模块二紫外可见分光光度法

1、光学分析方法基础光学分析方法基础 一一. .概概 述述 光学分析法光学分析法: :是根据是根据物质发射、吸收电磁辐射物质发射、吸收电磁辐射或或物质与电磁物质与电磁辐射相互作用辐射相互作用而建立起来的一类分析方法。而建立起来的一类分析方法。1.1.电磁辐射包括从波长电磁辐射包括从波长极短极短的的射线射线到到无线电波无线电波的所的所有有电磁波谱电磁波谱范围，而不只局限于光学光谱区，因此，范围，而不只局限于光学光谱区，因此，光学分析法的类型极多。光学分析法的类型极多。2.2.光学分析法的应用非常广泛。它在定性分析、光学分析法的应用非常广泛。它在定性分析、定量分析、尤其是定量分析、尤其是化学结构分析化

2、学结构分析等方面起着极其等方面起着极其重要的作用。重要的作用。随着科学技术的发展，光学分析法也日新月异，随着科学技术的发展，光学分析法也日新月异，许多新技术、新方法不断涌现。许多新技术、新方法不断涌现。 二二. .光学分析法的分类光学分析法的分类因为电磁辐射的所有波长区域，在光学分因为电磁辐射的所有波长区域，在光学分析中都可涉及，因而光学分析的方法是很析中都可涉及，因而光学分析的方法是很多的。但通常可分为两大类。多的。但通常可分为两大类。 即：即：光谱法光谱法 非光谱法非光谱法光谱法光谱法: :是基于是基于测量辐射的测量辐射的波长波长及及强度强度。在这类方法中。在这类方法中通常通常需要测定试样

3、的光谱需要测定试样的光谱，而这些光谱是由于，而这些光谱是由于物质的原物质的原子或分子的特定能级的跃迁所产生的子或分子的特定能级的跃迁所产生的，因此根据其，因此根据其特征特征光谱光谱的的波长波长可进行可进行定性定性分析。而光谱的分析。而光谱的强度强度与物质的含与物质的含量有关，所以借此关系可以进行量有关，所以借此关系可以进行定量定量分析。分析。 例如：我们熟知的例如：我们熟知的比色分析比色分析就是在就是在可见光区可见光区测定测定物质对光的吸物质对光的吸 收强度收强度来进行定量分析的方法。来进行定量分析的方法。1.光谱法的概念光谱法的概念（一）光谱法（一）光谱法 （1 1）根据根据电磁辐射能的传递

4、方式不同电磁辐射能的传递方式不同分为分为: : 发射光谱法发射光谱法 吸收光谱法吸收光谱法 荧光光谱法荧光光谱法 拉曼光谱法拉曼光谱法 （2 2）根据根据电磁辐射的本质不同电磁辐射的本质不同分为分为: : 原子光谱法原子光谱法（线状光谱）（线状光谱） 分子光谱法分子光谱法（带状光谱）（带状光谱）2、光谱法的分类、光谱法的分类线光谱线光谱带光谱带光谱 原子光谱原子光谱: :是由是由原子原子外层或内层外层或内层能级的变化产生的，能级的变化产生的， 它的表现形式为它的表现形式为线光谱线光谱。 属于原子光谱分析方法的有：属于原子光谱分析方法的有：( (最常见的三种最常见的三种) ) a a、基于原子外

5、层电子跃迁的、基于原子外层电子跃迁的 原子发射光谱（原子发射光谱（AESAES）；）； 原子吸收光谱（原子吸收光谱（AASAAS）；）； 原子荧光光谱（原子荧光光谱（AFSAFS）；）； b b、基于原子内层电子跃迁的、基于原子内层电子跃迁的 X X射线荧光光谱（射线荧光光谱（XFSXFS）；）； c c、基于原子核与射线作用的、基于原子核与射线作用的 穆斯堡谱。穆斯堡谱。 分子光谱分子光谱: :是由是由分子分子中中电子能级、振动能级和转动能级电子能级、振动能级和转动能级 的变化产生的光谱，它的表现形式为的变化产生的光谱，它的表现形式为带光谱带光谱 属于这类分析方法的有：属于这类分析方法的有：

6、 紫外紫外可见分光光度法（可见分光光度法（UV UV Vis）；）； 红外光谱法（红外光谱法（IRIR）；）； 分子荧光光谱法（分子荧光光谱法（MFSMFS）；）； 分子磷光光谱法（分子磷光光谱法（MPSMPS）；）； 核磁共振核磁共振与顺磁共振波谱（与顺磁共振波谱（N N）；）；( (一一) ) 原子能级和分子能级：原子能级和分子能级：（二）原子光谱和分子光谱（二）原子光谱和分子光谱 原子能级电子能级原子能级电子能级 原子光谱：原子光谱：原子最外层电子的跃迁。原子最外层电子的跃迁。线光谱线光谱。 分子能级电子能级分子能级电子能级+ 振动能级振动能级+转动能级转动能级 分子光谱：分子光谱：组成

7、分子的原子的原子核外层电子的组成分子的原子的原子核外层电子的 跃迁跃迁带光谱带光谱。非光谱法非光谱法：是基于：是基于电磁辐射与物质的相互作用电磁辐射与物质的相互作用。这个相互作用引起电磁辐射这个相互作用引起电磁辐射在方向上的改变在方向上的改变或或物物理性质的变化理性质的变化，而利用这些改变，而利用这些改变(变化变化)可以进行可以进行分析分析,测量测量电磁辐射在方向上的改变或物理性质的电磁辐射在方向上的改变或物理性质的变化变化( (如如：折射、散射、干涉、衍射和偏振：折射、散射、干涉、衍射和偏振等等) )的的分析方法分析方法 。（二）非光谱法（二）非光谱法1、非光谱法的概念、非光谱法的概念注意：

8、注意：非光谱分析法并不涉及光谱的测定，亦即不涉及能级跃迁。非光谱分析法并不涉及光谱的测定，亦即不涉及能级跃迁。 如：比浊法、如：比浊法、 X射线衍射法射线衍射法 等。等。 属于非光谱分析方法的有：属于非光谱分析方法的有： 折射法折射法 偏振法偏振法 散射法散射法 干涉法干涉法 衍射法衍射法 旋光法等旋光法等2、非光谱法的分类、非光谱法的分类光分析法光谱分析法非光谱分析法原子光谱分析法分子光谱分析法原原子子吸吸收收光光谱谱原原子子发发射射光光谱谱原原子子荧荧光光光光谱谱X射射线线荧荧光光光光谱谱折射法衍射法X射线衍射法干涉法旋光法紫紫外外光光谱谱法法红红外外光光谱谱法法分分子子荧荧光光光光谱谱法

9、法分分子子磷磷光光光光谱谱法法核核磁磁共共振振波波谱谱法法光谱分析法吸收光谱法发射光谱法原子光谱法分子光谱法原子发射原子吸收原子荧光X射线荧光原子吸收紫外可见红外可见核磁共振紫外可见红外可见分子荧光分子磷光核磁共振化学发光原子发射原子荧光分子荧光分子磷光X射线荧光化学发光根据根据电磁辐射能的传递方式电磁辐射能的传递方式不同不同根据根据电磁辐射的本质电磁辐射的本质不同不同检出限l某一方法在给定的条件下能够检出被测物质的最小质量或最某一方法在给定的条件下能够检出被测物质的最小质量或最小浓度，称为这种方法对该物质的检出限。小浓度，称为这种方法对该物质的检出限。l以以质量质量表示的叫表示的叫绝对绝对检

10、出限，检出限，l以以浓度浓度表示的叫表示的叫相对相对检出限检出限 。l 检出限表明被测物质的最小质量或最小浓度的响检出限表明被测物质的最小质量或最小浓度的响 应信号可以与空白信号相区别。应信号可以与空白信号相区别。三、各种光分析法简介1.1.原子发射光谱分析法原子发射光谱分析法 以火焰、电弧、等离子炬等作为光源，使气态原子的外层电以火焰、电弧、等离子炬等作为光源，使气态原子的外层电 子受激发射出子受激发射出特征光谱特征光谱进行定量分析的方法。进行定量分析的方法。2.2.原子吸收光谱分析法原子吸收光谱分析法 利用利用特殊光源特殊光源发射出发射出待测元素的共振线待测元素的共振线，并将溶液中离子转，

11、并将溶液中离子转 变成气态原子后，测定气态原子对变成气态原子后，测定气态原子对共振线吸收共振线吸收而进行的定量而进行的定量 分析方法。分析方法。3.原子荧光分析法 气态原子吸收特征波长的辐射后，外层电子从基态或低能态气态原子吸收特征波长的辐射后，外层电子从基态或低能态 跃迁到高能态，在跃迁到高能态，在10-8s后跃回基态或低能态时，发射出与吸后跃回基态或低能态时，发射出与吸 收波长相同或不同的荧光辐射，在与光源成收波长相同或不同的荧光辐射，在与光源成90度的方向上度的方向上， 测定荧光强度进行定量分析的方法。测定荧光强度进行定量分析的方法。4.X4.X射线荧光分析法射线荧光分析法 原子受高能辐

12、射，其内层电子发生能级跃迁，发射出特征原子受高能辐射，其内层电子发生能级跃迁，发射出特征X X 射线（射线（ X X射线荧光），测定其强度可进行定量分析。射线荧光），测定其强度可进行定量分析。6.6.分子磷光分析法分子磷光分析法 处于第一最低单重激发态分子以无辐射弛豫方式进入第一电处于第一最低单重激发态分子以无辐射弛豫方式进入第一电 子子三重激发态三重激发态，再跃迁返回基态发出磷光。测定磷光强度进，再跃迁返回基态发出磷光。测定磷光强度进 行定量分析的方法。行定量分析的方法。5.5.分子荧光分析法分子荧光分析法 某些物质被（某些物质被（紫外）光紫外）光照射激发后，由第一电子激发单重态照射激发后，

13、由第一电子激发单重态 跃迁回到基态的任一振动能级的过程中发射出的光辐射（荧跃迁回到基态的任一振动能级的过程中发射出的光辐射（荧 光），通过测量光），通过测量荧光强度荧光强度进行定量分析的方法。进行定量分析的方法。 利用溶液中分子吸收紫外和可见光产生跃迁所记录的吸收光利用溶液中分子吸收紫外和可见光产生跃迁所记录的吸收光 谱图，可进行谱图，可进行化合物结构化合物结构分析，根据最大吸收波长强度变化分析，根据最大吸收波长强度变化 可进行定量分析。可进行定量分析。 7.7.紫外吸收光谱分析法紫外吸收光谱分析法8.8.红外吸收光谱分析法红外吸收光谱分析法 利用分子中利用分子中基团基团吸收红外光产生的吸收红

14、外光产生的振动振动-转动转动吸收光谱进行吸收光谱进行 定量和定量和有机化合物结构分析有机化合物结构分析的方法。的方法。9.9.核磁共振波谱分析法核磁共振波谱分析法 在外磁场的作用下，核自旋磁矩与磁场相互作用而裂分为在外磁场的作用下，核自旋磁矩与磁场相互作用而裂分为 能量不同的能量不同的核磁能级核磁能级，吸收射频辐射后产生能级跃迁，根，吸收射频辐射后产生能级跃迁，根 据据吸收光谱吸收光谱可进行有机化合物结构分析可进行有机化合物结构分析 。10.10.化学发光分析法化学发光分析法 利用化学反应提供能量，使待测分子被激发，返回基态时利用化学反应提供能量，使待测分子被激发，返回基态时 发出一定波长的光

15、，依据其发出一定波长的光，依据其强度强度与与待测物浓度待测物浓度之间的之间的线性线性 关系关系进行定量分析的方法。进行定量分析的方法。11.11.顺磁共振波谱分析法顺磁共振波谱分析法 在外磁场的作用下，电子的在外磁场的作用下，电子的自旋磁矩自旋磁矩与与磁场磁场相互作用而裂相互作用而裂 分为分为磁量子数不同的磁能级磁量子数不同的磁能级，吸收微波辐射后产生能级跃，吸收微波辐射后产生能级跃 迁，根据吸收光谱可进行结构分析迁，根据吸收光谱可进行结构分析 。 12.12.旋光法旋光法 溶液的旋光性与分子的溶液的旋光性与分子的非对称结构非对称结构有密切关系，可利用旋光有密切关系，可利用旋光 法研究某些天然

16、产物及配合物的立体化学问题，旋光计测定法研究某些天然产物及配合物的立体化学问题，旋光计测定 糖的含量。糖的含量。 13.13.衍射法衍射法 X X射线衍射：研究射线衍射：研究晶体结构晶体结构，不同晶体具有不同衍射图。，不同晶体具有不同衍射图。 电子衍射：电子衍射是透射电子显微镜的基础，研究电子衍射：电子衍射是透射电子显微镜的基础，研究物质物质 的内部组织结构的内部组织结构。光谱类型光谱类型 波长范围波长范围 波数范围波数范围 量子跃迁类量子跃迁类型型 -射线发射光谱射线发射光谱 0.005-1.4A - 核核 X-吸收、发射、荧吸收、发射、荧光、衍射光谱光、衍射光谱 0.1-100A - 内层电子内层电子 真空紫外吸收光谱真空紫外吸收光谱 10-180 nm 1 106-5 104 外层键合电外