紫外可见光谱光度计

1、 第一章第一章 紫外紫外可见可见分光光度法分光光度法 光谱法光谱法 光谱法是基于物质与辐射能作光谱法是基于物质与辐射能作用时，测量由物质内部发生量子化用时，测量由物质内部发生量子化的能级之间的跃迁而产生的发射、的能级之间的跃迁而产生的发射、吸收或散射辐射的波长和强度进行吸收或散射辐射的波长和强度进行分析的方法。分析的方法。 它又可分为吸收光谱法、发光它又可分为吸收光谱法、发光光谱法、散射光谱法三种。光谱法、散射光谱法三种。）吸收光谱法：它是利）吸收光谱法：它是利用物质吸收光后所产生的用物质吸收光后所产生的吸收光谱来进行分析的方吸收光谱来进行分析的方法。法。 ）发光光谱法：）发光光谱法： 物质中

2、的粒子用一定的物质中的粒子用一定的能量（如光、电、热等）激能量（如光、电、热等）激发到高能级后，当跃迁回低发到高能级后，当跃迁回低能级时，便产生出特征的发能级时，便产生出特征的发射光谱，利用此发射光谱进射光谱，利用此发射光谱进行的分析的方法行的分析的方法 紫外可见分光光度法紫外可见分光光度法（吸（吸收光谱法）收光谱法）是根据溶液中物质是根据溶液中物质的分子或离子对紫外的分子或离子对紫外可见可见光谱区的辐射能的吸收来研究光谱区的辐射能的吸收来研究物质的组成和结构的方法。物质的组成和结构的方法。 紫外紫外-可见分光光度法是光谱分可见分光光度法是光谱分析的一种。具有较高的灵敏度和准析的一种。具有较高

3、的灵敏度和准确度，确度，检出限可达检出限可达10-7 g/ml，相对相对误差通常为误差通常为1%5%。该方法仪器该方法仪器设备简单、操作方便、易于掌握和设备简单、操作方便、易于掌握和推广，是常用分析方法之一。推广，是常用分析方法之一。微波微波红外光红外光可见光可见光紫外光紫外光X射线射线 射线射线第一节第一节 概概 述述hchE能量能量J或或eVPlanck常数常数6.62610-34 Js频率，频率，Hz光速光速2.998 108 m/s波长波长nm1eV=1.602 10- -19 JhchE式中，式中，h h和和c c都是常数都是常数，可见，可见，光的能量与波长成反比光的能量与波长成反比

4、。波长愈长，能量愈低；波长。波长愈长，能量愈低；波长愈短，能量愈高。愈短，能量愈高。 当一束白光通过一个三棱镜，我们可当一束白光通过一个三棱镜，我们可以看到白光是由许多颜色组成的，这种现以看到白光是由许多颜色组成的，这种现象在象在rainbow中也可以看到。白光的波长大中也可以看到。白光的波长大约从约从400nm760nm，人的眼睛对这个区域人的眼睛对这个区域的光是敏感的，因此称为的光是敏感的，因此称为可见光可见光，可见光可见光短波的一端是紫色，长波的一端是红色。短波的一端是紫色，长波的一端是红色。电磁波谱按能量不同可分为：电磁波谱按能量不同可分为：无线电波无线电波 11000 m微波微波 1

5、0-3-31 m红外红外 0.761000 m可见可见 400760 nm紫外紫外 10400 nm近紫外近紫外200400 nm远紫外远紫外10200 nmX射线射线 0.0110 nm本章重点本章重点讨论讨论二、光谱分析法二、光谱分析法 光谱分析可分为吸收光谱和光谱分析可分为吸收光谱和发射光谱。发射光谱。 （一）吸收光谱一）吸收光谱 吸收光谱又可分为吸收光谱又可分为原子吸收光谱原子吸收光谱和分子吸收光谱。和分子吸收光谱。1. . 原子吸收光谱原子吸收光谱 原子吸收光谱原子吸收光谱是基于是基于原子外层电子原子外层电子选择性地吸收某些特定波长的光发生选择性地吸收某些特定波长的光发生跃迁而产生的

6、。是跃迁而产生的。是线状光谱线状光谱。 2. . 分子吸收光谱分子吸收光谱 分子吸收光谱是分子吸收光谱是带状光谱带状光谱，比较复，比较复杂，是由分子结构的复杂性引起的。杂，是由分子结构的复杂性引起的。 分子内部有电子运动、原子之间的分子内部有电子运动、原子之间的相对振动、分子转动三种运动形式，相对振动、分子转动三种运动形式，相应这三种不同的运动形式，分别对相应这三种不同的运动形式，分别对应分子中的三种能级，即：应分子中的三种能级，即： 物质分子内部三种运动形式：物质分子内部三种运动形式： （1 1）电子相对于原子核的运动）电子相对于原子核的运动 （2 2）原子核在其平衡位置附近的相对振动）原子

7、核在其平衡位置附近的相对振动 （3 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、振动能级和转动分子具有三种不同能级：电子能级、振动能级和转动能级能级 三种能级都是量子化的，且各自具有相应的能量三种能级都是量子化的，且各自具有相应的能量 分子的内能：电子能量分子的内能：电子能量Ee 、振动能量振动能量Ev 、转动能量转动能量Er 即即 EEe+Ev+Er evr 紫外紫外- -可见光谱属于可见光谱属于电子跃迁光谱。电子跃迁光谱。 电子能级电子能级间跃迁的同间跃迁的同时总伴随有振动和转动能时总伴随有振动和转动能级间的跃迁。即电子光谱级间的跃迁。即电子光谱中总

8、包含有振动能级和转中总包含有振动能级和转动能级间跃迁产生的若干动能级间跃迁产生的若干谱线而呈现宽谱带。谱线而呈现宽谱带。当分子吸收能量后，当分子吸收能量后，就从基态能级跃迁就从基态能级跃迁到激发态能级。到激发态能级。分分子吸收能量也是量子吸收能量也是量子化的，即只吸收子化的，即只吸收对于两个能级差的对于两个能级差的能量：能量：1（1 1）转动能级间的能量差转动能级间的能量差EEr r：0.0050.0050.0500.050eVeV，跃跃迁产生吸收光谱位于远红外区。远红外光谱或分子转动光迁产生吸收光谱位于远红外区。远红外光谱或分子转动光谱；谱；1（2 2）振动能级的能量差振动能级的能量差E E

9、v v约为：约为：0.050.05eVeV，跃迁跃迁产生的吸收光谱位于红外区，红外光谱或分子振动光谱；产生的吸收光谱位于红外区，红外光谱或分子振动光谱；1（3 3）电子能级的能量差电子能级的能量差EEe e较大较大1 12020eVeV。电子跃迁电子跃迁产生的吸收光谱在紫外产生的吸收光谱在紫外可见光区，紫外可见光区，紫外可见光谱或可见光谱或分子的电子光谱分子的电子光谱hvEEE-12 电子能级差在电子能级差在120 eV（601250 nm），），主要在紫外主要在紫外可见区，可见区，由此产生的吸收光谱称为紫外由此产生的吸收光谱称为紫外可见可见光谱，又称电子光谱。光谱，又称电子光谱。 在电子能级

10、跃迁的同时，在电子能级跃迁的同时，不可避免地不可避免地伴随伴随分子振动分子振动和转动能级的跃迁，使得和转动能级的跃迁，使得分子光谱是带状光谱。分子光谱是带状光谱。 （二）发射光谱（二）发射光谱 发射光谱又可分为原子发射光谱又可分为原子发射光谱和分子荧光光谱。发射光谱和分子荧光光谱。 第二节第二节 紫外紫外可见吸收光谱可见吸收光谱一、一、 物质的颜色物质的颜色 当一束白光通过棱镜后就色散成当一束白光通过棱镜后就色散成红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等颜色红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等颜色的光，它们具有不同的波长范围。的光，它们具有不同的波长范围。 反之，这些不同颜色的光按一定反之，这些不同颜色的光按一定

11、的强度比混合后便又形成白光。的强度比混合后便又形成白光。 进一步的研究表明，只需将两种适进一步的研究表明，只需将两种适当颜色的光按一定的强度比例混合即可当颜色的光按一定的强度比例混合即可形成白光，这两种光称为互补色光。阳形成白光，这两种光称为互补色光。阳光、白炽灯光等白光就是由一对对互补光、白炽灯光等白光就是由一对对互补色光按一定强度比例混合而成的。色光按一定强度比例混合而成的。物质对光的选择性吸收物质对光的选择性吸收 物质的分子内部具有一系列不连续的物质的分子内部具有一系列不连续的特征能级，包括电子、振动和转动能级，特征能级，包括电子、振动和转动能级，这些能级是量子化的。一般情况下，物质这些

12、能级是量子化的。一般情况下，物质分子处在能量最低、最稳定的基态。当用分子处在能量最低、最稳定的基态。当用光照射某物质后，光照射某物质后，如果光的能量恰好与物如果光的能量恰好与物质分子的某一能级差相等，这一波长的光质分子的某一能级差相等，这一波长的光即可被分子吸收，从而使分子从基态跃迁即可被分子吸收，从而使分子从基态跃迁到激发态到激发态。 这就是说，并非任一波长的光都这就是说，并非任一波长的光都可以被某一物质所吸收。由于不同物可以被某一物质所吸收。由于不同物质的分子组成和结构不同，它们所具质的分子组成和结构不同，它们所具有的特征能级也不同，能级差当然也有的特征能级也不同，能级差当然也不同。物质只

13、能吸收与其分子内部能不同。物质只能吸收与其分子内部能级差相等的光，所以物质对光的吸收级差相等的光，所以物质对光的吸收具有选择性。具有选择性。 物质具有颜色，就是它物质具有颜色，就是它对不同波长的可见光具有选对不同波长的可见光具有选择性吸收的结果。物质呈现择性吸收的结果。物质呈现颜色与它所吸收光的颜色颜色与它所吸收光的颜色（波长）有一定关系。（波长）有一定关系。 此外，溶液颜色的深浅，决定于此外，溶液颜色的深浅，决定于溶液吸收光的量的多少，即取决于吸溶液吸收光的量的多少，即取决于吸光物质浓度的高低。如光物质浓度的高低。如CuSO4溶液的溶液的浓度愈高，对黄色光的吸收就愈多，浓度愈高，对黄色光的吸

14、收就愈多，表现为透过的蓝色光愈强，溶液的蓝表现为透过的蓝色光愈强，溶液的蓝色愈深。因此，可以通过比较溶液颜色愈深。因此，可以通过比较溶液颜色的深浅来确定溶液中物质的含量。色的深浅来确定溶液中物质的含量。1、吸收曲线（吸收光谱）吸收曲线（吸收光谱） 以上只是对物质所呈现的颜色进行以上只是对物质所呈现的颜色进行了定性的描述，若要进行准确的定量描了定性的描述，若要进行准确的定量描述，则需绘制该溶液的吸收曲线。即让述，则需绘制该溶液的吸收曲线。即让不同波长的单色光依次照射溶液，不同波长的单色光依次照射溶液， 二、紫外二、紫外可见光谱与分子结构的关系可见光谱与分子结构的关系并测量在每一波长处对光的吸收程

15、度并测量在每一波长处对光的吸收程度的大小（吸光度），并以波长的大小（吸光度），并以波长（ ）为为横坐标，横坐标，吸光度吸光度（A）为纵坐标作图，为纵坐标作图，即即可得一条吸光度随波长变化的曲线，可得一条吸光度随波长变化的曲线，称为吸收曲线或吸收光谱，称为吸收曲线或吸收光谱，它能更准它能更准确地描述物质对各种不同波长光的吸确地描述物质对各种不同波长光的吸收情况。收情况。吸收峰吸收峰谷谷肩峰末端吸收末端吸收 分子吸收光谱的形状取决分子吸收光谱的形状取决于分子的内部结构，不同分于分子的内部结构，不同分子的内部结构不同，因此，子的内部结构不同，因此，分子吸收光谱是物质定性的分子吸收光谱是物质定性的依据

16、。依据。 （1）同一种物质对不同波长光的吸光度不）同一种物质对不同波长光的吸光度不同。吸光度最大处对应的波长称为最大吸收波同。吸光度最大处对应的波长称为最大吸收波长长max （2）不同浓度的同一种物质，其吸收曲线）不同浓度的同一种物质，其吸收曲线形状相似形状相似max不变。而对于不同物质，它们的不变。而对于不同物质，它们的吸收曲线形状和吸收曲线形状和max则不同。则不同。 （3）吸收曲线可以提供物质的结构信息，并作为物质定性分析的依据之）吸收曲线可以提供物质的结构信息，并作为物质定性分析的依据之一。一。 （4）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

17、 A 有差异，在有差异，在max处吸光度处吸光度A 的差异最大。此特性可作为物质定量分析的依据。的差异最大。此特性可作为物质定量分析的依据。 （5）在在max处吸光度随浓度变化的幅度最大，所以测定最灵敏。吸收曲处吸光度随浓度变化的幅度最大，所以测定最灵敏。吸收曲线是定量分析中选择入射光波长的重要依据。线是定量分析中选择入射光波长的重要依据。第三节第三节 光的吸收定律光的吸收定律一、郎伯一、郎伯-比尔（比尔（Lambert-Beer ）定律）定律1. 透光度和吸光度透光度和吸光度 当一束单色光通过溶液时，一部当一束单色光通过溶液时，一部分被吸收，一部分透过溶液，一部分分被吸收，一部分透过溶液，一

18、部分被容器表面反射。被容器表面反射。 设入射光强度为设入射光强度为I I0 0，吸收光强度为吸收光强度为Ia，透射光强度为透射光强度为It，反射光强度为反射光强度为Ir，则则rtaIIII0 在吸收光度分析中，通常将待测在吸收光度分析中，通常将待测溶液和参比溶液分别置于同样材料和溶液和参比溶液分别置于同样材料和厚度的容器中，让强度为厚度的容器中，让强度为I I0 0的单色光分的单色光分别通过两个容器，再测量透射光强度。别通过两个容器，再测量透射光强度。这样，反射光的强度基本相同，其影这样，反射光的强度基本相同，其影响可以互相抵消，则响可以互相抵消，则taIII0 当一束单色光通过溶液后，由于吸

19、当一束单色光通过溶液后，由于吸收了一部分光能，光的强度就会减弱。收了一部分光能，光的强度就会减弱。当光透过浓度为当光透过浓度为c c，液层厚度为液层厚度为b b 的溶的溶液时，由于一部分光被吸收，因此液时，由于一部分光被吸收，因此 随着溶液浓度和液层厚度的增加，随着溶液浓度和液层厚度的增加，光被吸收的程度增加，透射光的强度减光被吸收的程度增加，透射光的强度减小。透射光强度与入射光强度之比称为小。透射光强度与入射光强度之比称为透光度透光度（transmittancetransmittance），），用用T表示：表示：0IITt 例如，入射光的强度为例如，入射光的强度为100，透射透射光的强度为光

20、的强度为35，则则T = 0.35或或35%。 溶液的透光率愈大，表示它对溶液的透光率愈大，表示它对光的吸收程度愈小；相反，透光率光的吸收程度愈小；相反，透光率愈小，对光的吸收程度愈大。愈小，对光的吸收程度愈大。 实践证明，溶液对光的吸收程度实践证明，溶液对光的吸收程度与与溶液浓度、液层厚度及入射光波长溶液浓度、液层厚度及入射光波长等因素有关。如果等因素有关。如果保持保持入射光不变入射光不变，则溶液对光的吸收程度只与溶液浓度则溶液对光的吸收程度只与溶液浓度和液层厚度有关，和液层厚度有关，即即abctIIT-100为了方便起见：为了方便起见：abcIITAt-0lglg吸光度吸光度（absorb

21、ance）吸光系数吸光系数液层厚度液层厚度溶液浓度溶液浓度abcIITAt-0lglg当当a、c一定时，一定时，Ab Lamberts law当当a、b一定时，一定时，Ac Beers law Lambert-Beer 定律是均匀、非定律是均匀、非散射介质对光吸收的基本定律，只有散射介质对光吸收的基本定律，只有对入射光是单色光才完全适用。对入射光是单色光才完全适用。2. 2. 吸收系数吸收系数 absorptivity a为吸收系数，是指在一定入射为吸收系数，是指在一定入射光波长下，单位浓度及单位液层厚度光波长下，单位浓度及单位液层厚度时的吸光度。即时的吸光度。即bcAa 一般一般b的单位为的

22、单位为cm，a的单位与的单位与c的单的单位有关。位有关。比吸光系数比吸光系数 specific absorptivity 比吸光系数是指一定波长时，溶比吸光系数是指一定波长时，溶液浓度为液浓度为1%（w/V），），厚度为厚度为1cm的的吸光度，用吸光度，用 表示表示。%1cm1E摩尔吸光系数摩尔吸光系数 molar absorptivity 摩尔吸光系数是指一定波长时，摩尔吸光系数是指一定波长时，溶液浓度溶液浓度c为为1 mol/L，液层厚度液层厚度b为为1cm时的吸光度，用时的吸光度，用 表示。表示。%1cm110EM 和和 不能直接测得，需用已知准确不能直接测得，需用已知准确浓度的稀溶液测

23、吸光度计算得到。浓度的稀溶液测吸光度计算得到。%1cm1E（1 1）吸收物质在一定波长和溶剂条件下的）吸收物质在一定波长和溶剂条件下的特征常数特征常数；（2 2）不随浓度）不随浓度c c和光程长度和光程长度b b的改变而改变。在温度和波的改变而改变。在温度和波长等条件一定时，长等条件一定时，仅与吸收物质本身的性质有关，与待仅与吸收物质本身的性质有关，与待测物浓度无关；测物浓度无关；（3 3）可作为）可作为定性鉴定的参数定性鉴定的参数；（4 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值是不同的。在最。在最大吸收波长大吸收波长maxmax处的摩尔吸光系数，常以处的摩尔吸光系

24、数，常以maxmax表示。表示。maxmax表明了该吸收物质最大限度的吸光能力，也反映了光度法表明了该吸收物质最大限度的吸光能力，也反映了光度法测定该物质可能达到的最大灵敏度。测定该物质可能达到的最大灵敏度。 =(610）104 ：高灵敏；：高灵敏； 105：超高灵：超高灵敏；敏； 第四节第四节 紫外紫外可见分光光度计可见分光光度计 紫外紫外可见分光光度计的类型很可见分光光度计的类型很多，但其原理基本相似。一般由五部多，但其原理基本相似。一般由五部分构成，即光源、单色器、吸收池、分构成，即光源、单色器、吸收池、检测器、指示器（信号显示装置）检测器、指示器（信号显示装置） 紫外紫外-可见分光光度

25、计可见分光光度计光源光源单色器单色器样品室样品室检测器检测器显示显示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：钨灯作可见光区：钨灯作为光源，其辐射波长范为光源，其辐射波长范围在围在3203202500 2500 nmnm。 紫外区：氢、氘灯。紫外区：氢、氘灯。发射发射185185400 400 nmnm的连的连续光谱。续光谱。 将光源发射的复合光分解成单色光并可从中选出一任波长将光源发射的复合光分解成单色光并可从中选

26、出一任波长单色光的光学系统。单色光的光学系统。 入射狭缝：光源的光由此进入单色器；入射狭缝：光源的光由此进入单色器； 准光装置：透镜或返射镜使入射光成为平行光束；准光装置：透镜或返射镜使入射光成为平行光束； 色散元件：将复合光分解成单色光；色散元件：将复合光分解成单色光；棱镜或光栅棱镜或光栅； 聚焦装置：透镜或凹面聚焦装置：透镜或凹面反射镜，将分光后所得单反射镜，将分光后所得单色光聚焦至出射狭缝；色光聚焦至出射狭缝； 出射狭缝。出射狭缝。2. 2. 单色器单色器 单色器的用途单色器的用途就是把混合光变成就是把混合光变成单色光，由入射狭缝、准直镜、色散单色光，由入射狭缝、准直镜、色散元件、聚焦元

27、件和出口狭缝组成。常元件、聚焦元件和出口狭缝组成。常用的色散元件有棱镜和光栅。用的色散元件有棱镜和光栅。 棱镜棱镜 是利用不同波长的光具有是利用不同波长的光具有不同的折射率而使复合光分开的。用不同的折射率而使复合光分开的。用玻璃和石英制成。玻璃和石英制成。光栅光栅 gratinggrating 利用光的衍射和干涉作用使复合光利用光的衍射和干涉作用使复合光分开。其特点是：色散波长范围宽，可分开。其特点是：色散波长范围宽，可用于紫外、可见、红外等光谱区，分辨用于紫外、可见、红外等光谱区，分辨率高，色散率基本上不随波长改变而改率高，色散率基本上不随波长改变而改变，即均匀色散（色散近于线性）。现变，即

28、均匀色散（色散近于线性）。现代仪器多用光栅作色栅元件。代仪器多用光栅作色栅元件。狭缝狭缝狭缝是单色器的组成部分，对单色光的纯度狭缝是单色器的组成部分，对单色光的纯度起着非常重要的作用。起着非常重要的作用。狭缝有两种表示方法狭缝有两种表示方法（1 1）用狭缝的实际宽度表示，以）用狭缝的实际宽度表示，以mmmm为单位，为单位，一般为一般为0 02 2mmmm，（，（2 2）用通过出射狭缝的谱带）用通过出射狭缝的谱带宽度表示，以宽度表示，以nmnm为单位，如为单位，如2 2nmnm、1nm1nm、0.5nm0.5nm及及0.20.2nmnm等。狭缝愈窄，光的单色性愈等。狭缝愈窄，光的单色性愈好，测得

29、的吸收峰愈尖锐，但光强度减弱，好，测得的吸收峰愈尖锐，但光强度减弱，测定灵敏度降低。测定灵敏度降低。 样品室放置各种类型的吸收池样品室放置各种类型的吸收池（比色皿）和相应的池架附件。吸（比色皿）和相应的池架附件。吸收池主要有石英池和玻璃池两种。收池主要有石英池和玻璃池两种。在紫外区须采用石英池，可见区一在紫外区须采用石英池，可见区一般用玻璃池。般用玻璃池。4. 4. 检测器检测器 利用光电效应将透过吸收池的利用光电效应将透过吸收池的光信号变成可测的电信号，常用的光信号变成可测的电信号，常用的有光电池、光电管或光电倍增管。有光电池、光电管或光电倍增管。5. 5. 结果显示记录系统结果显示记录系统

30、 检流计、数字显示、微机进行检流计、数字显示、微机进行仪器自动控制和结果处理仪器自动控制和结果处理吸收池洗涤方法 名称名称 洗涤法洗涤法 用法用法JIS JIS （1 1）碳酸钠（）碳酸钠（20g/L20g/L）+ +少量阴离子表面活性剂；少量阴离子表面活性剂； 浸泡（浸泡（1 1）后水洗，）后水洗，（日本工业标准）（日本工业标准） (2(2）稀硝酸（）稀硝酸（1 15 5）+ +少量双氧水少量双氧水 再浸于（再浸于（2 2）后水洗）后水洗 ASTM ASTM 盐酸盐酸水水甲醇甲醇=1=13 34 4 浸泡后水洗浸泡后水洗（美国材料试验标准）（美国材料试验标准）检测器检测器将光信号转变为电信号

31、进行检测。将光信号转变为电信号进行检测。光电管光电管 利用光电效应利用光电效应的原理。光电流通过的原理。光电流通过负载电阻负载电阻R，将电流，将电流变成电压信号，经放变成电压信号，经放大器放大后，输给记大器放大后，输给记录仪。录仪。 暗电流暗电流 电极的热电子发射而产生电极的热电子发射而产生的电流。暗电流愈小愈好。在分光光的电流。暗电流愈小愈好。在分光光度计中，都设有补偿电路，消除暗电度计中，都设有补偿电路，消除暗电流。流。 光电管有两种：蓝敏光电管，为铯光电管有两种：蓝敏光电管，为铯阴极，适用波长阴极，适用波长200625nm；红敏管，红敏管，银氧化铯，适用波长银氧化铯，适用波长625100

32、0nm. 光电倍增管光电倍增管二、分光光度计的类型：二、分光光度计的类型：（一）单光束分光光度计：（一）单光束分光光度计：0.575光源光源单色单色器器吸收吸收池池检测检测器器显显示示这类分光光度计的特点：这类分光光度计的特点： 结构简单，价格便宜。结构简单，价格便宜。主要适用于主要适用于定量分析，而定量分析，而不适用于作定性分析不适用于作定性分析。另。另外，结果受电源的波动影外，结果受电源的波动影响较大。响较大。（二）单波长双光束分光光度计（二）单波长双光束分光光度计比比值值光源光源单色单色器器吸收池吸收池检测器检测器显显示示光束分裂器光束分裂器 双光束分光光度计是自动比较双光束分光光度计是

33、自动比较了透过参比溶液和样品溶液的光的了透过参比溶液和样品溶液的光的强度，它强度，它不受光源（电源）变化的不受光源（电源）变化的影响。影响。 双光束分光光度计还能进行波双光束分光光度计还能进行波长扫描，并自动记录下各波长下的长扫描，并自动记录下各波长下的吸光度，很快就可得到试液的吸收吸光度，很快就可得到试液的吸收光谱。所以能用于光谱。所以能用于定性分析。定性分析。（三）双光束双波长分光光度计：（三）双光束双波长分光光度计：光光源源单色单色器器单色单色器器检测检测器器切切光光器器狭狭缝缝吸吸收收池池 不需空白溶液作参比；但需要两个单色器获得两束单不需空白溶液作参比；但需要两个单色器获得两束单色光

34、色光( (1 1和和2 2) )；以参比波长；以参比波长1 1处的吸光度处的吸光度A A11作为参比作为参比，来消除干扰。在分析浑浊或背景吸收较大的复杂试样时，来消除干扰。在分析浑浊或背景吸收较大的复杂试样时显示出很大的优越性。灵敏度、选择性、测量精密度等方显示出很大的优越性。灵敏度、选择性、测量精密度等方面都比单波长法有所提高。面都比单波长法有所提高。 A A A22 A A11 ( (22 11) )b cb c 两波长处测得的吸光度差值两波长处测得的吸光度差值A与待测组分浓度成正与待测组分浓度成正比。比。11和和22分别表示待测组分在分别表示待测组分在1 1和和2 2处的摩尔吸处的摩尔吸

35、光系数。光系数。 测量波长测量波长2 2和参比波长和参比波长1 1的选择与组合的选择与组合 以两组分以两组分x x和和y y的双波长法测定为例：的双波长法测定为例：设：设：x x为待测组分，为待测组分，y y为干扰组分，二者的吸光度差分别为为干扰组分，二者的吸光度差分别为: : Ax和和Ay，则该体系的总吸光度差，则该体系的总吸光度差Ax+y为：为： Ax+y = A x + A y 如何选择波长如何选择波长1 、2有一定的要求。有一定的要求。 选定的波长选定的波长1 1和和2 2处干扰组分应具有相同吸光度处干扰组分应具有相同吸光度，即：，即： AAy = y = A A y y22 A A

36、y y11 = 0 = 0故：故： AAx+y = x+y = A A x=(x=(x x22x x11) )bcbcx x此时：测得的吸光度差此时：测得的吸光度差AA只与待测组分只与待测组分x x的浓度呈线性关的浓度呈线性关系，而与干扰组分系，而与干扰组分y y无关。若无关。若x x为干扰组分，则也可用同样为干扰组分，则也可用同样的方法测定的方法测定y y组分。组分。 可采用作图法选择符合可采用作图法选择符合上述两个条件的波长组合。上述两个条件的波长组合。 在选定的两个波长在选定的两个波长1 1和和2 2处待测组分的吸光度应具处待测组分的吸光度应具有足够大的差值。有足够大的差值。A Y双波长

37、分光光度法双波长分光光度法21AAA-）（yxyxAAAA2211)(-yyAA21xxAAA21-xxxbCA）（21-Y 的存在不干扰的存在不干扰 X 的测定的测定X 1 2光源光源检测器检测器单色器单色器单色器单色器切光器切光器吸收池吸收池双波长分光光度计示意图双波长分光光度计示意图双波长分光度计双波长分光度计通过切光器使两束不同波长的光交替通过吸收池，测得吸光度差通过切光器使两束不同波长的光交替通过吸收池，测得吸光度差 A。 SB1和和 SB2分别为在分别为在 1和和 2处的背景吸收，当处的背景吸收，当 1和和 2 相近时，背景吸收近似相等。二式相相近时，背景吸收近似相等。二式相减，得

38、减，得这表明，试样溶液浓度与两个波长处的吸光光差成正比。这表明，试样溶液浓度与两个波长处的吸光光差成正比。特点：可测多组份试样、混浊试样、而且可作成导数光谱、不需参比液特点：可测多组份试样、混浊试样、而且可作成导数光谱、不需参比液(消除了由于参比池消除了由于参比池的不同和制备空白溶液等产生的误差的不同和制备空白溶液等产生的误差)、克服了电源不稳而产生的误差，灵敏度高。、克服了电源不稳而产生的误差，灵敏度高。 11110lgBSbcIIA22220lgBSbcIIAbcAAIIA)(lg121221-第五节分光光度法的定性和定量分析第五节分光光度法的定性和定量分析 吸收曲线、吸收曲线、 max和

39、和 max，不同的化不同的化合物可能有相同的合物可能有相同的 max，但不可能但不可能 max和和 max完全相同完全相同，测测 max，通常配高、通常配高、中、低三种浓度，在中、低三种浓度，在 max处测处测A，计算计算 max，求平均值求平均值。（一）单组分定量（一）单组分定量1. 标准曲线法标准曲线法校准曲线、线性范围和测定限校准曲线、线性范围和测定限 校准曲线也称校正曲线，是表校准曲线也称校正曲线，是表示被测物质浓度或量与测定仪器响示被测物质浓度或量与测定仪器响应信号值之间的定量关系曲线，包应信号值之间的定量关系曲线，包括工作曲线和标准曲线。括工作曲线和标准曲线。2. 2. 标准比较法

40、标准比较法 该法是标准曲线法的简化，即只该法是标准曲线法的简化，即只配制一个浓度为配制一个浓度为cs的标准溶液，并测量的标准溶液，并测量其吸光度，求出吸收系数其吸光度，求出吸收系数k，然后由然后由Ax=kcx求出求出cxsxsxAAcc 该法只有在测定浓度范围内遵守该法只有在测定浓度范围内遵守L-BL-B定律，且定律，且c cx x与与c cs s大致相当时，才可大致相当时，才可得到准确结果。得到准确结果。（二）多组分定量方法（二）多组分定量方法 由于吸光度具有加合性，因此可以在同一由于吸光度具有加合性，因此可以在同一试样中测定多个组份。试样中测定多个组份。 设试样中有两组份设试样中有两组份

41、a 和和 b，将其显色后，分将其显色后，分别绘制吸收曲线，会出现如图所示的三种情况：别绘制吸收曲线，会出现如图所示的三种情况： 不需空白溶液作参比；但需要两个单色器获得两束单不需空白溶液作参比；但需要两个单色器获得两束单色光色光( (1 1和和2 2) )；以参比波长；以参比波长1 1处的吸光度处的吸光度A A11作为参比作为参比，来消除干扰。在分析浑浊或背景吸收较大的复杂试样时，来消除干扰。在分析浑浊或背景吸收较大的复杂试样时显示出很大的优越性。灵敏度、选择性、测量精密度等方显示出很大的优越性。灵敏度、选择性、测量精密度等方面都比单波长法有所提高。面都比单波长法有所提高。 A A A22 A

42、 A11 ( (22 11) )b cb c 两波长处测得的吸光度差值两波长处测得的吸光度差值A与待测组分浓度成正与待测组分浓度成正比。比。11和和22分别表示待测组分在分别表示待测组分在1 1和和2 2处的摩尔吸处的摩尔吸光系数。光系数。 3.3.导数光谱法导数光谱法 导数光谱法是一种消除光谱干扰的方导数光谱法是一种消除光谱干扰的方法。吸光度法。吸光度 A 对波长对波长 的吸收光谱称为零的吸收光谱称为零阶光谱。利用双波长仪器，固定两束单色阶光谱。利用双波长仪器，固定两束单色光的波长差（光的波长差（ ），对），对 1、 2同时进行扫同时进行扫描（条件描（条件 很小），可得到样品的一阶导很小），

43、可得到样品的一阶导数光谱。高档仪器则利用微机对吸收光谱数光谱。高档仪器则利用微机对吸收光谱进行一级微分，即可得到曲线进行一级微分，即可得到曲线, ,称为一阶导称为一阶导数光谱数光谱。以同样方法可得到二阶、三以同样方法可得到二阶、三阶和四阶导数光谱曲线。如阶和四阶导数光谱曲线。如图所示。图所示。 零阶一阶二阶三阶四阶图图 各阶导数光谱图各阶导数光谱图在在导数光谱中，导数信号与导数光谱中，导数信号与浓度成正比，即：浓度成正比，即：cddA/cdAd22/cdAd33/ 在分析中，选择最佳的分析条件在分析中，选择最佳的分析条件可使测定结果具有较高的灵敏度和准可使测定结果具有较高的灵敏度和准确度。确度

44、。 在可见光区进行测定有很多方便在可见光区进行测定有很多方便之处。如果待测物本身有色，可直接之处。如果待测物本身有色，可直接进行测定；如果待测物无色或颜色较进行测定；如果待测物无色或颜色较浅，则往往通过显色反应使待测物成浅，则往往通过显色反应使待测物成为在可见区有吸收的物质。为在可见区有吸收的物质。 能与无色物质反应生成有色物质的能与无色物质反应生成有色物质的试剂称为试剂称为显色剂显色剂，生成有色物质的反应，生成有色物质的反应称为称为显色反应显色反应，即，即nMRnRM 待测待测组分组分显色剂显色剂有色有色化合物化合物显色反应显色反应1. 选择性好选择性好，干扰少或干扰易消除。显色，干扰少或干

45、扰易消除。显色剂只与待测组分或少数干扰组分生成有色剂只与待测组分或少数干扰组分生成有色物质。或显色剂与待测组分生成的物质的物质。或显色剂与待测组分生成的物质的最大吸收波长与显色剂与干扰组分生成的最大吸收波长与显色剂与干扰组分生成的物质的最大吸收波长相差较大。通过控制物质的最大吸收波长相差较大。通过控制条件防止干扰组分与显色剂发生反应。条件防止干扰组分与显色剂发生反应。3. 生成的有色物应具有一定的稳定生成的有色物应具有一定的稳定性，在测量过程中吸光物质的吸光性，在测量过程中吸光物质的吸光度无变化。度无变化。 4. 4. 反应物的组成固定。反应物的组成固定。 为了满足以上要求，必须控制反为了满足

46、以上要求，必须控制反应条件应条件1. 1. 显色剂的用量显色剂的用量 通常显色反应是可逆的，为了使通常显色反应是可逆的，为了使待测组分完全定量地转变为吸光物质，待测组分完全定量地转变为吸光物质，显色剂必须过量。过量的显色剂可使显色剂必须过量。过量的显色剂可使反应完全，但显色剂用量过大，可能反应完全，但显色剂用量过大，可能改变吸光物质的组成。所以显色剂的改变吸光物质的组成。所以显色剂的用量应遵守用量应遵守过量、适量、定量过量、适量、定量。2. 2. 溶液的溶液的pH值值 酸效应，最重要，直接影响显色剂酸效应，最重要，直接影响显色剂的浓度和生成物的颜色。不少有机显色的浓度和生成物的颜色。不少有机显

47、色剂是有机弱酸或弱碱，溶液剂是有机弱酸或弱碱，溶液pHpH变化，显变化，显色剂的存在型体会发生变化，显色剂的色剂的存在型体会发生变化，显色剂的颜色以及显颜色以及显色反应的完全程度都会受到色反应的完全程度都会受到影响。影响。显色反应的最适宜酸度，应通过实验确定。显色反应的最适宜酸度，应通过实验确定。方法是：固定溶液中待测物、显色剂的浓度，方法是：固定溶液中待测物、显色剂的浓度，只改变酸度，测吸光度，以只改变酸度，测吸光度，以 A 对对pH作图，作图，找出适宜的酸度范围，如范围较窄，则选用找出适宜的酸度范围，如范围较窄，则选用缓冲溶液。注意参比也要调缓冲溶液。注意参比也要调pH值值。3. 3. 显

48、色时间显色时间 有的显色反应瞬间即可完成，即显色有的显色反应瞬间即可完成，即显色后即可测定；有的显色反应进行较慢，需后即可测定；有的显色反应进行较慢，需经过一定时间才能完全生成吸光物质；有经过一定时间才能完全生成吸光物质；有些情况下，吸光度得到一定值后又会慢慢些情况下，吸光度得到一定值后又会慢慢降低。实际工作中，也应通过测定样品溶降低。实际工作中，也应通过测定样品溶液在某波长下的吸光度随时间变化曲线，液在某波长下的吸光度随时间变化曲线，确定显色反应的最佳时间。确定显色反应的最佳时间。4. 4. 显色温度显色温度 显色反应一般在室温下进行，但有些显色反应一般在室温下进行，但有些反应速度较慢，需在

49、加热条件下才能迅速反应速度较慢，需在加热条件下才能迅速完成。有些反应产物在高温下会分解而褪完成。有些反应产物在高温下会分解而褪色。对需要加热才能完成的显色反应，应色。对需要加热才能完成的显色反应，应通过实验确定适宜的显色反应温度。需要通过实验确定适宜的显色反应温度。需要注意的是：待测溶液与标准溶液的温度要注意的是：待测溶液与标准溶液的温度要尽量一致，有时要用恒温水浴控温。尽量一致，有时要用恒温水浴控温。5. 5. 干扰物的影响及消除方法干扰物的影响及消除方法（1 1）干扰物本身有色或与显色剂形成有色化）干扰物本身有色或与显色剂形成有色化合物，有吸收；合物，有吸收；（2 2）在显色条件下，干扰物

50、沉淀；）在显色条件下，干扰物沉淀；（3 3）与待测离子生成更稳定的化合物。）与待测离子生成更稳定的化合物。消除方法消除方法 （1）控制酸度控制酸度 M，N，HR （2）选择性高的显色剂选择性高的显色剂 （3）掩蔽（配合、氧还）掩蔽（配合、氧还） （4）选择适当的参比溶液选择适当的参比溶液二、测定条件的选择二、测定条件的选择 测定条件包括测定波长、狭缝宽测定条件包括测定波长、狭缝宽度、吸光度读数范围和参比溶液。度、吸光度读数范围和参比溶液。（一）选择测定波长，一般选择最大（一）选择测定波长，一般选择最大吸收波长作为测定波长，为什么？吸收波长作为测定波长，为什么？-272OCr-4MnO52554

51、5（二）选择狭缝宽度二）选择狭缝宽度 直接影响测定的直接影响测定的灵敏度和工作曲线的线形范围。宽，则单灵敏度和工作曲线的线形范围。宽，则单色性变差，测定灵敏度降低（色性变差，测定灵敏度降低（ 变小）、变小）、工作曲线偏离比尔定律、吸收光谱的精细工作曲线偏离比尔定律、吸收光谱的精细结构消失；窄，光通量小，影响测定的准结构消失；窄，光通量小，影响测定的准确度。一般以减小狭缝宽度，吸光度不再确度。一般以减小狭缝宽度，吸光度不再增加为准，约吸收峰半宽度的十分之一。增加为准，约吸收峰半宽度的十分之一。（三）读数范围（三）读数范围 A 0.20.8（四）参比溶液（四）参比溶液 在分光光度法中，常使用参比溶

52、液在分光光度法中，常使用参比溶液（reference solution）或称空白溶液或称空白溶液（blank solution），），其作用是调节吸光度零点、抵消其作用是调节吸光度零点、抵消吸收池和溶剂对入射光的影响、抵消试剂吸收池和溶剂对入射光的影响、抵消试剂（包括显色剂）或样品基体所引起的干扰。（包括显色剂）或样品基体所引起的干扰。正确选用空白溶液，对提高分析的准确度非正确选用空白溶液，对提高分析的准确度非常重要。常用的参比有：常重要。常用的参比有：溶剂空白溶剂空白 当溶液中只有待测组分当溶液中只有待测组分有吸收，试剂（包括显色剂）和样品有吸收，试剂（包括显色剂）和样品中的其他成分均无吸收

53、时，可用溶剂中的其他成分均无吸收时，可用溶剂作空白溶液，简称溶剂空白。作空白溶液，简称溶剂空白。试剂空白试剂空白 显色剂或其它试剂有吸收，显色剂或其它试剂有吸收，按显色反应相同的条件，不加样品，同按显色反应相同的条件，不加样品，同样加入各种试剂和溶剂作为空白溶液，样加入各种试剂和溶剂作为空白溶液，称为试剂空白。称为试剂空白。样品空白样品空白 样品基体有色，显色剂与样品样品基体有色，显色剂与样品基体不显色。按显色反应相同的条件，取同基体不显色。按显色反应相同的条件，取同样量的样品溶液，不加显色剂，作为空白溶样量的样品溶液，不加显色剂，作为空白溶液，称为样品空白。这种空白适用于样品溶液，称为样品空白。这种空白适用于样品溶液中有吸收干扰的共存组分，且显色剂无吸液中有吸收干扰的共存组分，且显色剂无吸收的情况。收的情况。平行操作空白平行操作空白 为了抵消分析过程中引为了抵消分析过程中引入干扰物的干扰，可用不含待测组分的试入干扰物的干扰，可用不含待测组分的试液或溶剂或纯水按照与待测样品相同条件液