、腈基等。注：当出现几个发色团共轭，则几个发色团所产生的吸收带将消失，代之出现新的共轭吸收带，其波长将比单个发色团的吸收波长长，强度也增强。2 2、生色团（或发色团）、生色团（或发色团）有一些含有有一些含有n n电子的基团电子的基团，它们本身没有生色功它们本身没有生色功能能(不能吸收不能吸收200 nm200 nm的光的光)，但当它们与生色团相，但当它们与生色团相连时，就会发生连时，就会发生p p-共轭作用，增强生色团的生色共轭作用，增强生色团的生色能力能力(吸收波长向

16、长波方向移动，且吸收强度增加吸收波长向长波方向移动，且吸收强度增加)，这样的基团称为助色团这样的基团称为助色团(如如OH、OR、NH、NHR、X等等)。3 3、助色团、助色团1）摩尔吸光系数：A1K11LC1十K12LC2规律：极性溶剂使n*吸收带发生蓝移；溶剂的极限波长应小于试样的max。含有键的不饱和基团称为生色团。六、无机化合物的紫外-可见吸收光谱存在的基团（分子结构鉴定）规律：极性溶剂使n*吸收带发生蓝移；如果被鉴定的物质，吸收波长相同，峰处吸光度或吸收系数的比值在规定范围内，则可考虑与标准品分子结构基本相同。比较光谱的一致性(未知试样的鉴定)如维生素B12，有三个吸收峰278、361

17、及550nm，就利用下列比值进行比较：含非键电子的饱和烃衍生物(含N、O、S和卤素等杂原子)均呈现n*跃迁。434dlnT=-0.在361nm处，用1cm吸收池，分别测定吸光度为0.由-*跃迁产生的吸收峰，随溶剂极性增加，激发态比基态能量有更多的下降，发生红移。所以吸收曲线是定量分析中选择入射光波长的重要依据。而在水溶液中，此峰消失，结构为后者。透光度T:描述入射光透过溶液的程度:由于摩尔吸收系数小于100，对定量分析意义不大。K值可事先测得或从其它文献资料中查得，解上面的联立方程式即可得到两组分的浓度C1及 C2。有机化合物的吸收谱带常常因有机化合物的吸收谱带常常因共轭、引入取代基或改变溶剂

18、使最共轭、引入取代基或改变溶剂使最大吸收波长大吸收波长maxmax和吸收强度发生变和吸收强度发生变化化:maxmax向长波方向移动称为红移向长波方向移动称为红移，向短波方向移动称为蓝移，向短波方向移动称为蓝移(或紫或紫移移)。4、红移和蓝移、红移和蓝移5、增色效应和减色效应、增色效应和减色效应 吸收强度即摩尔吸光系数吸收强度即摩尔吸光系数增大或减小的现象分别称增大或减小的现象分别称为增色效应或减色效应，如上图所示。为增色效应或减色效应，如上图所示。那么促使分子发生红移或蓝移的因素有哪些呢？那么促使分子发生红移或蓝移的因素有哪些呢？1、共轭体系的存在、共轭体系的存在-红移红移 如如CH2=CH2

19、的的p p-p p*跃迁，跃迁，max=165200nm；而而1,3-丁二烯，丁二烯，max=217nm2、异构现象：使异构物光谱出现差异。、异构现象：使异构物光谱出现差异。如如CH3CHO含水化合物有两种可能的结构：含水化合物有两种可能的结构：CH3CHO-H2O及及CH3CH(OH)2;已烷中，已烷中，max=290nm，表明有醛基存在，结构为前者；而在水溶液中，表明有醛基存在，结构为前者；而在水溶液中，此峰消失，结构为后者。此峰消失，结构为后者。四、影响化合物紫外四、影响化合物紫外-可见光谱的因素可见光谱的因素3、取代基：红移或蓝移。、取代基：红移或蓝移。取代基为含孤对电子，如取代基为含

20、孤对电子，如-NH2、-OH、-Cl，可使，可使分子红移；取代基为斥电子基，如分子红移；取代基为斥电子基，如-R，-OCOR，则，则使分子蓝移。使分子蓝移。苯环或烯烃上的苯环或烯烃上的H被各种取代基取代，多产生红被各种取代基取代，多产生红移。移。4、pH值：红移或蓝移值：红移或蓝移 苯酚在酸性或中性水溶液中，有苯酚在酸性或中性水溶液中，有210.5nm及及270nm两个吸收带；而在碱性溶液中，则分别红移两个吸收带；而在碱性溶液中，则分别红移到到235nm和和 287nm（p-p p共轭）共轭）.5、溶剂效应：红移或蓝移、溶剂效应：红移或蓝移 由由n-p p*跃迁产生的吸收峰，随溶剂极性增加，跃

21、迁产生的吸收峰，随溶剂极性增加，基基态能量比激发态有更多的下降态能量比激发态有更多的下降，发生蓝移；由，发生蓝移；由p p-p p*跃跃迁产生的吸收峰，随溶剂极性增加，激发态比基态迁产生的吸收峰，随溶剂极性增加，激发态比基态能量有更多的下降，发生红移。能量有更多的下降，发生红移。随溶剂极性增加，吸收光谱变得平滑，精细结构随溶剂极性增加，吸收光谱变得平滑，精细结构消失。消失。（1）对max影响 极性溶剂对n*跃迁的影响规律：极性溶剂使n*吸收带发生蓝移；极性，蓝移的幅度。为什么？原因：C+=O-极性，激发态时O电子云密度，键极性；基态时的作用强，基态能量大，激发态能量小。能级间的能量差，蓝移。极

22、性溶剂对*跃迁的影响 规律：使规律：使*吸收带发生红移，吸收带发生红移，max略有降低。略有降低。原因：原因：C=C基态时，两个电子位于成键轨道上，无极性；*跃迁后，分别在成键和反键*轨道上，C+=C-，极性，与极性溶剂作用强，能量。能级间的能量差，红移。极性溶剂致使极性溶剂致使*跃迁的跃迁的K带发生红移。带发生红移。既有K带又有R带时，溶剂极性越大则K带与R带的距离越近(K带红移,R带蓝移)，见图(因为R在右，K在左)；而随着溶剂极性的变小两个谱带则逐渐远离。（2）、对吸收光谱精细结构影响 溶剂极性，苯环精细结构消失 溶剂极性，苯酚精细结构消失（3）、溶剂的选择溶剂的选择(P22)在溶解度允

23、许的范围内，尽量选择低极性溶剂；应能很好地溶解试样，对试样应该是惰性的；溶剂的极限波长应小于试样的max。溶剂的极限波长溶剂极限波长/nm溶剂极限波长/nm乙醚 210 正己烷220环己烷200四氯化碳260正丁醇210乙酸乙酯260乙醇215氯仿245水200丙酮330五、吸收带类型五、吸收带类型1R带:(由德语Radikal而来，是基团的意思)由含杂原子的不饱和基团的由含杂原子的不饱和基团的n n*跃迁产生跃迁产生 如：如：C CO O；C CN N；N NN N E E小，小，maxmax250250400 nm400 nm，maxmax100200nm，max104 共轭体系增长，共轭

24、体系增长，max红移，红移，max 播放播放 3B带：(苯吸收带)由*跃迁产生，是芳香族化合物的主要特征吸收带，在230270nm(max=254nm)之间出现精细结构吸收，又称 苯的多重吸收。4E带：(Ethyleneic Band)由封闭共轭体系的*跃迁产生，是芳香族化合物的特征吸收带。E1 180nm max104 （常观察不到）E2 200nm max=7000 中强吸收六、无机化合物的紫外可见吸收光谱1、电荷转移跃迁 电荷转移跃迁：一个电子从体系中的电子给予体部分转移到该体系中的电子接受体产生的跃迁。跃迁所产生的吸收带称为电荷转移吸收带。示意图 特点：吸收强度大（maxmax1010

25、4 4 L Lmolmol-1-1cmcm-1-1）。适宜于微量金属的检出和测定。适宜于微量金属的检出和测定。在分光光度法中具有重要意义。在分光光度法中具有重要意义。在配位体的作用下过渡金属离子的在配位体的作用下过渡金属离子的d轨道和镧系、锕轨道和镧系、锕系的系的 f 轨道裂分，吸收辐射后，产生轨道裂分，吸收辐射后，产生d一一d、f 一一f 跃迁；跃迁；必须在配体的配位场作用下才可能产生，故称为配位必须在配体的配位场作用下才可能产生，故称为配位场跃迁；场跃迁；由于摩尔吸收系数由于摩尔吸收系数小于小于100，对定量分析意义不大。，对定量分析意义不大。多用于研究配合物结构及其键合理论。多用于研究配

26、合物结构及其键合理论。2、配位体场跃迁第五章第五章 紫外紫外-可见分可见分光光度法光光度法一、朗伯一、朗伯-比尔定律比尔定律二、吸光度具有加和性二、吸光度具有加和性三、偏离朗伯三、偏离朗伯-比耳定律的比耳定律的原因原因第二节第二节 紫外可见光谱法紫外可见光谱法吸收定律吸收定律一、一、朗伯朗伯比耳定律比耳定律 1.1.朗伯朗伯-比尔定律比尔定律 布格布格(Bouguer)Bouguer)和朗伯和朗伯(Lambert)Lambert)先后于先后于17291729年和年和17601760年阐明了光的吸收程度和吸收层厚度的关系。年阐明了光的吸收程度和吸收层厚度的关系。A Al l （播放）（播放）（播

27、放）（播放）18521852年比耳年比耳(Beer)Beer)又提出了光的吸收程度和吸收物又提出了光的吸收程度和吸收物浓度之间也具有类似的关系。浓度之间也具有类似的关系。A AC C 二者的结合称为朗伯二者的结合称为朗伯-比耳定律，它表明在稀溶液中，比耳定律，它表明在稀溶液中，物质对单色光的吸光度物质对单色光的吸光度(A)与吸光物质溶液的浓度与吸光物质溶液的浓度(C)和液层和液层厚度厚度(l)乘积成正比。乘积成正比。Alg（I0/I)=El c 式中式中A A：吸光度；描述溶液对光的吸收程度；：吸光度；描述溶液对光的吸收程度；l l：液层厚度：液层厚度(光程长度光程长度)，通常以，通常以cmc

28、m为单位；为单位；c c：溶液的浓度；：溶液的浓度；E E：吸光系数；：吸光系数；其数学表达式为：其数学表达式为：朗伯朗伯-比耳定律是吸光光度法的理论基础和定量测比耳定律是吸光光度法的理论基础和定量测定的依据。应用于各种光度法的吸收测量；定的依据。应用于各种光度法的吸收测量；2 2吸光系数两种表示法吸光系数两种表示法 1 1）摩尔吸光系数）摩尔吸光系数：在一定在一定下，下，C=1 mol/LC=1 mol/L，L=1cmL=1cm时的吸光度。时的吸光度。2 2）百分含量吸光系数或比吸光系数：）百分含量吸光系数或比吸光系数：在一定在一定下，下，C=1g/100mlC=1g/100ml（或或1%）

29、，），L=1cmL=1cm时时的吸光度。的吸光度。3 3）两者关系：）两者关系：11cm1/M(mol)10Ebc1cm100/1000(L)M透光度透光度T:描述入射光透过溶液的程度描述入射光透过溶液的程度:T=I/I0吸光度吸光度A与透光度与透光度T的关系的关系:A lg T 当强度为当强度为I0的入射光束的入射光束(Incident beam)通过装有均匀待测通过装有均匀待测物的介质时，该光束将被部分吸收，未被吸收的光将透过物的介质时，该光束将被部分吸收，未被吸收的光将透过(Emergent)待测物溶液以及通过散射待测物溶液以及通过散射(Scattering)、反射、反射(Reflect

30、ion),包括在液面和容器表面的反射包括在液面和容器表面的反射)而损失，这种损失而损失，这种损失有时可达有时可达10%，那么，那么，I0=Ie+Is+Ir 因此，在样品测量时必须同时采用参比池和参比溶液扣除这些影响！3.3.摩尔吸光系数摩尔吸光系数的讨论的讨论 （1 1）吸收物质在一定波长和溶剂条件下的特征常数；）吸收物质在一定波长和溶剂条件下的特征常数；（2 2）不随浓度）不随浓度c c和光程长度的改变而改变。在温度和和光程长度的改变而改变。在温度和波长等条件一定时，波长等条件一定时，仅与吸收物质本身的性质有关，与仅与吸收物质本身的性质有关，与待测物浓度无关；待测物浓度无关；（3 3）可作为

31、定性鉴定的参数；）可作为定性鉴定的参数；（4）同一吸收物质在不同波长下的）同一吸收物质在不同波长下的值是不同的。在最值是不同的。在最大吸收波长大吸收波长max处的摩尔吸光系数，常以处的摩尔吸光系数，常以max表示。表示。max表表明了该吸收物质最大限度的吸光能力，也反映了光度法测明了该吸收物质最大限度的吸光能力，也反映了光度法测定该物质可能达到的最大灵敏度。定该物质可能达到的最大灵敏度。摩尔吸光系数摩尔吸光系数的讨论的讨论（5 5）max越大表明该物质的吸光能力越强，用光度法测定越大表明该物质的吸光能力越强，用光度法测定该物质的灵敏度越高。该物质的灵敏度越高。105：超高灵敏；超高灵敏；=(6

32、10）104：高灵敏；：高灵敏；2104 ：不灵敏。不灵敏。（6）在数值上等于浓度为在数值上等于浓度为1mol/L、液层厚度为、液层厚度为1cm时该时该溶液在某一波长下的吸光度。溶液在某一波长下的吸光度。二、吸光度具有加和性 吸光度的这种加和性质是测定混合组分的依据。吸光度具有加和性吸光度具有加和性n元混合液：元混合液：11nniiiiiAAlc三、偏离朗伯三、偏离朗伯比耳定律的原因比耳定律的原因 标准曲线法测定未知溶液的浓度时，发现：标准曲线标准曲线法测定未知溶液的浓度时，发现：标准曲线常发生弯曲（尤其当溶液浓度较高时），这种现象称为对常发生弯曲（尤其当溶液浓度较高时），这种现象称为对朗伯朗

33、伯-比耳定律的偏离。比耳定律的偏离。引起这种偏离的因素（两大类）：引起这种偏离的因素（两大类）：（1 1）物理性因素，即仪器的非理想引起的；）物理性因素，即仪器的非理想引起的；（2 2）化学性因素。）化学性因素。（1）物理性因素物理性因素 难以获得真正的纯单色光难以获得真正的纯单色光。朗伯朗伯比耳定律的前提条件之一是入射光为单色光。比耳定律的前提条件之一是入射光为单色光。分光光度计只能获得近乎单色的狭窄光带。复合光可导分光光度计只能获得近乎单色的狭窄光带。复合光可导致对朗伯致对朗伯比耳定律的正或负偏离。比耳定律的正或负偏离。非单色光、杂散光、非平行入射非单色光、杂散光、非平行入射光都会引起对朗

34、伯光都会引起对朗伯比耳定律的偏离，比耳定律的偏离，其中非单色光是引起偏离的最主要的其中非单色光是引起偏离的最主要的因素。因素。非单色光作为入射光引起的偏离非单色光作为入射光引起的偏离 假设由波长为假设由波长为1和和2的两单色光的两单色光组成的入射光通过浓度为组成的入射光通过浓度为c的溶液，则：的溶液，则：A 1lg（o1/t1）1bc A 2lg(o2/t2）2bc故：故：式中：式中：o1、o2分别为分别为1、2 的入射光强度；的入射光强度；t1、t2分别为分别为1、2 的透射光强度；的透射光强度；1、2分别为分别为1、2的摩尔吸光系数；的摩尔吸光系数；12112tOtO210;10b cb

35、cIIII A总总 lg（o总总/t总总)lg(Io1+o2)/(t1+t2）lg(Io1+o2)/(o110-1bc+o210-2bc）令：令：1-2 ；设：设：o1 o2 A总总 lg(2Io1)/t1(110-bc）A 1+lg2-lg(110-bc)讨论:因实际上只能测总吸光度因实际上只能测总吸光度A总总，并不能分别测得，并不能分别测得A1和和A2，故：，故：讨论讨论:A总总=A1+lg2-lg(110 bc)=0；即：即：1=2=则：则：A总 lg（o/t）bc 0 若若 0；即；即 20,lg(110 bc)值随值随c值增大而增大，则标准曲线偏离值增大而增大，则标准曲线偏离直线向直

36、线向c 轴弯曲，即负偏离；反之，则向轴弯曲，即负偏离；反之，则向A轴弯曲，即正偏轴弯曲，即正偏离。离。讨论讨论:A总总=A1+lg2-lg(110 bc)很小时，即很小时，即12：可近似认为是单色光。在低浓度范围内，不发生偏离可近似认为是单色光。在低浓度范围内，不发生偏离。若浓度较高，即使。若浓度较高，即使 很小，很小，A总总 1，且随着，且随着c值值增大，增大，A总总 与与A 1的差异愈大，在图上则表现为的差异愈大，在图上则表现为Ac曲线上曲线上部部(高浓度区高浓度区)弯曲愈严重。故朗伯弯曲愈严重。故朗伯比耳定律只适用于稀溶比耳定律只适用于稀溶液。液。为克服非单色光引起的偏离，首先应选择比较

37、好的单为克服非单色光引起的偏离，首先应选择比较好的单色器。此外还应将入射波长选定在待测物质的最大吸收波色器。此外还应将入射波长选定在待测物质的最大吸收波长且吸收曲线较平坦处（此时长且吸收曲线较平坦处（此时 相差很小相差很小）。）。(2)(2)化学性因素化学性因素 朗伯朗伯比耳定律的假定：所有的吸光质点之间不发生比耳定律的假定：所有的吸光质点之间不发生相互作用；只有在稀溶液相互作用；只有在稀溶液(c102 mol/L 时，吸光质点间可能发生缔合等时，吸光质点间可能发生缔合等相互作用，直接影响了对光的吸收。相互作用，直接影响了对光的吸收。故：朗伯故：朗伯比耳定律只适用于稀溶液。比耳定律只适用于稀溶

38、液。溶液中存在着离解、聚合、互变异构、配合物的形成等溶液中存在着离解、聚合、互变异构、配合物的形成等化学平衡时。使吸光质点的浓度发生变化，影响吸光度。化学平衡时。使吸光质点的浓度发生变化，影响吸光度。例：例：铬酸盐或重铬酸盐溶液中存在下列平衡：铬酸盐或重铬酸盐溶液中存在下列平衡：CrO42-2H=Cr2O72-H2O 溶液中溶液中CrO42-、Cr2O72-的颜色不同，吸光性质也不相的颜色不同，吸光性质也不相同。故此时溶液同。故此时溶液pH 对测定有重要影响。对测定有重要影响。第五章第五章 紫外紫外-可见分光可见分光光度法光度法一、一、显色反应的选择显色反应的选择二、显色反应条件的选择二、显色

39、反应条件的选择三、共存离子干扰的消除三、共存离子干扰的消除四、测定条件的选择四、测定条件的选择第三节第三节 实验技术及分析实验技术及分析条件条件一、一、显色反应的选择显色反应的选择1.1.选择显色反应时，应考虑的因素选择显色反应时，应考虑的因素 灵敏度高、选择性高、生成物稳定、显色剂在测定波灵敏度高、选择性高、生成物稳定、显色剂在测定波长处无明显吸收，两种有色物最大吸收波长之差：长处无明显吸收，两种有色物最大吸收波长之差：“对比对比度度”，要求，要求 60nm。2.2.配位显色反应配位显色反应 当金属离子与有机显色剂形成配合物时，通常会发生当金属离子与有机显色剂形成配合物时，通常会发生电荷转移

40、跃迁，产生很强的紫外电荷转移跃迁，产生很强的紫外可见吸收光谱。可见吸收光谱。3.3.氧化还原显色反应氧化还原显色反应 某些元素的氧化态，如某些元素的氧化态，如Mn（）、）、Cr（）在紫外或）在紫外或可见光区能强烈吸收，可利用氧化还原反应对待测离子进行可见光区能强烈吸收，可利用氧化还原反应对待测离子进行显色后测定。显色后测定。例如：钢中微量锰的测定，例如：钢中微量锰的测定，Mn2不能直接进行光度测不能直接进行光度测定定 2 Mn2 5 S2O82-8 H2O=2 MnO4+10 SO42-16H+将将Mn2 氧化成紫红色的氧化成紫红色的MnO4后，在后，在525 nm处进行测处进行测定。定。4.

41、4.显色剂显色剂 无机显色剂：硫氰酸盐、钼酸铵、过氧化氢等几种，无机显色剂：硫氰酸盐、钼酸铵、过氧化氢等几种，选择性、灵敏度不高，选择性、灵敏度不高，应用不多。应用不多。有机显色剂：种类繁多有机显色剂：种类繁多,选择性、灵敏度都高，广泛选择性、灵敏度都高，广泛使用。使用。偶氮类显色剂偶氮类显色剂：本身是有色物质，生成配合物后，颜色本身是有色物质，生成配合物后，颜色发生明显变化；具有性质稳定、显色反应灵敏度高、选择性发生明显变化；具有性质稳定、显色反应灵敏度高、选择性好、对比度大等优点，应用最广泛。偶氮胂好、对比度大等优点，应用最广泛。偶氮胂、PARPAR等等。二、显色反应条件的选择二、显色反应

42、条件的选择1.1.显色剂用量显色剂用量 吸光度吸光度A A与显色剂用量与显色剂用量C CR R的关系会出现如图所示的几种的关系会出现如图所示的几种情况。选择曲线变化平坦处。情况。选择曲线变化平坦处。2.2.反应体系的酸度反应体系的酸度 在相同实验条件下，分别测定不同在相同实验条件下，分别测定不同pHpH值条件值条件下显色溶液的吸光度。选择曲线中吸光度较大且下显色溶液的吸光度。选择曲线中吸光度较大且恒定的平坦区所对应的恒定的平坦区所对应的pHpH范围。范围。3.3.显色时间与温度显色时间与温度 实验确定。实验确定。4.4.溶剂溶剂 一般尽量采用水相测定。一般尽量采用水相测定。三、共存离子干扰的消

43、除三、共存离子干扰的消除1.1.选择适当的显色反应条件选择适当的显色反应条件2.2.加入掩蔽剂加入掩蔽剂 选择掩蔽剂的原则是：掩蔽剂不与待测组分反应；掩选择掩蔽剂的原则是：掩蔽剂不与待测组分反应；掩蔽剂本身及掩蔽剂与干扰组分的反应产物不干扰待测组分蔽剂本身及掩蔽剂与干扰组分的反应产物不干扰待测组分的测定。的测定。例：测定例：测定TiTi4 4，可加入，可加入H H3 3POPO4 4掩蔽剂使掩蔽剂使FeFe3+3+(黄色黄色)成为成为Fe(POFe(PO)2 23-3-(无色无色)，消除，消除FeFe3+3+的干扰；又如用铬天菁的干扰；又如用铬天菁S S光度法测定光度法测定AlAl3+3+时，

44、加入抗坏血酸作掩蔽剂将时，加入抗坏血酸作掩蔽剂将FeFe3+3+还原为还原为FeFe2+2+，消除，消除FeFe3+3+的干扰。的干扰。3.3.分离干扰离子分离干扰离子四、测定条件的选择四、测定条件的选择1.1.选择适当的测量波长选择适当的测量波长 一般应该选择一般应该选择maxmax为测量波长。为测量波长。如果如果maxmax处有共存组分干扰时，则应考虑选择灵敏度处有共存组分干扰时，则应考虑选择灵敏度稍低但能避免干扰的测量波长。稍低但能避免干扰的测量波长。2.2.选择合适的参比溶液选择合适的参比溶液 为什么需要使用参比溶液？为什么需要使用参比溶液？测得的吸光度真正反映待测溶液吸光强度。测得的

45、吸光度真正反映待测溶液吸光强度。参比溶液的选择一般遵循以下原则：参比溶液的选择一般遵循以下原则：若仅待测组分与显色剂反应产物在测定波长处有吸收若仅待测组分与显色剂反应产物在测定波长处有吸收，其它所加试剂均无吸收，用纯溶剂（水，其它所加试剂均无吸收，用纯溶剂（水)作参比溶液；作参比溶液；若显色剂或其它所加试剂在测定波长处略有吸收，而若显色剂或其它所加试剂在测定波长处略有吸收，而试液本身无吸收，用试液本身无吸收，用“试剂参比试剂参比”(不加试样溶液不加试样溶液)作参比作参比溶液；溶液；参比溶液的选择一般遵循以下原则：参比溶液的选择一般遵循以下原则：若待测试液在测定波长处有吸收，而显色剂等无若待测试

46、液在测定波长处有吸收，而显色剂等无吸收，则可用吸收，则可用“试样参比试样参比”(不加显色剂不加显色剂)作参比溶液；作参比溶液；若显色剂、试液中其它组分在测量波长处有吸收若显色剂、试液中其它组分在测量波长处有吸收，则可在试液中加入适当掩蔽剂将待测组分掩蔽后再加，则可在试液中加入适当掩蔽剂将待测组分掩蔽后再加显色剂，作为参比溶液。显色剂，作为参比溶液。3.3.控制适宜的吸光度（读数范围）控制适宜的吸光度（读数范围）不同的透光度读数，产生的误差大小不同：不同的透光度读数，产生的误差大小不同：lgT=bc微分：微分：dlgT0.434dlnT=-0.434T-1 dT=b dc两式相除得：两式相除得：

47、dc/c=（0.434/TlgT）dT 以有限值表示可得：以有限值表示可得：c/c=（0.434/TlgT）T 浓度测量值的相对误差（浓度测量值的相对误差（c/c）不仅与仪器的透光度误）不仅与仪器的透光度误差差T 有关，而且与其透光度读数有关，而且与其透光度读数T 的值也有关。的值也有关。是否存在最佳读数范围？何值时误差最小？是否存在最佳读数范围？何值时误差最小？最佳读数范围与最佳值最佳读数范围与最佳值 设：设：T=1%，则可绘出溶液浓，则可绘出溶液浓度相对误差度相对误差c/c与其透光度与其透光度T 的关系的关系曲线。如图所示：曲线。如图所示：当：当：T=1%，T 在在20%65%之间时，浓度

48、相对误差较小，即最佳之间时，浓度相对误差较小，即最佳读数范围读数范围(吸光度吸光度 A=0.700.20)。可。可通过改变试样量、稀释溶液或改变比通过改变试样量、稀释溶液或改变比色皿厚度等方法来调节吸光度大小。色皿厚度等方法来调节吸光度大小。可求出浓度相对误差最小时的透光度可求出浓度相对误差最小时的透光度Tmin为：为：Tmin36.8%,Amin0.434注意：如果光度计读数误差为1，浓度测量的相对误差小于5，最佳的吸光度范围在0.2-0.7。这种情况仅是对比较简单的低、中档仪器而言。现在较高档的分光光度计的检测器使用光电倍增管或硅二极管阵列检测器(可使读数误差小于1)，使得可用透光率范围得

49、到扩展，因此在吸光度高达2.0，甚至3.0时，也可以保证浓度测量的相对误差小于5。0.00 0.25 0.50 0.75 1.00 1.25 1.50 1.75 2.000.00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.0dC/C*100A最佳的吸光度范围最佳的吸光度范围A0.20.7第五章第五章 紫外紫外-可见分光可见分光光度法光度法一、基本组成一、基本组成二、经典分光光度计的类型二、经典分光光度计的类型三、光二极管阵列多通道分三、光二极管阵列多通道分光光度计光光度计第四节第四节 紫外紫外-可见分光可见分光光度计光度计仪器仪器 可见分光光度计仪器仪器 紫外-可见分光光度计一、基

50、本组成一、基本组成光源单色器样品室检测器显示1.1.光源光源 在整个紫外光区或可见光谱区可以发射连续光谱，具在整个紫外光区或可见光谱区可以发射连续光谱，具有足够的辐射强度、较好的稳定性、较长的使用寿命。有足够的辐射强度、较好的稳定性、较长的使用寿命。可见光区：钨灯作为可见光区：钨灯作为光源，其辐射波长范围在光源，其辐射波长范围在3203202500 2500 nmnm。现多用卤。现多用卤钨灯。钨灯。紫外区：氢、氘灯。紫外区：氢、氘灯。发射发射185185400 400 nmnm的连续光的连续光谱。现多用氘灯。谱。现多用氘灯。（动画）（动画）2.2.单色器单色器 入射狭缝：光源的光由此进入单色器