紫外-可见分光光度法（化学分析课件）

项目六：紫外-可见分光光度法任务一：分光光度法的基本原理知识点1吸光光度法知识点2吸光分析基本定律知识点3朗伯-比尔定律知识点4显色反应引课为什么分光光度法能测定空气中甲醛的含量？甲醛酚试剂嗪高铁离子高铁离子蓝绿色化合物对630nm的光产生选择性吸收从而可以建立相应的分析方法知识点1：吸光光度法任务一：分光光度法的基本原理项目六：紫外-可见分光光度法包括知识点1：吸光光度法通过比较有色溶液颜色深浅根据物质对一定波长的光的吸收程度分光光度法比色法吸光光度法基于被测物质的分子对光具有选择性吸收的特性而建立起来的分析方法200400nm（近紫外区）紫外吸光光度法知识点1：吸光光度法10～200nm（远紫外光）真空紫外光度法400750nm可见吸光光度法2.51000m红外光度法依据物质对不同波长范围光的吸收主要有

知识点1：吸光光度法光是一种电磁波光的特性有哪些？它也具有能量，波长越短能量越高。,具有波动性和粒子性；若将各种电磁波按其波长或频率大小顺序排成图表则称电磁波谱。电磁波的分区知识点1：吸光光度法波长越短，能量越高知识点1：吸光光度法单一波长的光单色光由不同波长的光组合而成的光复合光光知识点1：吸光光度法绿紫青红青蓝橙蓝黄互补色复合光白光互补色知识点1：吸光光度法吸收黄色光吸收光透射光互补知识点1：吸光光度法

物质的颜色是由于物质对不同波长的光具有选择性的吸收作用而产生的，物质的颜色由透过光的波长决定。知识点1：吸光光度法物质呈现的颜色吸收的光颜色互补关系硫酸铜溶液高锰酸钾溶液如果两种适当颜色的光按一定的强度比例混合可以得白光，这两种光就叫互为补色光。互为补色光因吸收白光中的黄色光而呈蓝色因吸白光中的绿色光而呈紫色知识点2：吸光分析基本定律任务一：分光光度法的基本原理项目六：紫外-可见分光光度法知识点2：吸光分析基本定律当一束平行单色光通过任何均匀、非散射的固体、液体或气体介质时一部分被吸收，一部分透过介质，一部分被器皿的表面反射。知识点2：吸光分析基本定律如图所示，设入射光强度为I'0，吸收光强度为Ia，透过光强度为It，反射光强度为Ir。KMnO4的吸收光谱图知识点2：吸光分析基本定律吸收曲线最大吸收波长，

max测定某种物质对不同波长单色光的吸收程度，以波长为横坐标，吸光度为纵坐标作图。定量分析的基础：某一波长下测得的吸光度与物质浓度有关知识点3：朗伯-比尔定律任务一：分光光度法的基本原理项目六：紫外-可见分光光度法

知识点3：朗伯-比尔定律当一束平行单色光通过均匀、透明的吸光介质时，其吸光度与吸光质点的浓度和吸收层厚度的乘积成正比。A=lg1/T知识点3：朗伯-比尔定律

吸光系数

摩尔吸光系数，mol/L

吸光液层的厚度(光程)，cm

吸光物质的浓度，g/L

透光度，%或小数知识点3：朗伯-比尔定律摩尔吸光系数ε的讨论摩尔吸光系数ε(L·mol-1·cm-1)在数值上等于浓度为1mol/L,液层厚度为1cm时该溶液在某一波长下的吸光度,它是吸收物质在一定波长和溶剂条件下的特征常数在温度和波长等条件一定时，ε仅与吸收物质本身的性质有关，与待测物浓度无关；同一吸光物质在不同波长下的ε值是不同的。在最大吸收波长λmax处的摩尔吸光系数，以εmax表示吸光光度法的灵敏度的表示方法

越大,灵敏度越高:知识点3：朗伯-比尔定律

>105超高灵敏度

=(6～10）×104高灵敏=(2～6)×104中等灵敏度

<2×104低灵敏偏离朗伯一比尔定律的原因定量分析时，通常液层厚度是相同的，按照比尔定律，浓度与吸光度之间的关系应该是一条通过直角坐标原点的直线。但在实际工作中，往往会偏离线性而发生弯曲。

01234ug/mLA。。。。*0.80.60.40.20工作曲线知识点3：朗伯-比尔定律知识点3：朗伯-比尔定律引起这种偏离的因素（两大类）：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），这种现象称为对朗伯—比耳定律的偏离。对朗伯—比耳定律的偏离AB物理性因素(仪器的非理想状态引起的)化学性因素知识点3：朗伯-比尔定律物理性因素A单色光不纯，导致负偏差。散射光的影响，胶体、乳浊液或悬浊液由于散射的作用使吸光度增大，或入射光不是垂直通过比色皿（非平行入射光）产生正偏差。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长且吸收曲线较平坦处。知识点3：朗伯-比尔定律化学性因素B吸光质点的相互作用，浓度较大时，产生负偏差，朗伯-比尔定律只适合于稀溶液（C<10-2mol/L)。

平衡效应：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。知识点4：显色反应任务一：分光光度法的基本原理项目六：紫外-可见分光光度法

显色剂知识点4：显色反应主要有配位反应(为主)和氧化还原反应mX(待测物)＝XmRn(有色化合物)＋nR(显色剂)知识点4：显色反应

1.配位显色反应当金属离子与有机显色剂形成配合物时，通常会发生电荷转移跃迁，产生很强的紫外—可见吸收光谱。

知识点4：显色反应

2.显色反应的选择1灵敏度高，一般ε>1042选择性好4反应生成的有色化合物组成恒定，稳定。5显色条件易于控制，重现性好。显色剂在测定波长处无明显吸收。3对比度要大,

λmax>60nm

3.显色条件的确定知识点4：显色反应01显色剂用量——选择曲线变化平坦处c(R)c(R)c(R)tMo(SCN)32+

浅红Mo(SCN)5

橙红Mo(SCN)6-浅红Fe(SCN)n3-n

3.显色条件的确定知识点4：显色反应02显色反应酸度OH-M+nR=MRnH+RH=R-+H+

例，磺基水杨酸(ssal)–Fe3+酸度的影响副反应存在型体的变化生成不同配比的络合物

3.显色条件的确定知识点4：显色反应02显色反应酸度pH=2~3FeR紫红色pH=4~7FeR2橙色pH=8~10FeR3黄色

pH>12Fe(OH)3

沉淀pH1<pH<pH2选择曲线中吸光度较大且恒定的平坦区ApHpH1pH2

3.显色条件的确定25℃50℃一般尽量采用水相测定知识点4：显色反应03显色温度及显色时间t/minA

36.8浓度测量的相对误差与T(或A)的关系实际工作中，应控制T在10～70％,A在0.15～1.0之间(调c,b,

)最佳值最佳读数范围知识点4：显色反应0.434204060800.70.40.20.1AT%1086420Er4.吸光度读数范围的选择项目六：紫外-可见分光光度法专业大类：生物与化工

任务二：紫外-可见分光光度计的基本构造引课知识点1：分光光度计的基本构造任务二：紫外-可见分光光度计的基本构造项目六：紫外-可见分光光度法紫外-可见分光光度计应用于无机物和有机物含量的测定分光光度计的基本构造知识点1分光光度计单光束双光束分为光源单色器样品池检测器显示器分光光度计的基本构造知识点1检测器吸收池单色器显示装置光源分光光度计分光光度计的基本构造知识点1光源(Lightsource)发出所需波长范围内的连续光谱，有足够的光强度,稳定性钨灯碘钨灯可见光区(320～2500nm)氢灯氘灯紫外区(180～375nm)光源氙灯用6~12V钨丝灯作可见光区的光源，发出的连续光谱在360~800nm范围内。氙灯氢灯钨灯分光光度计的基本构造知识点1光源光源应该稳定，即要求电源电压保持稳定。为此，通常在仪器内同时配有电源稳压器紫外光源---氘灯(185-375nm)可见光源---钨灯(320-1000nm)分光光度计的基本构造知识点1分光光度计的基本构造知识点1单色器单色器将光源辐射的复合光分成单色光的光学装置它是分光光度计的心脏部分狭缝色散元件透镜系统单色器棱镜光栅分光光度计的基本构造知识点1狭缝将单色器的散射光切割成单色光。直接关系到仪器的分辨率。单色器狭缝越小，光的单色性越好。分为入射狭缝和出射狭缝。分光光度计的基本构造知识点1棱镜(prism)根据光的折射原理，将复合光色散为不同波长的单色光，然后再让所需波长的光通过一个很窄的狭缝(slit)照射到吸收池上。光栅(grating)是根据光的衍射和干涉原理将复合光色散为不同波长的单色光，然后再让所需波长的光通过狭缝照射到吸收池上。

由玻璃或石英制成。玻璃棱镜用于可见光范围，石英棱镜则在紫外和可见光范围均可使用它的分辨率比棱镜大，可用的波长范围也较宽M1M2出射狭缝光屏透镜平面透射光栅光栅衍射示意图原理利用光通过光栅时发生衍射和干涉现象而分光波长范围宽,色散均匀分辨性能好,使用方便分光光度计的基本构造知识点1光栅在镀铝的玻璃表面刻有数量很大的等宽度等间距条痕(600、1200、2400条/mm)分光光度计的基本构造知识点1分光光度计的基本构造知识点1比色皿比色皿(coloritrough)也称吸收池,它是由无色透明、耐腐蚀、化学性质相同、厚度相等的玻璃制成的，按其厚度分为0.5cm，1cm，2cm，3cm和5cm玻璃能吸收UV光，仅适用于可见光区石英不吸收紫外光，适用于紫外和可见光区要求匹配性（对光的吸收和反射应一致）1cm2cm3cm在高精度的分析测定中（紫外区尤其重要）吸收池要挑选配对，因为吸收池材料的本身吸光特性以及吸收池的光程长度的精度等对分析结果都有影响。分光光度计的基本构造知识点1比色皿分光光度计的基本构造知识点1检测器检测器利用光电效应，将光能转成电流信号硒光电池光电池，光电管，光电倍增管光阴极是金属做成的半圆筒，内侧涂有光敏物质阳极为一金属丝分光光度计的基本构造知识点1光电管一个真空或充有少量惰性气体的二极管光电管依其对光敏感的波长范围不同分为红敏和紫敏两种红敏光电管紫敏光电管红敏光电管是在阴极表面涂银和氧化铯，适用波长范围为625~1000nm紫敏光电管是阴极表面涂锑和铯，适用波长范围为200~625nm由光电管改进而成的，管中有若干个称为倍增极的附加电极。分光光度计的基本构造知识点1光电倍增管可使光激发的电流得以放大，一个光子约产生106~107个电子。它的灵敏度比光电管高200多倍。适用波长范围为160~700nm。光电倍增管在现代的分光光度计中被广泛采用。分光光度计的基本构造知识点1显示器显示器将检测器输出的信号放大并显示出来的装置常用的液晶数字指示窗口和计算控制显示分光光度计的基本构造知识点1项目六：紫外-可见分光光度法专业大类：生物与化工

任务三：分光光度法测定未知有机物知识点1实验仪器实验试剂知识点2知识点3知识点4知识点5实验操作数据处理数据记录知识点1：实验仪器任务三：分光光度法测定未知有机物项目六：紫外-可见分光光度法紫外可见分光光度计(UV-1800PC-DS2)配1cm石英比色皿2个实验仪器知识点1烧杯：100mL5个紫外可见分光光度计容量瓶：100mL15个吸量管：10mL5支实验仪器知识点2：实验试剂任务三：分光光度法测定未知有机物项目六：紫外-可见分光光度法实验试剂知识点2磺基水杨酸、苯甲酸、糖精钠标准溶液3种标准溶液中的任何一种未知液实验试剂知识点3：实验操作任务三：分光光度法测定未知有机物项目六：紫外-可见分光光度法石英吸收池在220nm装蒸馏水，以一个吸收池为参比，调节τ为100%，测定其余吸收池的透射比，其偏差应小于0.5%，可配成一套使用，记录其余比色皿的吸光度值。实验操作知识点301吸