紫外可见分光光度计

2.2紫外及可见光

分光光度法2.2.1物质对光的选择性吸收（一）

当光束照射到物质上时，光与物质发生相互作用，于是产生反射、散射、吸收或透射，如图5—1所示。图5－1光和物质发生作用示意图2.2.1物质对光的选择性吸收（二）

物质的颜色是由于它选择性的吸收了可见光中某一波长颜色的光而产生的。如果把两种不同颜色的光按一定的比例混合，可以得到白光，这两种颜色的光就叫互补色光。2.2.1物质对光的选择性吸收（三）

物质的颜色与吸收光的关系如下表所示:物质的颜色由透过光的颜色决定表2-1电磁波谱及其相应的分析方法光谱区波长范围跃迁能级类型分析方法X射线0.01~10.0nm原子内层电子能级X射线荧光光谱法（XFS）远紫外光近紫外光可见光10~200nm200~380nm380~780nm原子及分子中价电子或成键电子能级分子荧光光谱法（MFS）原子发射光谱法（AES）原子吸收光谱法（AAS）原子荧光光谱法（AFS）紫外－可见吸收光谱法（UV/Vis）表2-1电磁波谱及其相应的分析方法（二）光谱区波长范围跃迁能级类型分析方法近红外光中红外光远红外光微波780nm~2.5µm2.5~50µm50~300µm0.3mn~1m分子振动能级分子转动能级红外吸收光谱法（IR）射频1~1000m电子自旋、核自旋順磁共振波普法（EPR）核磁共振波普法（NMR）2.2.2吸收曲线

将不同波长的光透过某一固定浓度和厚度的有色溶液，测量每一波长下有色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。如图：图2－2邻菲罗啉－亚铁溶液的吸收曲线1－0.2mg/L；2－0.4mg/L；3－0.6mg/L问题：

从吸收曲线可以得到什么？可以看到：

1.同一浓度的有色溶液对不同波长的光有不同的吸光度;2.对于同一有色溶液，浓度愈大，吸光度也愈大；

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

λmax)

不变.并且曲线的形状也完全相同。图2－2邻菲罗啉－亚铁溶液的吸收曲线1－0.2mg/L；2－0.4mg/L；3－0.6mg/L2.2.3光的吸收基本定律一、朗伯-比尔定律1、

朗伯定律

1729年波格尔(Bouger)在实验中发现物质对光的吸收与吸光物质的厚度有关。朗伯—波格尔的学生进一步研究并于1760指出：当溶液的浓度一定，光的吸收程度与液层厚度成正比，这就是朗伯定律。

表示为：

A=k1bA——吸光度

K1——比例常数图2－3光的吸收基本定律示意图

2.比尔定律1852年比尔（beer）在研究各种无机盐对红光的吸收后又指出：当单色光通过溶液层的厚度一定时，溶液的吸光度与溶液的浓度成正比，即比尔定律，表示为：

图2－3光的吸收基本定律示意图

3.朗伯－比尔定律（一）将朗伯定律和比尔定律合并，即为朗伯比尔定律。

a－吸光系数

A－吸光度.为无因次量

b－液层厚度.一般单位为cm

图2－3光的吸收基本定律示意图

3.朗伯－比尔定律（二）

如果

c以

g/L表示时，a的单位为：L.g-1.cm-1若

c以

mol/L表示，此时，吸光度采用摩尔吸光度系数ε

表示。单位为：L.mol-1×cm-1。则有：

A=εbcε的物理意义及计算

ε——摩尔吸光度系数,数值上等于1mol/L的吸光物质在1cm光程中的吸光度

（1）ε——吸光物质在特定波长和溶剂中的一个特征常数

（2）ε值愈大，方法的灵敏度愈高（显色反应愈好）

ε值可以从实验中得到。例：

CFe2+为5.0×10-4g.L-1的溶液，在一定条件下，经啉菲罗啉显色后，在波长510nm，比色皿厚度为2cm时测得A=0.19，求啉菲罗啉亚铁的

ε与a值。铁的相对原子量为55.85。解：根据朗伯－比尔定律

A=abc续例：

由实验结果计算ε时，常以被测物质的总浓度代替吸收物质的浓度，这样计算得到的ε值，实际上是表观摩尔吸收系数，ε与a的关系为

ε=MaM——吸光物质（非显色剂）原组分的摩尔质量ε=55.85×190=1.1×104(L.mol-1.cm-1)朗伯－比尔定律的意义及其运用1、意义：当一束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乘积成正比。即A=abc

吸光度的这个性质可应用多组分的测定等。朗伯－比尔定律的意义及其运用（2）2、应用（1）溶液及均匀非散射吸光物质的测定朗伯－比尔定律用于溶液及其他均匀非散射吸光物质的测定，是各类吸光光度法定量分析的依据。（2）多组分的测定若试液属多组分体系，而各种吸光物质之间没有相互作用，这时体系的总吸光度等于各组分吸光度之和，即吸光度具有加和性，即

A=A1+A2+A3+…+An=ε1bc1+ε2bc2+ε3bc3+…εnbcn

二、比尔定律的偏离（1）

根据比尔定律，当光程b固定时，吸光度A与有色溶液浓度c成正比，即A=Kc.因此，可以根据这一关系制作校正曲线（又称标准曲线或工作曲线）。

如：采用啉菲罗啉分光光度法（标准曲线法）测定地面水中微量铁的含量。配制铁的标准系列溶液并测定其吸光度，绘制成一标准曲线，当浓度高时，发现曲线发生上翘或下弯，称为对比尔定律的偏离。图2-4标准溶液系列配制比尔定律的偏离（2）

当被测定试样浓度比较高时，曲线发生上翘或下弯，称为对比尔定律的偏离。图2－5A－C校正曲线

产生偏离的原因(1)使用非单色光的影响

(2)化学因素的影响使用非单色光的影响（1）

比尔定律只适用于单色光，但在实际测定中无论是用滤光片或棱镜分光，所得的光源仍是含有不同波长光线的复合光带。图2－6波长与吸光度关系示意图

使用非单色光的影响（2）

如在图5－5的校正曲线上,若选用波长A段时,其吸光度相差不大，A的吸光度的综合值的线性关系好.

若选用波段B，吸收曲线在此位置的斜率很大，即此范围内不同波长时的吸光度相差很大.吸光度A的综合值与浓度C未必成正比，A-C曲线就不呈线性.图2－5A－C校正曲线

2－6波长与吸光度关系示意图

怎样避免这种偏离？

首先要求入射光纯度要高。其次选择波长范围应在吸收曲线斜率变化小的部位。化学因素的影响（1）

能使比尔定律产生偏离的化学因素有以下两个：

（1）首先是溶液浓度的影响，当溶液浓度c>0.01mol/L时，吸收粒子可能缔合影响对光的吸收，故比尔定律只使用于稀溶液。化学因素的影响（2）

（2）另一种影响来自化学平衡、与浓度、pH值和其他条件有关。例如测定Cr2O72-

时，水溶液中存在如下平衡：

Cr2O72-+H2O＝2HCrO4-