第9章紫外可见

1、第六章 紫外可见吸收光谱§ 6-1 概述定义：紫外可见吸收光谱: 利用物质的分子或离子对紫外和可见光的吸收所产生的紫外可见光谱及吸收程度对物质的组成、含量和结构进行分析、测定、推断的分析方法。应用：应用广泛不仅可进行定量分析，还可利用吸收峰的特性进行定性分析和简单的结构分析，还可测定一些平衡常数、配合物配位比等。可用于无机化合物和有机化合物的分析，对于常量、微量、多组分都可测定。 特点：灵敏度高、准确度高、选择性好、操作方便、分析速度快、应用范围广。可见及紫外的波长范围100800nm。1.远紫外光区：100200nm2.近紫外光区：200400nm3.可见光区：400800nm40

2、0800nm，仅能进行定量分析200400nm，定性、定量分析§ 3-2 紫外可见吸收光谱法一、紫外可见吸收光谱的基本原理（一）紫外可见吸收光谱 由紫外可见分光光度计获得 光源单色器吸收池检测器显示器 E电 = h n光 (200800 nm)吸收曲线将不同波长的光透过某一固定浓度和厚度的待测溶液，测量每一波长下待测溶液对光的吸收程度（即吸光度），然后以波长为横坐标，以吸光度为纵坐标作图，可得一曲线。这曲线描述了物质对不同波长的吸收能力，称吸收曲线或吸收光谱。分析吸收曲线可以看到： 1.同一浓度的待测溶液对不同波长的光有不同的吸光度;2. 对于同一待测溶液，浓度愈大，吸光度也愈大；

3、3. 对于同一物质，不论浓度大小如何，最大吸收峰所对应的波长(最大吸收波长 max) 不变.并且曲线的形状也完全相同。（二）紫外可见光谱的特征1. 吸收峰的形状及所在位置 定性、定结构的依据2. 吸收峰的强度定量的依据 A = lgI0 / I=KCb k：摩尔吸收系数 单位：L.cm -1 . mol-1 吸光度的意义吸光度表示光束通过溶液时被吸收的程度。A=logI0/It当入射光全部被吸收时，It=0，则A=；当入射光全部不被吸收时，It=I0，则A=0,所以，0A 。透光度的意义透光度也称为透光率，表示透光度占入射光的比例 T=It/I0当入射光全部被吸收时，It=0,则T=0；当入射

4、光全部不被吸收时，It=I0，则T=1,所以，0T 1。可得吸光度与透光度之间的关系A=logI0/It=-logT朗伯一比耳定律是光吸收的基本定律它指出：当一束单色光穿过透明介质时，光强度的降低同入射光的强度、吸收介质的厚度及光路中吸光微粒的数目成正比，用数学式表达为： I/I0=10-KCb 或 lgI0/I=KCb A=KCb=-logT K 的物理意义及计算 K在数值上等于1mol/L的吸光物质在1cm光程中的吸光度， K = A/Cb，与入射光波长、溶液的性质及温度有关（1）K吸光物质在特定波长和溶剂中的一个特 征常数 ，定性的主要依据（2）K值愈大，方法的灵敏度愈高 k >

5、104 强吸收 k = 103104 较强吸收 k = 102103 中吸收 k < 102 弱吸收K随浓度的单位不同，而名称、表示符号和单位不同。C以g/L为单位时，K叫吸收系数，用a表示，单位为L·g-1·cm-1C以摩尔浓度为单位时， K叫摩尔吸收系数，用表示，单位为L·mol-1·cm-1C以百分浓度为单位时， K叫百分吸收系数，用A1cm1%表示。吸光度具有加和性在多组分的体系中，在某一波长下，如果各种对光有吸收的物质之间没有相互作用，这时体系在该波长的总吸光度等于各组分吸光度之和。A总=A1+A2+A3+An参比溶液的作用实际中，测得的

6、吸光度包含被测溶液及吸收池、溶剂等其它吸收。除被测溶液吸收，其它吸收引起的误差用参比溶液消除。实际中，标准曲线不通过原点时，其中原因之一是参比溶液选择不当。选择参比溶液的原则1.使测得的被测溶液的吸光度能准确地反映被测组分的浓度。2.参比溶液的性质要稳定，在整个测试过程中，其本身的吸光度要不变。参比溶液及选择方法（1）溶剂参比。当加入的试剂及显色剂均无色，只有待测物显色时，用纯溶液作参比溶液。如一般常用的溶剂蒸馏水。 （2）试剂参比。当试剂和显色剂在测定波长处有吸收时，选用试剂参比。即用蒸馏水代替样品，其他所加试剂及操作与样品完全相同，此溶液就是试剂参比，常称“试剂空白”。多数情况下都是采用此

7、种溶液做空白。 （3）样品参比。当样品溶液有颜色，而试剂溶液无颜色时，应采用不加显色剂的样品溶液作参比，称为样品空白。 （4）褪色参比。显色剂及样品基体均有颜色，但显色剂又不与基体显色，测定时应选样品的褪色溶液做参比。其配制方法是：先将样品显色，再选加一种试剂，只络合或改变被测离子价态，使试样中以显示的待测组分在褪色。此外，有时也可改变加入试剂的顺序，使待测组分不发生显色反应。 偏离吸光度定律的影响因素在实际测定时，吸光度往往不是一条直线，它偏离直线而发生向上或向下弯曲，这种现象称为偏离光吸收定律。物理因素引起的偏离入射光非单色光引起的偏离。严格地说：朗伯比耳定律只适用于单色光，分光光度计上还

8、不能完全得到单一波长的单色光，而是一个很小波长范围内的光。选择适当的入射波长十分关键。选择最大吸收波长的光为入射光，不仅可以获得最大的灵敏度，而且吸光物质的吸收曲线在最大波长附近曲线胶平坦，吸光度值基本相等。溶液本身的原因溶液本身的一些化学因素引起偏离朗伯比耳定律。朗伯比耳定律是一个有限定律。它只适用于浓度小于0.01mol/L的稀溶液。溶液为胶体溶液、乳浊液或悬浊液偏离。化学因素引起的偏离化学因素如离解、谛合、溶剂化，互变异构反应及吸光物质组成改变等，使溶液中吸光物质的真实浓度与溶液的指示浓度不成正比变化，吸光度与浓度的线性关系，发生偏离。二、 紫外可见吸收光谱与分子结构的关系(一 

9、;) 有机化合物的紫外可见吸收光谱1. 电子跃迁类型紫外可见吸收光谱是由分子中价电子能级跃迁产生的这种吸收光谱取决于价电子的性质 1. 电子类型 形成单键的电子 C-H、C-C 形成双键的电子 C=C、C=O 未成对的孤对电子n 电子 C=O：在紫外和可见光区范围内，有机化合物的吸收带主要由-*、-*、n-* 、n-*及电荷迁移跃迁产生。无机化合物的吸收带主要由电荷迁移和配位场跃迁产生。各种跃迁情况如图所示：在选择测定电子吸收光谱曲线的溶剂时，应注意如下几点：（1）尽量选用低极性溶剂；（2）能很好地溶解被测物，并且形成的溶液具有良好的化学和光化学稳定性； （3）溶剂在样品的吸收光谱区

10、无明显吸收。§6-3 紫外可见吸收光谱法的应用不同的有机化合物具有不同的吸收光谱，可进行简单的定性分析，但吸收光谱较简单，只能用于鉴定共轭发色团，推断未知物骨架，可进行定量分析及测定配合物配位比和稳定常数一 、定性分析： (一）比较吸收光谱法 根据化合物吸收光谱的形状、吸收峰的数目、强度、位置进行定性分析 待测样品 相同条件 样品谱 标准物质 标准谱(三)纯度检查如果一化合物在紫外区没有吸收峰，而其杂质有较强吸收，就可方便的检出该化合物中的痕量杂质。 例如要鉴定甲醇和乙醇中的杂质苯，可利用苯在254nm处的B吸收带，而甲醇或乙醇在此波长范围内几乎没有吸收。 又如四氯化碳中有无二硫化碳

11、杂质，只要观察在318nm处有无二硫化碳的吸收峰即可。 三、 定量分析无机化合物，测定主要在可见光区,大约可测定50多种元素有机化合物，主要在紫外区 1. 单组分物质的定量分析 测定条件： 选择合适的分析波长（max） A：0.2-0.8 选择适当的参比溶液 1.一次标准加入法 取一份试液测其吸光度Ax，再取另一等份试液，加入一定量标准溶液使浓度增加Ck，测其吸光度Ax+k， Ax=Cxb Ax+k= （Cx+Ck）b四、示差分光光度法普通的分光光度法采用不含被测组分的参比溶液，而示差分光光度法则使用一定浓度的被测物作参比溶液。 普通 参比 T100% 示差 参比Cs As=sCsL T100

12、% 未知液 Ax=xCxL A=AsAx=(Cs Cx)L= C L示差分光光度法分为高吸收法、低吸收法和最精密法三种。高吸收法在测定高浓度溶液时使用。低吸收法在测定低浓度溶液时使用。普通的分光光度法：测得试样的T=5.0%, 配制一浓度稍低的标准溶液Cs,测得T=10.0%, 二者之差为5%示差法: 用标准溶液Cs 来调节仪器令T=100%, 再测定试样Cx, 可得T=50.0%, 二者之差为50%。示差法相当于把标尺扩大了10倍，测量读数的相对误差也就缩小了10倍。示差分光光度法(示差法)与普通光度法的关系示差法: 采用浓度稍低于试样的标准溶液(Cs)作参比溶液调节仪器T100(A=0)，

13、再测定试样溶液的吸光度(称为相对吸光度)，相对应的透光度称为相对透光度。普通光度法:以纯溶剂或空白试剂作参比溶液，测得标准溶液及试液的吸光度分别为As和Ax，对应的透光度为Ts和Tx，根据朗伯-比尔定律 普通光度法: As=sCsL Ax=xCxL 示差法: A=As-Ax=(Cs-Cx)L= C L上式意义：在符合朗伯-比尔定律测定浓度范围内，示差法测得的相对吸光度(A)与被测溶液和参比溶液的浓度差(Cs-Cx,即C)成正比，即可用于定量测定。此时试液的T50，令读数落在适宜的范围内，提高了测定的准确度。 （2）低浓度溶液 Cx<Cs用Cs调T=0，再用纯溶剂调T=100%，测Cx的T

14、或A把原来的90%100%一段扩展成0100%，透光率扩大了10倍。被测物质的透光率由95%50%。2、双标准示差分光光度法Cs1CxCs2 用Cs1调T=0，Cs2调T=100%，测Cx的T或A（4）双波长测定法l1为a组分的最大吸收波长， 为测定波长l2为参比波长，A l1b =Al 2b l1处： Al1a+b = Al1a + Al1b l2 处： Al2a+b = Al2a + Al2b A = Al1a+b Al2a+b = (Al1a + Al1b ) (Al2a+ Al2b) = Al1a Al2a= l1a CXL l2a CXL§64 紫外可见分光光度计一 、仪器

15、的基本部件光源 单色器 吸收池 检测器 显示器（一）光源光源的作用是提供辐射连续复合光可见光区 钨灯 320-2500nm 优点：发射强度大、使用寿命长紫外光区 氢灯或氘灯 180-375nm 氘灯的发射强度比氢灯大4倍 玻璃对这一波长有强吸收，必须用石英光窗。 紫外可见分光光度计同时具有可见和紫外两种光源。（二） 单色器 单色器是从连续光谱中获得所需单色光的装置。常用的有棱镜和光栅两种单色器。棱镜单色器的缺点是色散率随波长变化，得到的光谱呈非均匀排列，而且传递光的效率较低。光栅单色器在整个光学光谱区具有良好的几乎相同的色散能力。因此，现代紫外可见分光光度计上多采用光栅单色器。（三）吸收池 吸

16、收池是用于盛放溶液并提供一定吸光厚度的器皿。它由玻璃或石英材料制成。玻璃吸收池只能用于可见光区。最常用的吸收池厚度为1cm。（四）检测器 检测器的作用是检测光信号。常用的检测器有光电管和光电倍增管。 1.光电管 光电管由一个半圆筒形阴极和一个金属丝阳极组成。当照射阴极上光敏材料时，阴极就发射电子。两端加压，形成光电流。 蓝敏光电管为铯锑阴极。适用波长范围：220-625nm 红敏光电管为银和氧化铯阴极适用波长范围： 600-1200nm。2.光电倍增管光电倍增管是检测微弱光信号的光电元件。它由密封在真空管壳内的一个光阴极、多个倍增极（亦称打拿极）和一个阳极组成。通常两极间的电压为75-100V，九个倍增极的光电倍增管的总放大数为106-107光电倍增管的暗电流是仪器噪音的主要来源（五）信号显示器 常用的显示器有检流计、微安计、电位计、数字电压表、记录仪、示波器及数据处理机等。二、仪器的类型（一）单光束分光光度计 只有一条光路，通过变换参比池和样品池的位置，使它们分别置于光路来进行测定特点：简单，价廉，适于在给定波长处测量吸光度或透光度，一般不能作全波段光谱扫描，要求光源和检测器具有很高的稳定性。特点：自动记录，快速全波长扫描。可消除光源不稳定，检测器灵敏度变换等因素的影响