紫外-可见分光光度法

第十一章紫外—可见分光光度法本章教学要求1、了解光谱分析的概念、分类、特点；化合物电子光谱的产生原理及紫外—可见分光光度法的特点。2、掌握透光度、吸光度的定义及朗伯-比尔定律及其使用条件；了解朗伯-比尔定律偏离原因。本章教学要求5、掌握紫外-可见光分光光度法定性鉴别方法、单组分的定量分析方法；了解多组分的定量分析方法。4、掌握显色反应、显色剂、显色条件选择、参比溶液的概念及应用。3、熟悉紫外及可见分光光度计的结构。第一节概述1、光学分析法依据物质发射的电磁辐射或物质与电磁辐射相互作用而建立起来的各种分析法的统称。分类：（1）光谱法（2）非光谱法（1）光谱法：利用物质的光谱进行定性、定量和结构分析的方法。

按能量交换方向分吸收光谱法发射光谱法按作用结果不同分原子光谱→线状光谱分子光谱→带状光谱光谱：当物质与辐射能作用时，物质内部发生能级跃迁，记录由能级跃迁所产生的辐射能强度随波长的变化，所得的图谱。（2）非光谱法：利用物质受电磁辐射时，改变电磁波的传播方向、速度等物理性质建立起来的分析方法。分类：折射法旋光法χ射线衍射法2、原子光谱与分子光谱：（1）原子光谱：

由于气态原子或离子外层电子在不同能级间跃迁而产生的光谱。

包括：原子吸收光谱、原子发射光谱、原子荧光光谱。特征：线状光谱（2）分子光谱：在辐射作用下，分子间能级的跃迁产生的光谱。包括：分子吸收光谱、分子荧光光谱、分子磷光光谱。特征：带状光谱3、吸收光谱与发射光谱（2）发射光谱

例：γ-射线；x-射线；荧光例：原子吸收光谱，分子吸收光谱（1）吸收光谱

4、分光光度法：利用被测物质对光的吸收特征和吸收强度对物质进行分析的方法。分类：（1）紫外分光光度法（200~400nm)（2）可见分光光度法(400~760nm)（3）红外分光光度法(0.75~1000μm)紫外—可见分光光度法的特点：1、灵敏度高：能测10-7g/mL级。2、精密度和准确度高：RE=1~5%3、选择性好：多组分一般无需分离4、仪器设备简单：不太贵重、操作简便快速；5、应用范围广。1、波粒二象性：波动性：粒子性：一、电磁辐射与电磁波谱电磁辐射：在空间不需任何物质作为传播媒介的高速传播的粒子流。2、电磁波谱：光谱区域：按照电磁波波长大小顺序把电磁波划分成几个区域。电磁波谱：由各光谱区域按顺序排成的系列。

射线x射线紫外光红外光微波无线电波10-2nm10nm102nm104nm0.1cm10cm103cm105cm可见光二、物质对光的选择性吸收：可见光色散1、单色光：单一波长的光。复合光：由不同波长的光组合而成的光。红橙黄绿青青蓝蓝紫650-750

nm600-650

nm580-600

nm500-580

nm490-500

nm480-490

nm450-480

nm400-450

nm2、白光：七色光按不同比例混合的复合光。

互补光：按一定比例混合为白光的两种光。红青绿蓝黄青蓝橙紫3、物质的颜色与光的关系：完全吸收：完全透过：吸收黄色光：

溶液颜色取决于被吸收光的互补光的颜色；而颜色的深浅，则取决于溶液中吸光物质浓度的高低。

吸收光谱与有机化合物结构的关系：红外吸收光谱——振动或转动光谱。每一种分子都有其特征光谱。紫外—可见吸收光谱—电子光谱分子中含有芳香环、共轭双键、含杂原子的不饱和键、配位化合物一、吸收光谱：在浓度一定的条件下，以波长或波数为横坐标、吸光度或吸光系数为纵坐标所描绘的曲线。吸收峰：谷：肩峰：末端吸收：223411强带：ε>104；弱带：ε<102A第二节紫外—可见分光光度法的基本原理（一）透光率与吸光度：1、透光率：入射光I0透射光ItT取值为0.0%~100.0%全部吸收：T=0.0%全部透射：T=100.0%二、朗伯-比尔定律：2、吸光度A：溶液对光的吸收程度。A取值为：0～∞ExampleSolution（1）透光率T=20%，则A=？（2）若吸光度A=0.30，则T=？（二）光的吸收定律：朗伯—比尔定律光吸收定律：A(a+b+c)=Aa+Ab+Ac适用前提：1、入射光为平行单色光且垂直照射；2、均匀非散射体系;3、稀溶液（C<0.01mol/L);4、无荧光和光化学现象发生。（三）吸光系数：1、摩尔吸光系数或EM：在一定λ下，c=1mol/L，L=1cm时的吸光度。单位：L/mol.cm2、百分吸光系数：在一定λ下，c=1g/100mL，L=1cm时的吸光度。两者的关系：ExampleSolution氯霉素（M=323.15）的水溶液在278nm处有最大吸收。设用纯品配制100mL含2.00mg的溶液，以1.00cm厚的吸收池在278nm处测得透光率为24.3%，求A、ε、影响吸光系数的因素：1、入射光的波长：同一物质在不同波长下一定不同。2、物质的性质：不同物质在同一波长下ε可能不同（选择性吸收）。3、温度、酸度、介质、有色物结构。ε值的大小不随

c或A值变化。三、偏离光吸收定律的主要因素：根据比尔定律：Ac正偏离负偏离（一）化学因素：1.溶液浓度过高；2.化学反应—有色物离解、缔合.比尔定律适用的前提之一：稀溶液（二）光学因素：1.非单色光：（仪器本身所致）

仪器使用的是连续光源，用单色器分光，由于单色器色散能力的限制和出口狭缝要保持一定的宽度，所以我们不可能得到纯的单色光。2．杂散光的影响：

从单色器分出的不在入射光谱带宽度范围内的光。来源：仪器本身缺陷；光学元件污染造成。杂散光可使吸收光谱变形，吸光度变值。3．反射光和散色光：反射光和散色光均是入射光谱带宽度内的光，直接对T产生影响。散射和反射使T↓，A↑，吸收光谱变形注：一般可用空白对比校正消除4．非平行光的影响：使光程↑，A↑，吸收光谱变形（三）仪器因素1、光源不稳定。2、吸收池厚度不一。3、实验条件的偶然变动。第三节紫外—可见分光光度计光源单色器吸收池检测器信号处理及显示器1．光源：提供入射光钨灯或卤钨灯——可见光源350～1000nm氢灯或氘灯——紫外光源200～360nm一、仪器组成：2．单色器：分离单色光

包括狭缝、准直镜、色散元件

（1）色散元件：将复合光散射成一系列的单色光。

棱镜：对不同波长的光折射率不同分出光波长不等距

光栅：衍射和干涉

分出光波长等距3．吸收池：盛放样品溶液的器皿玻璃：能吸收UV光，仅适用于可见光区石英：不能吸收紫外光，适用于紫外和可见光区（3）狭缝：光的进出口。进光狭缝出光狭缝（2）准直镜：聚光镜发散光平行光聚焦出狭缝4．检测器：

将光信号转变为电信号的装置。包括：光电池、光电管、光电倍增管、二极管阵列检测器5．记录装置：讯号处理和显示系统显示方式：T、A、C、ε二、分光光度计的类型：1、单波长单光束分光光度计：特点：

（1）结构简单，价格较便宜。（2）使用时来回拉动吸收池，存在移动误差。（3）对光源的稳定性要求高。（4）比色池要配对。2、单波长双光束分光光度计：特点：（1）不用拉动吸收池，可以减小移动误差（2）对光源稳定性要求不高。（3）可以自动扫描吸收光谱。3、双波长双光束分光光度计：特点：（1）利用吸光度差值定量，不需要参比溶液（2）消除干扰和吸收池不匹配引起的误差。（3）价格昂贵，体积较大。三、测量条件的选择（一）仪器测量条件的选择：1、吸光度范围的选择：A=0.2~0.8方法：（1）浓度高：少取样或稀释（2）浓度低：多取样或富集（3）改变吸收池的厚度。2、入射光波长的选择：

最强吸收带的λmax方法：绘制吸收光谱（二）参比溶液的选择：原则：扣除非待测组分的吸收。

溶剂参比：仅有待测物质与显色剂的反应产物有吸收时。消除溶剂、吸收池等因素的影响。

试剂参比：显色剂或其他试剂在测定波长处有吸收时。消除试剂中的组分的影响。试液参