紫外分光光度计

紫外—可见分光光度法

§1概述§2光的吸收定律§3偏离朗伯－比尔定律的原因§4紫外可见分光光度计§5显色反应及其影响因素§6测量的误差和测量条件的选择§7分光光度测定的方法2024/11/22§11.1概述

利用被测物质的分子对紫外-可见光具有选择性吸收的特性而建立的分析方法。一、紫外－可见吸光光度法的特点（1）具有较高的灵敏度。（2）有一定的准确度，该方法相对误差为2%~5%，可满足对微量组分测定的要求。使用精度高的仪器，误差可达1%~2%。（3）设备简单、操作简便、快速、费用低、选择性好、。（4）应用广泛，可以测定无机物、有机物；可以进行定量分析、结构分析、定性分析；可以测定配合物的组成、有机酸（碱）及配合物的平衡常数等等2024/11/22单色光：只具有一种波长的光。混合光：由两种以上波长组成的光，如白光。二、物质对光的选择性吸收白光青蓝青绿黄橙红紫蓝1、光的互补性与物质的颜色

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。物质呈现的颜色和吸收的光颜色之间是互补关系。2024/11/22

/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红蓝绿不同颜色的可见光波长及其互补光白光青蓝青绿黄橙红紫蓝2024/11/222、吸收光谱或吸收曲线

吸收曲线：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。KMnO4的吸收曲线最大吸收波长，

max定量分析的基础：依据朗伯-比尔定律，即一定波长处被测定物质的吸光度与物质浓度呈线性关系。因此，通过测定一定波长处溶液的吸光度，即可求出该物质在溶液中的浓度。单组份的测定示差分光光度法多组分的测定光度滴定双波长法导数分光光度法配合物组成的测定酸碱离解常数的测定2024/11/222024/11/22300400500600350525545Cr2O72-MnO4-1.00.80.60.40.2AbsorbanceCr2O72-、MnO4-的吸收光谱350光谱定性分析基础：吸收曲线的形状和最大吸收波长紫外-可见分光光度法的定性分析主要适用于不饱和有机化合物，尤其是共轭体系的鉴定，以此推断未知物的骨架结构。此外可配合红外光谱、核磁共振波谱法和质谱法进行定型鉴定和结构分析。在相同的测量条件（溶剂、pH等）下，测定未知物的吸光谱与所推断化合物的标准物的吸光谱直接比较，或将其与未知物的吸收光谱数据进行比较来做定性分析。如果吸收光谱的形状，包括吸收光谱的

max，

min吸收峰的数目、位置、拐点以及εmax等完全一致，则可以初步认定为是同一化合物。2024/11/22§11.2光的吸收定律—朗伯－比尔定律I0：入射光强度I：透过光强度c：溶液的浓度b：液层宽度T－透光率（透射比）A－吸光度2024/11/22

κ与入射光波长、溶液的性质及温度有关。当这些条件一定时，κ代表单位浓度的有色溶液放在单位宽度的比色皿中的吸光度。

c的单位为g·L-1，b的单位为cm时，κ以a表示，称为吸光系数，其单位为L·g-1·cm-1，A=abc。

c的单位为mol·L-1，b的单位为cm，κ用ε表示。称为摩尔吸光系数，其单位为L·mol-1·cm-1，A=εbc。ε=aMM为待测物质的摩尔质量（g·mol-1）2024/11/22关于摩尔吸光系数ε（1）吸收物质在一定波长和溶剂条件下的特征常数（2）不随浓度c和液层厚度b的改变而改变。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；（3）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，常以εmax表示

εmax表明了该吸收物质最大限度的吸光能力。

2024/11/22例1浓度为25.0μg/50mL的Cu2+溶液，用双环已酮草酰二腙分光光度法测定，于波长600nm处，用2.0cm比色皿测得T=50.1%，求吸光系数a和摩尔吸光系数ε。已知M(Cu)=64.0。解已知T=0.501，则A=－lgT=0.300，b=2.0cm,则根据朗伯—比尔定律A=abc，而ε=Ma=64.0g·mol-1×3.00×102L·g-1·cm-1=1.92×104(L·mol-1·cm-1)2024/11/22解:由A=-lgT=abc可得

T=10-abc

当b1=1cm时，T1=10-ac=T

当b2=2cm时，T2=10-2ac=T2例2某有色溶液，当用1cm比色皿时，其透光度为T，若改用2cm比色皿，则透光度应为多少？2024/11/22

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。§11.3偏离朗伯一比尔定律的原因

01234mg/mLA。。。。*0.80.60.40.20工作曲线2024/11/22一、物理因素(1)比尔定律的局限性

比耳定律假设了吸收粒子之间是无相互作用的，因此仅在稀溶液（c<10-2mol/L)的情况下才适用。(2)非单色光引起的偏离

朗伯一比尔定律只对一定波长的单色光才能成立，但在实际工作中，入射光是具有一定波长范围的。2024/11/22二、化学因素

溶质的离解、缔合、互变异构及化学变化也会引起偏离。例：

测定时，在大部分波长处，Cr2O72-的k值与CrO42-的k值是很不相同的。A与c不成线性关系。例：显色剂KSCN与Fe3+形成红色配合物Fe(SCN)3，存在下列平衡：

Fe(SCN)3Fe3++3SCN－溶液稀释时一倍时，上述平衡向右，离解度增大。所以Fe(SCN)3的浓度不止降低一半，故吸光度降低一半以上，导致偏离朗伯—比尔定律。2024/11/22§11.4紫外—可见分光光度计光源单色器吸收池检测器信号指示系统2024/11/22作用：提供能量，激发被测物质分子，使之产生电子谱带要求：发射足够强的连续光谱，有良好的稳定性及足够的适用寿命类型：可见与近红外区：钨灯400~1100nm

紫外区：氢灯或氘灯180~400nm一、光源2024/11/22作用：从连续光源中分离出所需要的足够窄波段的光束常用的元件：棱镜、光栅二、单色器2024/11/22功能：用于盛放试样，完成样品中待测试样对光的吸收常用的吸收池：石英（紫外区）玻璃（可见区）吸收池光程：1cm、2cm、3cm等注意：为减少光的损失，吸收池的光学面必须完全垂直于光束方向。吸收池要挑选配对，因为吸收池材料的本身吸光特征以及吸收池的光程长度的精度等对分析结果都有影响。三、吸收池（比色皿）2024/11/22作用：接受、记录信号组成：检测器、放大器和读数和记录系统常用检测器：光电管和光电倍增管蓝敏（锑铯）光电管210~625nm

红敏（氧化铯）光电管625~1000nm四、检测系统2024/11/22单光束分光光度计双光束分光光度计双波长分光光度计（相互重叠多组分分析）五、仪器类型2024/11/22单光束分光光度计优点：结构简单，价格便宜缺点：受光源影响波动大可见:721360~800nm，电表读数722330~800nm，数字显示7230330~900nm，带微处理器，配打印机紫外、可见：752200~800nm754200~800nm，带微处理器，配打印机UV758190~900nm，扫描功能紫外、可见及近红外751G200~1000nmUV755B200~100nm，带微处理器，配打印机单光束分光光度计：经单色器分光后的一束平行光，轮流通过参比溶液和样品溶液，以进行吸光度的测定。2024/11/22

显色剂§11.5显色反应及其影响因素显色反应：将被测组分转变成有色化合物的化学反应。显色剂：能与被测组分反应使之生成有色化合物的试剂。2024/11/22

选择性好

所用的显色剂仅与被测组分显色而与其它共存组分不显色，或其它组分干扰少。灵敏度足够高

有色化合物有大的摩尔吸光系数，一般应有104~105数量级。

有色配合物的组成要恒定

显色剂与被测物质的反应要定量进行。

生成的有色配合物稳定性好

色差大

有色配合物与显色剂之间的颜色差别要大，这样试剂空白小，显色时颜色变化才明显。一、对显色反应的要求2024/11/22二、影响显色反应的因素1、显色剂的用量M+RMR2024/11/22

2、溶液的酸度（2）对显色剂的平衡浓度和颜色的影响（3）对有色化合物组成的影响不同的显色反应的适宜pH是通过实验确定的。（1）对被测组分存在状态的影响2024/11/22pH与吸光度的关系曲线2024/11/223、显色温度：要求标准溶液和被测溶液在测定过程中温度一致。4、显色时间：通过实验确定合适的显色时间，并在一定的时间范围内进行比色测定。5、溶剂：有机溶剂降低有色化合物的解离度，提高显色反应的灵敏度。6、共存离子的影响

2024/11/22§11.6测量的误差和测量条件的选择误差来源：入射光源不稳定吸收池玻璃的厚度不均匀池壁不平行，表面有水迹，油污或划痕光电池不灵敏，光电流测量不准确误差影响：透光度读数误差一、仪器测量误差2024/11/22二、测量条件的选择1、入射光波长的选择

测量的入射光波长：最大吸收波长λmax。若干扰物在λmax处也有吸收，在干扰最小的条件下选择吸光度最大的波长。2、吸光度范围的选择两式相除：2024/11/22不同透光率时测定浓度的相对误差ΔcB/cB(ΔT=0.01)T/%95908070605036.83020105220.610.75.64.03.32.92.72.83.24.36.513.0测定相对误差与透光率的关系在T=36.8%(A=0.434)时，浓度测定的相对误差最小。在实际测定时，常将吸光度控制在0.2~0.7(T=20%~65%)之间。2024/11/223、参比溶液的选择I0参比样品未考虑吸收池和溶剂对光子的作用原则:使试液的吸光度能真正反映待测物的浓度。

测量试样溶液的吸光度时，先要用参比溶液调节透射比为100%，以消除溶液中其他成分以及吸收池和溶剂对光的反射和吸收所带来的误差。根据试样溶液的性质，选择合适组分的参比溶液是很重要的。

2024/11/22（1）溶剂参比：如果仅待测物与显色剂的反应产物有吸收，可用纯溶剂（或蒸馏水）