仪器分析课件：可见与紫外分光光度法

1第十二章

可见与紫外分光光度法§12-1概述§12-2物质对光的选择性吸收§12-3光吸收的基本定律§12-4分光光度计简介§12-5分光光度法的建立§12-6分光光度法的应用2§12-1概述在光谱分析中，依据物质对光的选择性吸收而建立起来的分析方法。1）红外吸收光谱：分子振动光谱，吸收光波长范围2.51000m主要用于有机化合物结构鉴定一、吸光光度法32）紫外吸收光谱：电子跃迁光谱，吸收光波长范围200400nm(近紫外区)可用于结构鉴定和定量分析3）可见吸收光谱：电子跃迁光谱，吸收光波长范围400750nm主要用于有色物质的定量分析4二、吸光光度法的特点1）灵敏度高；2）准确度高；3）操作简便快速；4）应用广泛0.001%～1%2%～5%5§12-2物质对光的选择性吸收一、物质的颜色可见光区：400～750nm白光：由各种单色光组成的复合光单波长的光，由相同能量的光子组成单色光：6物质的颜色是由于物质对不同波长的光具有选择性吸收而产生的。透光物质：由透射光的颜色决定透射光与吸收光可以组成白光，故两种光互为补色光，两种颜色为互补色。光的互补：蓝

黄8表12-1物质的颜色与吸收光颜色的互补关系91011二、光吸收曲线用不同波长的单色光照射某一物质测定吸光度，以波长为横坐标，以吸光度为纵坐标，绘制得到的曲线。物质对光有选择性吸收的特性吸收曲线1213吸收曲线是定量分析中选择入射光波长的重要依据。1.同一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长λmax14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。2.不同浓度的同一种物质，其吸收曲线形状相似，λmax不变。3.吸收曲线形状可以解释物质的颜色。物质的颜色与吸收光颜色互为补色。15图12-1吸收曲线16

§12-3光吸收的基本定律

一、朗伯-比耳定律吸光度A：描述溶液对光的吸收程度

透过率T

：描述入射光透过溶液的程度

A＝lg(I0/I)T＝I/I0I0

：入射光强度；I：透射光强度；17吸光度A与透光度T的关系:

吸光度A具有加合性：A总=A1+A2A1、A2分别为两种吸光物质的吸光度A

＝－lg

T18I0IA＝εbcA＝abc1.朗伯-比耳定律：当平行单色光通过单一均匀的、非散射的吸光物质溶液时,溶液的吸光度与溶液浓度和液层厚度的乘积成正比。吸光光度法的理论基础和定量测定的依据，应用于紫外、可见、红外、原子吸收测量。A:吸光度ε,a:吸光系数，c:浓度

b:光程长度20ATATC

A、T、c三者的关系21ε：摩尔吸光系数，单位L·mol-1·cm-1；溶液的浓度c单位mol·L-1；a：吸光系数，单位L·g-1·cm-1；

溶液的浓度c单位g·L-1；物理意义：浓度为1mol·L-1

、液层厚为1cm时该溶液在某一波长下的吸光度。物理意义：浓度为1g·L-1，液层厚度为1cm时该溶液在某一波长下的吸光度。222.摩尔吸光系数ε1）吸光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。可作为定性鉴定的参数232）同一物质在不同波长下ε值不同最大吸收波长λmax处的摩尔吸光系数εmax表明物质最大限度的吸光能力，反映了吸光光度法测定该物质可能达到的最大灵敏度。εmax:24ε<2×104：不灵敏ε>105：超高灵敏ε＝(6～10)×104

：高灵敏ε＝(2～6)×104

：中等灵敏25二、偏离朗伯-比耳定律的原因1.物理性因素分光光度计只能获得近乎单色光的狭窄光带非单色光、杂散光、非平行入射光261）选择性能较好的单色器2）入射光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｜Δε｜很小时，可近似认为是单色光抑制方法：27朗伯-比耳定律假定：所有的吸光质点之间不发生相互作用。

2.化学性因素朗伯-比耳定律只适用于稀溶液当溶液浓度c>10-12mol·L-1时，吸光质点间可能发生缔合等相互作用，直接影响了对光的吸收。28当溶液中存在着离解、聚合、互变异构、配合物的形成等化学平衡时，吸光质点的浓度会发生变化，影响吸光度例如：293.工作曲线不过原点存在系统误差：吸收池不完全一样；参比溶液选择不当等30

§12-4分光光度计简介

光源单色器样品室检测器显示主要部件：3132331．光源在整个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。2．单色器将光源发射的复合光分解成单色光并可选出任一波长单色光的光学系统。钨灯:320～2500nm343536

3.样品室

样品室放置各种类型的吸收池和相应的池架附件。在紫外区须采用石英池;可见区一般用玻璃池。37利用光电效应将透过吸收池的光信号变成可测的电信号，常用的有光电池、光电管或光电倍增管。4.检测器

5.信号显示记录系统检流计、数字显示、微机进行仪器自动控制和结果处理。38§12-5分光光度法的建立一、显色反应及显色条件的选择1.选择显色剂1）选择显色剂的原则：选择性高、灵敏度高；生成物化学组成确定、性质稳定；显色剂在测定波长处无明显吸收。39无机显色剂：磺基水杨酸，丁二酮肟，邻二氮菲，二苯硫腙，偶氮胂Ⅲ，结晶紫，铬天青S、二甲酚橙；2）显色剂种类硫氰酸盐、钼酸铵、过氧化氢等有机显色剂：40吸光度与显色剂用量关系曲线cRcRcRAAA3）显色剂用量：412.溶液的pH值3.显色时间与温度pHA42掩蔽剂本身及掩蔽剂与干扰组分的反应产物不干扰待测组分的测定。二、干扰的消除1.加入掩蔽剂选择掩蔽剂原则：掩蔽剂不与待测组分反应；43例：测定Ti4＋，加入H3PO4掩蔽剂使Fe3+(黄色)成为[Fe(PO4)2]3-(无色)，消除Fe3+的干扰；2.选择适当的显色反应条件

通过控制适宜的显色条件，消除干扰组分的影响二苯硫腙法测Hg2＋，控制酸度，Cu2+，Co2+，Ni2+，Sn2+，Pb2+，Zn2+，Bi3+443.选择适宜的波长避开干扰物的最大吸收，配制适当的参比液，消除干扰组分的影响4.提高显色反应的选择性利用被测物可形成三元络合物来提高显色反应的选择性5.分离干扰离子45三、吸光度测定条件的选择1.选择适当的入射波长一般选择λmax为入射光波长如果λmax处有共存组分干扰时，则应考虑选择灵敏度稍低但能避免干扰的入射光波长46

2.选择适当的参比溶液吸收池表面对入射光有反射和吸收作用；溶液的不均匀性所引起的散射；过量显色剂、其它试剂、溶剂等都会引起吸收；47图12-10吸光度测定条件的选择曲线A为钴络合物的吸收曲线曲线B为显色剂的吸收曲线48

参比溶液的选择原则：1）若试液与显色剂均无色，用蒸馏水作参比溶液；2）若显色剂有色，试液本身无色，用“试剂空白”(不加试样溶液)作参比溶液；493）若试液有色，显色剂无色，可用“试样空白”(不加显色剂)作参比溶液；4）若显色剂、试液中其它组分有色，可在试液中加入适当掩蔽剂，将待测组分掩蔽后再加显色剂，作为参比溶液。

503.控制适宜的吸光度读数范围A控制在0.1～1.0范围内1）控制溶液浓度2）选择合适的比色皿51控制适宜的吸光度（读数范围）不同的透光度读数，产生的误差大小不同：－lgT=εbc（1）微分：-0.434T-1dT=εbdc（2）两式相除得：

dc/c=（0.434/TlgT

）dT

以有限值表示可得：

Δc/c=（0.434/TlgT）ΔT

相对误差（Δc/c）不仅与ΔT有关，而且与其透光度读数T的值也有关。52一般仪器ΔT：0.2～2%设：ΔT=1%绘出Δc/c与T的关系曲线

T在20%～65%之间时，浓度相对误差较小。

(吸光度A=0.70～0.20).

可求出浓度相对误差最小时的透光度Tmin为：Tmin＝36.8%,Amin＝0.43453四、光度分析方法目视比色法标准曲线法标准加入法54中华人民共和国药典2005版第二部附录-重金属检查法

标准液配制标准铅溶液的制备称取硝酸铅0.160g，置1000ml量瓶中，加硝酸5ml与水50ml溶解后，用水稀释至刻度，摇匀，作为贮备液。临用前，精密量取贮备液10ml，置100ml量瓶中，加水稀释至刻度，摇匀，即得10μg/1ml的Pb标准溶液。55取25ml纳氏比色管两支甲管中加标准铅溶液2.5ml与醋酸盐缓冲液（pH3.5）2ml后，加水稀释成25ml(1μg/1ml)。乙管中加入供试液25ml甲乙两管中分别加硫代乙酰胺试液各2ml，摇匀，放置2分钟，同置白纸上，自上向下透视，乙管中显出的颜色与甲管比较，不得更深。

56标准曲线法0.20.80.40.6A

012

345c/mg·L-1分光光度法57标准加入法

在一定浓度的试样溶液测定吸光度A0后，加入合适浓度的标准溶液，再测吸光度A1，或再加几次标准溶液，得A2,A3…吸光度，计算或作图外推求试样浓度的方法。即：

A0=kC样；A1=k(C样＋C标）设试样体积为V0;加入的标准溶液体积为V标，则：A1=k(C样V0+C标V标)/(V0+V标）联解方程可求出C样。或用A对C标作图，外推求出C样。58一、示差分光光度法§12-6分光光度法的应用示差分光光度法：待测组分含量较高示差法采用浓度稍低于待测溶液浓度的标准溶液作参比溶液。普通分光光度法：适于测定微量组分59待测溶液浓度为cx，标准溶液浓度为cs(cs<cx)，则：

ΔＡ＝Ａx－Ａs=εb(cx－cs）=εbΔccx=cs+ΔcAx=εbcx

As=εbcs60普通法：示差法标尺扩展原理：cs做参比，调T＝100%，则cx的