《仪器分析》课件-紫外-可见分光光度法

紫外-可见分光光度法(一）

一二三四五六第一节概述第二节基本原理第三节紫外可见分光光度计第四节可见分光光度法第五节目视比色法第六节紫外分光光度法一、概述紫外-可见分光光度法分类分光光度法分类紫外-可见分光光度法紫外-可见分光光度法的特点一、概述一、概述分光光度法分类(按所用的光的波谱区域不同)可见分光光度法：400～780nm紫外分光光度法：200～400nm红外分光光度法：3×103～3×104nm紫外-可见分光光度法根据光辐射的吸收而建立起来的分析方法一、概述检测下限10－5～10－6M具有较高的灵敏度操作简便，分析速度快价格低廉，应用广泛二、基本原理光的基本特性物质对光的选择性吸收吸收定律二、基本原理含有多种波长的光，如：白光复合光具有同一种波长的光单色光如果把适当颜色的两种光按一定的强度比例混合，可成为白光，那么两种颜色的光称为互补光互补光光是一种电磁波，具有波粒二重性，光既是一种波，具有波长；光也是一种粒子，又具有能量（E）电磁波谱

/nm颜色互补光400-450紫黄绿450-480蓝黄480-490绿蓝橙490-500蓝绿红500-560绿红紫560-580黄绿紫580-610黄蓝610-650橙绿蓝650-760红蓝绿二、基本原理物质颜色的产生完全吸收完全透过吸收黄色光光谱示意表观现象示意复合光二、基本原理11重铬酸钾硫酸铜溶液可见光区选择性吸收物质重铬酸钾溶液颜色是黄色的，溶液吸收了可见光中的蓝色硫酸铜溶液颜色是蓝色的，溶液吸收了可见光中的黄色结论：若某溶液选择性地吸收了可见光区某波长的光，则该溶液呈现出被吸收光的互补色光的颜色物质对光的选择性吸收二、基本原理在进行吸光度测定时，通常选取在最大吸收波长处来测量不同浓度的高锰酸钾溶液，其吸收曲线形状相似，最大波长不变，但吸收峰峰高随浓度的增加而增高不同物质的吸收曲线，其形状和最大吸收波长都各不相同（定性分析）二、基本原理分子中电子跃迁产生的电子光谱处于紫外和可见光区电子跃迁的同时，伴随着振动能级和转动能级的跃迁；带状光谱入射光被溶液吸收的程度与溶液的厚度关系为：朗伯定律：当溶液浓度和入射光通量一定时，光吸收程度与溶液液层厚度成正比ФtФ0bc二、基本原理朗伯-比尔定律二、基本原理Lg(Ф0/Фt)：表示单色光通过溶液时被吸收的程度，称为吸光度A01Lg(Ф0/Фt)：表示单色光通过溶液时被吸收的程度，称为吸光度A02二、基本原理入射光被溶液吸收的程度与溶液的厚度关系为：比尔定律：当溶液液层厚度和入射光通量一定时，光吸收程度与溶液浓度成正比ФtФ0bc二、基本原理朗伯-比尔定律：当一束平行单色光垂直入射通过均匀、透明的吸光物质的稀溶液时，溶液对光的吸收程度与溶液的浓度及液层厚度的乘积成正比A=Kbc入射光被溶液吸收的程度与溶液的厚度关系为：二、基本原理必须使用单色光吸收发生在均匀的介质；（溶液为稀溶液）吸收过程中，吸收物质互相不发生作用吸收定律对紫外光、可见光、红外光都适用（1）摩尔吸光系数当溶液浓度c的单位为mol/L，用ε表示，其单位为L/mol·cm（2）质量吸光系数当溶液浓度c的单位为g/L,用a表示，其单位为L/g·cm其物理意义是：单位浓度的溶液液层厚度为1cm时，在一定波长下测得的吸光度K大小与入射波长、溶液温度和溶剂性质有关二、基本原理吸光度的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，则体系在该波长的总吸光度等于各组分吸光度的和二、基本原理A总=A1+A2+…An=ΣAn比尔定律只适用于浓度小于0.01mol•L－1的稀溶液二、基本原理AC入射光为非单色光引起偏离溶液的化学因素引起偏离比尔定律的局限性引起偏离部件特点操作规则紫外分光光度计仪器的基本组成部件紫外-可见分光光度计的类型及特点常用紫外-可见分光光度计的使用三、紫外可见分光光度计光源单色器吸收池检测器信号显示系统三、紫外可见分光光度计光源单色器吸收池光电管暗盒光电倍增管放大器微安表单色器三、紫外可见分光光度计光源可见光光源常见的可见光光源有：钨丝灯和卤钨灯紫外光光源常见的紫外光光源有：氢灯和氘灯另外，为了使光源发出的光在测量时稳定，光源的供电一般都要用稳压电源，即加有一个稳压器作用：供给符合要求的入射光三、紫外可见分光光度计作用：把光源发出的连续光谱分解成单色光，并能准确方便地“取出”所需要的某一波长的光，它是分光光度计的心脏部分组成：单色器一般由狭缝、色散元件（棱镜和光栅）、透镜系统组成棱镜单色器：玻璃棱镜：可吸收紫外光，只能用于可见光区域石英棱镜：用于紫外、可见和近红外三个光区域光栅单色器：可用于紫外、可见及红外光区域，目前生产的紫外-可见分光光度计大多采用光栅作为色散元件吸收池（比色皿）作用：用于盛放待测液和决定透光液层厚度的器件吸收池的规格是以光程为标志玻璃吸收池：只能用于可见光光区测定石英吸收池：用于紫外光区测定，也可以用于可见光光区测定分类：三、紫外可见分光光度计三、紫外可见分光光度计01.拿取吸收池时，只能用手指接触两侧的毛玻璃02.不能将光学面与硬物或赃物接触，只能用擦镜纸03.凡含有腐蚀玻璃的物质的溶液04.吸收池使用后应立即用水冲洗干净05.不得在火焰或电炉上进行加热或烘烤吸收池仪器使用吸收池过程，应特别注意保护两个光面三、紫外可见分光光度计作用：对透过吸收池的光做出响应，并把它转变成电信号输出，其信号大小与透过光的强度成正比常用的检测器：光电池、光电管光电倍增管检测器（接受器）作用：由检测器产生的电信号，经放大等处理后，用一定方式显示出来常用的信号显示器：（1）指示仪表（检流计或微安表），（2）数字显示和自动记录型装置信号显示器三、紫外可见分光光度计按光路分是指从光源发出的光，经过单色器等一系列光学元件及吸收池后，最后照在检测器上始终为一束光单光束分光光度计是指从光源发出的光，经过单色器后被切光器分为强度相等的两束光双光束分光光度计单光束分光光度计0.575光源单色器吸收池比色皿检测器信号显示系统三、紫外可见分光光度计单波长双光束分光光度计比值光源单色器吸收池检测器显示光束分裂器三、紫外可见分光光度计三、紫外可见分光光度计三、常用紫外-可见分光光度计的使用三、紫外可见分光光度计使用波长范围是400～780nm，只能用于测量有色溶液的吸光度可见分光光度计使用波长范围是200～1000nm，可测量在紫外、可见、近红外有吸收的物质的吸光度紫外-可见分光光度计三、紫外可见分光光度计紫外-可见分光光度计—双光束使用波长范围是400～780nm，只能用于测量有色溶液的吸光度可见分光光度计：使用波长范围是200～1000nm，可测量在紫外、可见、近红外有吸收的物质的吸光度紫外-可见分光光度计三、紫外可见分光光度计稳固、温度15～28℃、干燥、无腐蚀性气体电源稳定在220V，最好配备稳压器光源不用不要开单色器不能拆开，经常更换干燥剂正确使用吸收池光电转换元件不能长时间曝光仪器对工作环境的要求四、可见光分光光度法显色反应和显色剂显色条件的选择测量条件的选择定量方法四、可见光分光光度法氧化还原反应

Fe3＋＋e=Fe2＋配位反应Fe3＋＋5SCN－=Fe(SCN)52－显色反应：将待测组分转变成有色化合物的反应显色剂：与待测组分形成有色化合物的试剂四、可见光分光光度法01选择性要好02灵敏度要高03有色化合物的组成要恒定，化学性质稳定04显色剂的颜色与有色化合物的颜色差别要大显色条件要易于控制05四、可见光分光光度法M为被测物质，R为显色剂，MR为反应生成的有色配合物，其反应式为：M＋R≒MR实验的方法为：固定被测组分的浓度和其它条件，然后加入不同量的显色剂显色剂用量显色剂一般应适当过量四、可见光分光光度法溶液酸度

当酸度不同时，会生成配位比不同的配合物，其颜色也有所不同如：Fe3+与水杨酸的配合物：PH＜4

Fe(C7H4O3)+

紫色4＜PH＜9

Fe(C7H4O3)2－

红色PH＞9

Fe(C7H4O3)

33－

黄色四、可见光分光光度法四、可见光分光光度法酸度过高会降低配合物的稳定性；酸度较低时，不利于显色反应的进行酸度变化，显色剂的颜色可能发生变化四、可见光分光光度法固定待测液组分与显色剂浓度，改变溶液pH，分别测定吸光度A值，绘制A-pH关系曲线。选择曲线平坦部分对应pH作为应控制的pH范围实验方法四、可见光分光光度法一般显色反应在室温下进行，但是也有一些反应要加热到一定温度下才能进行显色温度适宜的显色温度要由实验来确定显色时间显色时间：反应完成所需要的时间；

稳定时间：显色后有色物质色泽保持稳定的时间

四、可见光分光光度法实验方法：配制一份显色溶液，从加入显色剂开始，每隔一定时间测定吸光度A值，绘制A-t关系曲线。选择曲线平坦部分对应时间作为应控制的时间范围适宜的显色时间要由实验来确定四、可见光分光光度法““溶剂的选择有色化合物在有机溶剂中稳定性好，溶解度大四、可见光分光光度法入射光波长的选择依据被测物质的吸收曲线，选用最大吸收波长作为入射波长入射光波长的选择根据“吸收最大干扰最小”的原则四、可见光分光光度法如果仅有显色剂与被测组分反应的产物有吸收，则可以用溶剂作参比溶液溶剂参比1如果显色剂和其他试剂有颜色，则用试剂溶液作参比液试剂参比2如果试液中其他共存组分有吸收，则用试液作参比液试液参比3参比溶液的选择四、可见光分光光度法调节溶液的浓度选用适当厚度的比色皿吸光度测量范围的选择测量吸光度过高或过低，误差都很大，一般适宜的吸光度范围是0.2～0.8控制的方法为：1、工作曲线法（标准曲线法）（1）作图法方法：配制一系列不同含量的待测组分的标准溶液，以不含待测组分的空白溶液为参比，测定标准溶液的吸光度。四、可见光分光光度法四、可见光分光光度法“工作曲线法（标准曲线法）方法：配制一系列不同含量的待测组分的标准溶液，以不含待测组分的空白溶液为参比，测定标准溶液的吸光度作图法四、可见光分光光度法计算法工作曲线可用一元线性方程表示：y=a＋bxb为直线斜率a为直线的截距r为相关系数四、可见光分光光度法比较法

用一个已知浓度的标准溶液cs，在一定条件下，测得其吸光度As，然后在相同条件下测得试液cx的吸光度Ax：条件：cs与cx浓度应接近，且符合吸收定律四、可见光分光光度法第五节目视比色法用眼睛观察比较溶液颜色深浅，来确定物质含量的分析方法目视比色法方法原理测定方法特点第五节目视比色法将有色的标准溶液和被测溶液在相同条件下对颜色进行比较，当溶液液层厚度相同、颜色深度一样时，两者的浓度相等。据吸收定律：由于εs=εx，当bs=bx，As=Ax时，则cs=cx方法原理第五节目视比色法测定方法（标准系列法）系列标准溶液的配制待测试液的配制从管口垂直向下观察第五节目视比色法优点仪器简单、操作方便、适宜大批样品的分析缺点主观误差大、准确度差特点第六节紫外分光光度法01.02.（一）有机化合物紫外吸收光谱的产生（二）紫外吸收光谱常用术语方法原理（一）定性鉴定（二）定量分析

紫外分光光度法的应用方法原理有机化合物紫外吸收光谱的产生有机化合物的紫外-可见吸收光谱是三种电子跃迁的结果σ电子、π电子、n电子分子轨道理论：成键轨道—反键轨道sp

*s*RKE,Bnp

ECOHnpsH第六节紫外分光光度法第六节紫外分光光度法电子跃迁类型（常见）σ→σ*跃迁指处于成键轨道上的σ电子吸收光子后被激发跃迁到σ*反键轨道n→σ*跃迁指分子中处于非键轨道上的n电子吸收能量后向σ*反键轨道的跃迁π→π*跃迁指不饱和键中的π电子吸收光波能量后跃迁到π*反键轨道n→π*跃迁指分子中处于非键轨道上的n电子吸收能量后向π*反键轨道的跃迁电子跃迁所处的波长范围第六节紫外分光光度法第六节紫外分光光度法红移与蓝移吸收峰向长波方向移动的现象，称为吸收峰红移吸收峰向短波方向移动的现象，称为吸收峰蓝移增色效应和减色效应摩尔吸光系数增加的现象称为增色效应摩尔吸光系数减小的现象称为增色效应由于溶剂的极性不同，引起某些化合物的吸收峰的波长、强度及形状产生变化溶剂效应1:乙醚2:水12250300苯酰丙