儀器分析師進(jìn)修課件-紫外可見分光光度分析法

1、第五章第五章 紫外紫外- -可見分光光度分析法可見分光光度分析法第一節(jié)第一節(jié) 基本原理基本原理一、概述一、概述 基于物質(zhì)光化學(xué)性質(zhì)而建立起來的分析方法稱之為光化基于物質(zhì)光化學(xué)性質(zhì)而建立起來的分析方法稱之為光化學(xué)分析法。學(xué)分析法。 分為分為: :光譜分析法和非光譜分析法。光譜分析法和非光譜分析法。 光譜分析法是指在光（或其它能量）的作用下，通過測(cè)光譜分析法是指在光（或其它能量）的作用下，通過測(cè)量物質(zhì)產(chǎn)生的發(fā)射光、吸收光或散射光的波長(zhǎng)和強(qiáng)度來進(jìn)行量物質(zhì)產(chǎn)生的發(fā)射光、吸收光或散射光的波長(zhǎng)和強(qiáng)度來進(jìn)行分析的方法。分析的方法。 概述概述: 在光譜分析中，依據(jù)物質(zhì)對(duì)光的選擇性吸收而建立起來的分析方法稱為吸

2、光光度法,主要有: 紅外吸收光譜：分子振動(dòng)光譜，吸收光波長(zhǎng)范圍2.51000 m ,主要用于有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)鑒定。 紫外吸收光譜：電子躍遷光譜，吸收光波長(zhǎng)范圍200400 nm（近紫外區(qū)） ，可用于結(jié)構(gòu)鑒定和定量分析。 可見吸收光譜：電子躍遷光譜，吸收光波長(zhǎng)范圍400750 nm ，主要用于有色物質(zhì)的定量分析。 本章主要講授紫外可見吸光光度法。二、紫外可見吸收光譜二、紫外可見吸收光譜1 1光的基本性質(zhì)光的基本性質(zhì) 光是一種電磁波，具有波粒二象性。光光是一種電磁波，具有波粒二象性。光的波動(dòng)性可用波長(zhǎng)的波動(dòng)性可用波長(zhǎng) 、頻率、頻率 、光速、光速c c、波數(shù)波數(shù)（cmcm-1-1）等參數(shù)來描述：等參數(shù)

3、來描述： = = c c ； 波數(shù)波數(shù) = 1/ = 1/ = = / /c c 光是由光子流組成，光子的能量：光是由光子流組成，光子的能量： E = h E = h = = h c / h c / （PlanckPlanck常數(shù)常數(shù)：h=6.626 h=6.626 10 10 -34 -34 J J S S ) ) 光的波長(zhǎng)越短（頻率越高），其能量越大。光的波長(zhǎng)越短（頻率越高），其能量越大。 白光（太陽光）：由各種單色光組成的復(fù)合光白光（太陽光）：由各種單色光組成的復(fù)合光 單色光：?jiǎn)尾ㄩL(zhǎng)的光（由具有相同能量的光子單色光：?jiǎn)尾ㄩL(zhǎng)的光（由具有相同能量的光子組成）組成） 紫外光區(qū)：近紫外區(qū)紫外光區(qū)

4、：近紫外區(qū)10 - 200 10 - 200 nm nm （真空紫外真空紫外區(qū)）區(qū)） 遠(yuǎn)紫外區(qū)遠(yuǎn)紫外區(qū)200 - 400 200 - 400 nm nm 可見光區(qū)：可見光區(qū)：400-750 400-750 nmnm2. 2. 物質(zhì)對(duì)光的選擇性吸收及吸收曲線物質(zhì)對(duì)光的選擇性吸收及吸收曲線E = E2 - E1 = h ：量子化量子化 ；選擇性吸收；選擇性吸收吸收曲線與最大吸收波長(zhǎng)吸收曲線與最大吸收波長(zhǎng) max用不同波長(zhǎng)的單色光照射，測(cè)吸光度用不同波長(zhǎng)的單色光照射，測(cè)吸光度光的互補(bǔ)：藍(lán)光的互補(bǔ)：藍(lán) 黃黃M + 熱M + 熒光或磷光M + h M *基態(tài)基態(tài) 激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)E1 （E） E2吸收曲線的

5、討論：吸收曲線的討論：同一種物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)同一種物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)光的吸光度不同。吸光度最光的吸光度不同。吸光度最大處對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)稱為最大吸大處對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)稱為最大吸收波長(zhǎng)收波長(zhǎng)maxmax不同濃度的同一種物質(zhì)，不同濃度的同一種物質(zhì)，其吸收曲線形狀相似其吸收曲線形狀相似maxmax不變。而對(duì)于不同物質(zhì)，它不變。而對(duì)于不同物質(zhì)，它們的吸收曲線形狀和們的吸收曲線形狀和maxmax則不同。則不同。 吸收曲線可以提供物質(zhì)的結(jié)構(gòu)信息，并作為吸收曲線可以提供物質(zhì)的結(jié)構(gòu)信息，并作為物質(zhì)定性分析的依據(jù)之一。物質(zhì)定性分析的依據(jù)之一。 不同濃度的同一種物質(zhì)，在某一定波長(zhǎng)下吸不同濃度的同一種物質(zhì)，在某一定波長(zhǎng)下吸光度光度

6、A A 有差異，在有差異，在maxmax處吸光度處吸光度A A 的差異最的差異最大。此特性可作為物質(zhì)定量分析的依據(jù)。大。此特性可作為物質(zhì)定量分析的依據(jù)。 在在maxmax處吸光度隨濃度變化的幅度最大，處吸光度隨濃度變化的幅度最大，所以測(cè)定最靈敏。吸收曲線是定量分析中選擇所以測(cè)定最靈敏。吸收曲線是定量分析中選擇入射光波長(zhǎng)的重要依據(jù)。入射光波長(zhǎng)的重要依據(jù)。3.3.紫外紫外可見分子吸收光譜與電子躍遷可見分子吸收光譜與電子躍遷物質(zhì)分子內(nèi)部三種運(yùn)動(dòng)形式：物質(zhì)分子內(nèi)部三種運(yùn)動(dòng)形式： 1.1.電子相對(duì)于原子核的運(yùn)動(dòng)，電子相對(duì)于原子核的運(yùn)動(dòng)， 2. 2.原子核在其平衡位置附近的相對(duì)振動(dòng)原子核在其平衡位置附近的

7、相對(duì)振動(dòng) 3. 3.分子本身繞其重心的轉(zhuǎn)動(dòng)分子本身繞其重心的轉(zhuǎn)動(dòng)。分子具有三種不同能級(jí)：電子能級(jí)、振動(dòng)分子具有三種不同能級(jí)：電子能級(jí)、振動(dòng)能級(jí)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)。能級(jí)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)。三種能級(jí)都是量子化的，且各自具有相應(yīng)三種能級(jí)都是量子化的，且各自具有相應(yīng)的能量。的能量。分子的內(nèi)能：電子能量分子的內(nèi)能：電子能量E Ee e 、振動(dòng)能量振動(dòng)能量E Ev v 、轉(zhuǎn)動(dòng)能量、轉(zhuǎn)動(dòng)能量E Er r 即即 e+e+v+v+r r eevvr r 能級(jí)躍遷能級(jí)躍遷 電子能級(jí)間躍遷的電子能級(jí)間躍遷的同時(shí)，總伴隨有振動(dòng)同時(shí)，總伴隨有振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)間的躍遷和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)間的躍遷。即電子光譜中總包。即電子光譜中總包含有振動(dòng)能級(jí)和轉(zhuǎn)動(dòng)

8、含有振動(dòng)能級(jí)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)間躍遷產(chǎn)生的若能級(jí)間躍遷產(chǎn)生的若干譜線而呈現(xiàn)寬譜帶干譜線而呈現(xiàn)寬譜帶。討論：討論：1（1 1） 轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)間的能量差轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)間的能量差r r：0.0050.0050.0500.050eVeV，躍遷產(chǎn)生吸收光譜位于遠(yuǎn)紅外區(qū)。遠(yuǎn)紅外躍遷產(chǎn)生吸收光譜位于遠(yuǎn)紅外區(qū)。遠(yuǎn)紅外光譜或分子轉(zhuǎn)動(dòng)光譜；光譜或分子轉(zhuǎn)動(dòng)光譜；1（2 2）振動(dòng)能級(jí)的能量差）振動(dòng)能級(jí)的能量差v v約為：約為：0.050.05eVeV，躍遷產(chǎn)生的吸收光譜位于紅外區(qū)，紅外光譜或分躍遷產(chǎn)生的吸收光譜位于紅外區(qū)，紅外光譜或分子振動(dòng)光譜；子振動(dòng)光譜；1（3 3）電子能級(jí)的能量差）電子能級(jí)的能量差e e較大較大1 12020eV

9、eV。電電子躍遷產(chǎn)生的吸收光譜在紫外子躍遷產(chǎn)生的吸收光譜在紫外可見光區(qū)，紫外可見光區(qū)，紫外可見光譜或分子的電子光譜?？梢姽庾V或分子的電子光譜。1（4 4）吸收光譜的波長(zhǎng)分布是由產(chǎn)生譜帶的躍遷）吸收光譜的波長(zhǎng)分布是由產(chǎn)生譜帶的躍遷能級(jí)間的能量差所決定，反映了分子內(nèi)部能級(jí)分布能級(jí)間的能量差所決定，反映了分子內(nèi)部能級(jí)分布狀況，是物質(zhì)定性的依據(jù)。狀況，是物質(zhì)定性的依據(jù)。1（5 5）吸收譜帶的強(qiáng)度與分子偶極矩變化、躍遷）吸收譜帶的強(qiáng)度與分子偶極矩變化、躍遷幾率有關(guān)，也提供分子結(jié)構(gòu)的信息。通常將在最大幾率有關(guān)，也提供分子結(jié)構(gòu)的信息。通常將在最大吸收波長(zhǎng)處測(cè)得的摩爾吸光系數(shù)吸收波長(zhǎng)處測(cè)得的摩爾吸光系數(shù)max

10、max也作為定性的也作為定性的依據(jù)。依據(jù)。不同物質(zhì)的不同物質(zhì)的maxmax有時(shí)可能相同，但有時(shí)可能相同，但maxmax不不一定相同；一定相同；1（6 6）吸收譜帶強(qiáng)度與該物質(zhì)分子吸收的光子數(shù)）吸收譜帶強(qiáng)度與該物質(zhì)分子吸收的光子數(shù)成正比，定量分析的依據(jù)。成正比，定量分析的依據(jù)。三、分子吸收光譜與電子躍遷三、分子吸收光譜與電子躍遷1 1紫外紫外可見吸收光譜可見吸收光譜 有機(jī)化合物的紫外有機(jī)化合物的紫外可見吸收光譜，是其分子中外層價(jià)可見吸收光譜，是其分子中外層價(jià)電子躍遷的結(jié)果（三種）：電子躍遷的結(jié)果（三種）：電子、電子、電子、電子、n n電子電子。分子軌道理論分子軌道理論：一個(gè)成鍵軌：一個(gè)成鍵軌道必

11、定有一個(gè)相應(yīng)的反鍵軌道必定有一個(gè)相應(yīng)的反鍵軌道。通常外層電子均處于分道。通常外層電子均處于分子軌道的基態(tài)，即成鍵軌道子軌道的基態(tài)，即成鍵軌道或非鍵軌道上?；蚍擎I軌道上。 當(dāng)外層電子吸收紫外或可見輻射后，就從基態(tài)向激發(fā)態(tài)當(dāng)外層電子吸收紫外或可見輻射后，就從基態(tài)向激發(fā)態(tài)( (反鍵軌道反鍵軌道) )躍遷。主要有四種躍遷所需能量躍遷。主要有四種躍遷所需能量大小順序?yàn)榇笮№樞驗(yàn)椋簄 n n n 11躍遷躍遷 所需能量最大，所需能量最大，電子只有吸收遠(yuǎn)紫外電子只有吸收遠(yuǎn)紫外光的能量才能發(fā)生躍遷。飽和烷烴的分子光的能量才能發(fā)生躍遷。飽和烷烴的分子吸收光譜出現(xiàn)在遠(yuǎn)紫外區(qū)吸收光譜出現(xiàn)在遠(yuǎn)紫外區(qū)( (吸收波長(zhǎng)吸收

12、波長(zhǎng) 200nm200nm。這類躍遷在躍遷選律上屬于禁阻躍遷，這類躍遷在躍遷選律上屬于禁阻躍遷，摩爾吸光系數(shù)一般為摩爾吸光系數(shù)一般為1010100100LmolLmol1 1 cmcm1 1，吸收譜帶強(qiáng)度較弱。分子中孤吸收譜帶強(qiáng)度較弱。分子中孤對(duì)電子和對(duì)電子和鍵同時(shí)存在時(shí)發(fā)生鍵同時(shí)存在時(shí)發(fā)生n n 躍躍遷。丙酮遷。丙酮n n躍遷的躍遷的maxmax為為275275nm nm maxmax為為22 22 LmolLmol1 1 cm cm 1 1（溶劑環(huán)溶劑環(huán)己烷己烷) )。生色團(tuán)生色團(tuán)： 最有用的紫外最有用的紫外可見光譜是由可見光譜是由和和n n躍遷產(chǎn)生的。這兩種躍遷均要求有躍遷產(chǎn)生的。這兩種

13、躍遷均要求有機(jī)物分子中含有不飽和基團(tuán)。這類含有機(jī)物分子中含有不飽和基團(tuán)。這類含有鍵鍵的不飽和基團(tuán)稱為生色團(tuán)。簡(jiǎn)單的生色團(tuán)由的不飽和基團(tuán)稱為生色團(tuán)。簡(jiǎn)單的生色團(tuán)由雙鍵或叁鍵體系組成，如乙烯基、羰基、亞雙鍵或叁鍵體系組成，如乙烯基、羰基、亞硝基、偶氮基硝基、偶氮基N NNN、乙炔基、腈基乙炔基、腈基C CN N等。等。助色團(tuán)助色團(tuán)： 有一些含有有一些含有n n電子的基團(tuán)電子的基團(tuán)( (如如OHOH、OROR、NHNH、NHRNHR、XX等等) )，它們本身，它們本身沒有生色功能沒有生色功能( (不能吸收不能吸收200nm200nm的光的光) )，但當(dāng)它們與生色團(tuán)相連時(shí)，就會(huì)發(fā)生，但當(dāng)它們與生色團(tuán)相

14、連時(shí)，就會(huì)發(fā)生n n共軛作用，增強(qiáng)生色團(tuán)的生色能力共軛作用，增強(qiáng)生色團(tuán)的生色能力( (吸收波長(zhǎng)向長(zhǎng)波方向移動(dòng)，且吸收強(qiáng)度吸收波長(zhǎng)向長(zhǎng)波方向移動(dòng)，且吸收強(qiáng)度增加增加) )，這樣的基團(tuán)稱為助色團(tuán)。，這樣的基團(tuán)稱為助色團(tuán)。 有機(jī)化合物的吸收譜帶常常因有機(jī)化合物的吸收譜帶常常因引入取代基或改變?nèi)軇┦棺畲笪找肴〈蚋淖內(nèi)軇┦棺畲笪詹ㄩL(zhǎng)波長(zhǎng)maxmax和吸收強(qiáng)度發(fā)生變化和吸收強(qiáng)度發(fā)生變化: : maxmax向長(zhǎng)波方向移動(dòng)稱為紅移向長(zhǎng)波方向移動(dòng)稱為紅移，向短波方向移動(dòng)稱為藍(lán)移，向短波方向移動(dòng)稱為藍(lán)移 ( (或紫或紫移移) )。吸收強(qiáng)度即摩爾吸光系數(shù)。吸收強(qiáng)度即摩爾吸光系數(shù)增大或減小的現(xiàn)象分別稱為增色

15、效增大或減小的現(xiàn)象分別稱為增色效應(yīng)或減色效應(yīng)，如圖所示。應(yīng)或減色效應(yīng)，如圖所示。2.2.金屬配合物的紫外金屬配合物的紫外可見吸收光譜可見吸收光譜 金屬離子與配位體反應(yīng)生成配合物的顏色金屬離子與配位體反應(yīng)生成配合物的顏色一般不同于游離金屬離子一般不同于游離金屬離子( (水合離子水合離子) )和配位和配位體本身的顏色。金屬配合物的生色機(jī)理主要體本身的顏色。金屬配合物的生色機(jī)理主要有三種類型：有三種類型：配位體微擾的金屬離子配位體微擾的金屬離子d d一一d d電子躍遷和電子躍遷和一一電子躍遷電子躍遷 摩爾吸收系數(shù)摩爾吸收系數(shù)很小，對(duì)定量分析意義很小，對(duì)定量分析意義不大。不大。金屬離子微擾的配位體內(nèi)電

16、子躍遷金屬離子微擾的配位體內(nèi)電子躍遷 金屬離子的微擾，將引起配位體吸收金屬離子的微擾，將引起配位體吸收波長(zhǎng)和強(qiáng)度的變化。變化與成鍵性質(zhì)有關(guān)，波長(zhǎng)和強(qiáng)度的變化。變化與成鍵性質(zhì)有關(guān)，若靜電引力結(jié)合，變化一般很小。若共價(jià)若靜電引力結(jié)合，變化一般很小。若共價(jià)鍵和配位鍵結(jié)合，則變化非常明顯。鍵和配位鍵結(jié)合，則變化非常明顯。電荷轉(zhuǎn)移吸收光譜電荷轉(zhuǎn)移吸收光譜 在分光光度法中具有重要意義。在分光光度法中具有重要意義。1 當(dāng)吸收紫外可見輻射后，分子中原定域在金屬當(dāng)吸收紫外可見輻射后，分子中原定域在金屬M(fèi) M軌道上電荷的轉(zhuǎn)移到配位體軌道上電荷的轉(zhuǎn)移到配位體L L的軌道，或按相反方向的軌道，或按相反方向轉(zhuǎn)移，這種躍

17、遷稱為電荷轉(zhuǎn)移躍遷，所產(chǎn)生的吸收轉(zhuǎn)移，這種躍遷稱為電荷轉(zhuǎn)移躍遷，所產(chǎn)生的吸收光譜稱為荷移光譜。光譜稱為荷移光譜。1 電荷轉(zhuǎn)移躍遷本質(zhì)上屬于分子內(nèi)氧化還原反應(yīng)電荷轉(zhuǎn)移躍遷本質(zhì)上屬于分子內(nèi)氧化還原反應(yīng)，因此呈現(xiàn)荷移光譜的必要條件是構(gòu)成分子的二組，因此呈現(xiàn)荷移光譜的必要條件是構(gòu)成分子的二組分，一個(gè)為電子給予體，另一個(gè)應(yīng)為電子接受體。分，一個(gè)為電子給予體，另一個(gè)應(yīng)為電子接受體。 1電荷轉(zhuǎn)移躍遷在躍遷選律上屬于允許躍電荷轉(zhuǎn)移躍遷在躍遷選律上屬于允許躍遷，其摩爾吸光系數(shù)一般都較大遷，其摩爾吸光系數(shù)一般都較大(10(10 4 4左左右右) )，適宜于微量金屬的檢出和測(cè)定。，適宜于微量金屬的檢出和測(cè)定。1 電

18、荷轉(zhuǎn)移躍遷在紫外區(qū)或可見光呈現(xiàn)電荷轉(zhuǎn)移躍遷在紫外區(qū)或可見光呈現(xiàn)荷移光譜，荷移光譜的最大吸收波長(zhǎng)及荷移光譜，荷移光譜的最大吸收波長(zhǎng)及吸收強(qiáng)度與電荷轉(zhuǎn)移的難易程度有關(guān)。吸收強(qiáng)度與電荷轉(zhuǎn)移的難易程度有關(guān)。 例：例：FeFe3 3與與SCNSCN形成血紅色配合物形成血紅色配合物，在，在490490nmnm處有強(qiáng)吸收峰。其實(shí)質(zhì)是處有強(qiáng)吸收峰。其實(shí)質(zhì)是發(fā)生了如下反應(yīng)：發(fā)生了如下反應(yīng)： FeFe3 3 SCN SCN hh= = Fe SCNFe SCN 2 2 四四 化合物紫外化合物紫外可見光譜的產(chǎn)生可見光譜的產(chǎn)生( (一一) )有機(jī)化合物紫外有機(jī)化合物紫外- -可見吸收光譜可見吸收光譜1 1，飽和烴及其

19、取代衍生物，飽和烴及其取代衍生物 飽和烴類分子中只含有飽和烴類分子中只含有 鍵，因此只能產(chǎn)生鍵，因此只能產(chǎn)生* *躍遷，即躍遷，即 電子從成鍵軌道（電子從成鍵軌道（ ）躍遷到）躍遷到反鍵軌道（反鍵軌道（ * *）。飽和烴的最大吸收峰一般?。?。飽和烴的最大吸收峰一般小于于150150nmnm，已超出紫外、可見分光光度計(jì)的測(cè)量已超出紫外、可見分光光度計(jì)的測(cè)量范圍。范圍。 飽和烴的取代衍生物如鹵代烴，其鹵素原子飽和烴的取代衍生物如鹵代烴，其鹵素原子上存在上存在n n電子，可產(chǎn)生電子，可產(chǎn)生n n* * 的躍遷。的躍遷。 n n* * 的的能量低于能量低于* *。 例如，例如，CHCH3 3ClCl、

20、CHCH3 3BrBr和和CHCH3 3I I的的n n* * 躍遷分躍遷分別出現(xiàn)在別出現(xiàn)在173173、204204和和258258nmnm處。這些數(shù)據(jù)不僅說處。這些數(shù)據(jù)不僅說明氯、溴和碘原子引入甲烷后，其相應(yīng)的吸收波明氯、溴和碘原子引入甲烷后，其相應(yīng)的吸收波長(zhǎng)發(fā)生了紅移，顯示了助色團(tuán)的助色作用。長(zhǎng)發(fā)生了紅移，顯示了助色團(tuán)的助色作用。 直接用烷烴和鹵代烴的紫外吸收光譜分析這直接用烷烴和鹵代烴的紫外吸收光譜分析這些化合物的實(shí)用價(jià)值不大。但是它們是測(cè)定紫外些化合物的實(shí)用價(jià)值不大。但是它們是測(cè)定紫外和（或）可見吸收光譜的良好溶劑。和（或）可見吸收光譜的良好溶劑。 2 2，不飽和烴及共軛烯烴，不飽和

21、烴及共軛烯烴 在不飽和烴類分子中，除含有在不飽和烴類分子中，除含有 鍵外，還含有鍵外，還含有 鍵，鍵，它們可以產(chǎn)生它們可以產(chǎn)生* *和和* *兩種躍遷。兩種躍遷。 * *躍躍遷的能量小于遷的能量小于 * *躍遷。例如，在乙烯分子中，躍遷。例如，在乙烯分子中， * *躍遷最大吸收波長(zhǎng)為躍遷最大吸收波長(zhǎng)為180180nmnm 在在不飽和烴類分子中，當(dāng)有兩個(gè)以上的雙鍵不飽和烴類分子中，當(dāng)有兩個(gè)以上的雙鍵共軛時(shí)，隨著共軛系統(tǒng)的延長(zhǎng)，共軛時(shí)，隨著共軛系統(tǒng)的延長(zhǎng)， * *躍遷的吸躍遷的吸收帶收帶 將明顯向長(zhǎng)波方向移動(dòng)，吸收強(qiáng)度也隨之增將明顯向長(zhǎng)波方向移動(dòng)，吸收強(qiáng)度也隨之增強(qiáng)。在強(qiáng)。在共軛體系中，共軛體系中

22、， * *躍遷產(chǎn)生的吸收帶又躍遷產(chǎn)生的吸收帶又稱為稱為K K帶。帶。 化合物溶劑max/nmmax1,3-丁二烯己烷21721，0001,3,5-己二烯異辛烷26843，0001,3,5,7-辛四烯 環(huán)己烷3041,3,5,7,9-癸四烯異辛烷334121，0001,3,5,7,9,11-十二烷基六烯異辛烷364138，0003 3，羰基化合物，羰基化合物 羰基化合物含有羰基化合物含有 C=OC=O基團(tuán)。基團(tuán)。 C=OC=O基團(tuán)基團(tuán)主要可產(chǎn)生主要可產(chǎn)生* *、 n n* * 、n n* *三個(gè)吸三個(gè)吸收帶，收帶， n n* *吸收帶又稱吸收帶又稱R R帶，落于近紫外帶，落于近紫外或紫外光區(qū)。醛

23、、酮、羧酸及羧酸的衍生物，或紫外光區(qū)。醛、酮、羧酸及羧酸的衍生物，如酯、酰胺等，都含有羰基。由于醛酮這類如酯、酰胺等，都含有羰基。由于醛酮這類物質(zhì)與羧酸及羧酸的衍生物在結(jié)構(gòu)上的差異，物質(zhì)與羧酸及羧酸的衍生物在結(jié)構(gòu)上的差異，因此它們因此它們n n* *吸收帶的光區(qū)稍有不同。吸收帶的光區(qū)稍有不同。 羧酸及羧酸的衍生物雖然也有羧酸及羧酸的衍生物雖然也有n n* *吸吸收帶，但是，收帶，但是， 羧酸及羧酸的衍生物的羰基羧酸及羧酸的衍生物的羰基上的碳原子直接連結(jié)含有未共用電子對(duì)的上的碳原子直接連結(jié)含有未共用電子對(duì)的助色團(tuán)，如助色團(tuán)，如- -OHOH、-Cl-Cl、-OR-OR等，由于這些助等，由于這些助

24、色團(tuán)上的色團(tuán)上的n n電子與羰基雙鍵的電子與羰基雙鍵的 電子產(chǎn)生電子產(chǎn)生n n共軛，導(dǎo)致共軛，導(dǎo)致 * *軌道的能級(jí)有所提高，軌道的能級(jí)有所提高，但這種共軛作用并不能改變但這種共軛作用并不能改變n n軌道的能級(jí)，軌道的能級(jí)，因此實(shí)現(xiàn)因此實(shí)現(xiàn)n n* * 躍遷所需的能量變大，使躍遷所需的能量變大，使n n* *吸收帶藍(lán)移至吸收帶藍(lán)移至210210nmnm左右。左右。4 4，苯及其衍生物，苯及其衍生物 苯有三個(gè)吸收帶，它們都是由苯有三個(gè)吸收帶，它們都是由* *躍遷引起的。躍遷引起的。E E1 1帶出現(xiàn)在帶出現(xiàn)在180180nmnm（ MAX MAX = 60= 60，000000）；）； E E2

25、 2帶出現(xiàn)在帶出現(xiàn)在204204nmnm（ MAX MAX = 8= 8，000 000 ）；）；B B帶出現(xiàn)在帶出現(xiàn)在255255nm nm （ MAX MAX = 200= 200）。在氣態(tài)或非極性溶劑中，苯及其許多同在氣態(tài)或非極性溶劑中，苯及其許多同系物的系物的B B譜帶有許多的精細(xì)結(jié)構(gòu)，這是由于振動(dòng)躍譜帶有許多的精細(xì)結(jié)構(gòu)，這是由于振動(dòng)躍遷在基態(tài)電子上的躍遷上的疊加而引起的。在極性遷在基態(tài)電子上的躍遷上的疊加而引起的。在極性溶劑中，這些精細(xì)結(jié)構(gòu)消失。當(dāng)苯環(huán)上有取代基時(shí)，溶劑中，這些精細(xì)結(jié)構(gòu)消失。當(dāng)苯環(huán)上有取代基時(shí)，苯的三個(gè)特征譜帶都會(huì)發(fā)生顯著的變化，其中影響苯的三個(gè)特征譜帶都會(huì)發(fā)生顯著的

26、變化，其中影響較大的是較大的是E E2 2帶和帶和B B譜帶。譜帶。 5 5，稠環(huán)芳烴及雜環(huán)化合物，稠環(huán)芳烴及雜環(huán)化合物 稠環(huán)芳烴，如奈、蒽、芘等，均顯示稠環(huán)芳烴，如奈、蒽、芘等，均顯示苯的三個(gè)吸收帶，但是與苯本身相比較，苯的三個(gè)吸收帶，但是與苯本身相比較，這三個(gè)吸收帶均發(fā)生紅移，且強(qiáng)度增加。這三個(gè)吸收帶均發(fā)生紅移，且強(qiáng)度增加。隨著苯環(huán)數(shù)目的增多，吸收波長(zhǎng)紅移越多，隨著苯環(huán)數(shù)目的增多，吸收波長(zhǎng)紅移越多，吸收強(qiáng)度也相應(yīng)增加。吸收強(qiáng)度也相應(yīng)增加。 當(dāng)芳環(huán)上的當(dāng)芳環(huán)上的- -CHCH基團(tuán)被氮原子取代基團(tuán)被氮原子取代后，則相應(yīng)的氮雜環(huán)化合物（如吡后，則相應(yīng)的氮雜環(huán)化合物（如吡啶、喹啉）的吸收光譜，與相

27、應(yīng)的啶、喹啉）的吸收光譜，與相應(yīng)的碳化合物極為相似，即吡啶與苯相碳化合物極為相似，即吡啶與苯相似，喹啉與奈相似。此外，由于引似，喹啉與奈相似。此外，由于引入含有入含有n n電子的電子的N N原子的，這類雜環(huán)原子的，這類雜環(huán)化合物還可能產(chǎn)生化合物還可能產(chǎn)生n n* *吸收帶。吸收帶。( (二二) ) 、無機(jī)化合物的紫外、無機(jī)化合物的紫外- -可見吸收光譜可見吸收光譜 產(chǎn)生無機(jī)化合物紫外、可見吸收光譜的電子產(chǎn)生無機(jī)化合物紫外、可見吸收光譜的電子躍遷形式，一般分為兩大類：電荷遷移躍遷和配躍遷形式，一般分為兩大類：電荷遷移躍遷和配位場(chǎng)躍遷。位場(chǎng)躍遷。1.1.電荷遷移電荷遷移躍遷躍遷 無機(jī)配合物有電荷遷

28、移躍遷產(chǎn)生的電荷遷移無機(jī)配合物有電荷遷移躍遷產(chǎn)生的電荷遷移吸收光譜。吸收光譜。 在配合物的中心離子和配位體中，當(dāng)一個(gè)電在配合物的中心離子和配位體中，當(dāng)一個(gè)電子由配體的軌道躍遷到與中心離子相關(guān)的軌道上子由配體的軌道躍遷到與中心離子相關(guān)的軌道上時(shí)，可產(chǎn)生電荷遷移吸收光譜。時(shí)，可產(chǎn)生電荷遷移吸收光譜。 不少過度金屬離子與含生色團(tuán)的試劑反應(yīng)不少過度金屬離子與含生色團(tuán)的試劑反應(yīng)所生成的配合物以及許多水合無機(jī)離子，均可所生成的配合物以及許多水合無機(jī)離子，均可產(chǎn)生電荷遷移躍遷。產(chǎn)生電荷遷移躍遷。 此外，一些具有此外，一些具有d d1010電子結(jié)構(gòu)的過度元素形電子結(jié)構(gòu)的過度元素形成的鹵化物及硫化物，如成的鹵化

29、物及硫化物，如AgBrAgBr、HgSHgS等，也是由等，也是由于這類躍遷而產(chǎn)生顏色。于這類躍遷而產(chǎn)生顏色。 電荷遷移吸收光譜出現(xiàn)的波長(zhǎng)位置，取決電荷遷移吸收光譜出現(xiàn)的波長(zhǎng)位置，取決于電子給予體和電子接受體相應(yīng)電子軌道的能于電子給予體和電子接受體相應(yīng)電子軌道的能量差。量差。2. 配位場(chǎng)躍遷 配位場(chǎng)躍遷包括d - d 躍遷和f - f 躍遷。元素周期表中第四、五周期的過度金屬元素分別含有3d和4d軌道，鑭系和錒系元素分別含有4f和5f軌道。在配體的存在下，過度元素五 個(gè)能量相等的d軌道和鑭系元素七個(gè)能量相等的f軌道分別分裂成幾組能量不等的d軌道和f軌道。 當(dāng)它們的離子吸收光能后，低能態(tài)的當(dāng)它們的

30、離子吸收光能后，低能態(tài)的d d電子或電子或f f電子可以分別躍遷至高能態(tài)的電子可以分別躍遷至高能態(tài)的d d或或f f軌道，這兩類躍遷分別稱為軌道，這兩類躍遷分別稱為d - d d - d 躍躍遷和遷和f - f f - f 躍遷。由于這兩類躍遷必須躍遷。由于這兩類躍遷必須在配體的配位場(chǎng)作用下才可能發(fā)生，因在配體的配位場(chǎng)作用下才可能發(fā)生，因此又稱為配位場(chǎng)躍遷。此又稱為配位場(chǎng)躍遷。（三）、溶劑對(duì)紫外、可見吸收光譜的影響（三）、溶劑對(duì)紫外、可見吸收光譜的影響 溶劑對(duì)紫外溶劑對(duì)紫外可見光譜的影響較為復(fù)雜。可見光譜的影響較為復(fù)雜。改變?nèi)軇┑臉O性，會(huì)引起吸收帶形狀的變化改變?nèi)軇┑臉O性，會(huì)引起吸收帶形狀的變

31、化。例如，當(dāng)溶劑的極性由非極性改變到極性時(shí)，例如，當(dāng)溶劑的極性由非極性改變到極性時(shí)，精細(xì)結(jié)構(gòu)消失，吸收帶變向平滑。精細(xì)結(jié)構(gòu)消失，吸收帶變向平滑。 改變?nèi)軇┑臉O性，還會(huì)使吸收帶的最大改變?nèi)軇┑臉O性，還會(huì)使吸收帶的最大吸收波長(zhǎng)發(fā)生變化。下表為溶劑對(duì)亞異丙酮吸收波長(zhǎng)發(fā)生變化。下表為溶劑對(duì)亞異丙酮紫外吸收光譜的影響。紫外吸收光譜的影響。 正己烷正己烷 CHCl3 CH3OH H2O * max/nm 230 238 237 243 n * max/nm 329 315 309 305 由上表可以看出，當(dāng)溶劑的由上表可以看出，當(dāng)溶劑的極性增大時(shí)，由極性增大時(shí)，由n n * * 躍遷產(chǎn)躍遷產(chǎn)生的吸收帶發(fā)生

32、藍(lán)移，而由生的吸收帶發(fā)生藍(lán)移，而由* * 躍遷產(chǎn)生的吸收帶發(fā)生躍遷產(chǎn)生的吸收帶發(fā)生紅移。紅移。 由于溶劑對(duì)電子光譜圖影響很大，由于溶劑對(duì)電子光譜圖影響很大，因此，在吸收光譜圖上或數(shù)據(jù)表中必須因此，在吸收光譜圖上或數(shù)據(jù)表中必須注明所用的溶劑。與已知化合物紫外光注明所用的溶劑。與已知化合物紫外光譜作對(duì)照時(shí)也應(yīng)注明所用的溶劑是否相譜作對(duì)照時(shí)也應(yīng)注明所用的溶劑是否相同。在進(jìn)行紫外光譜法分析時(shí)，必須正同。在進(jìn)行紫外光譜法分析時(shí)，必須正確選擇溶劑。確選擇溶劑。 選擇溶劑時(shí)注意下列幾點(diǎn)：選擇溶劑時(shí)注意下列幾點(diǎn)：（1 1）溶劑應(yīng)能很好地溶解被測(cè)試樣，溶）溶劑應(yīng)能很好地溶解被測(cè)試樣，溶劑對(duì)溶質(zhì)應(yīng)該是惰性的。即所

33、成溶液應(yīng)具劑對(duì)溶質(zhì)應(yīng)該是惰性的。即所成溶液應(yīng)具有良好的化學(xué)和光化學(xué)穩(wěn)定性。有良好的化學(xué)和光化學(xué)穩(wěn)定性。 （2 2）在溶解度允許的范圍內(nèi)，盡量選擇）在溶解度允許的范圍內(nèi)，盡量選擇極性較小的溶劑。極性較小的溶劑。（3 3）溶劑在樣品的吸收光譜區(qū)應(yīng)無明顯）溶劑在樣品的吸收光譜區(qū)應(yīng)無明顯吸收。吸收。（四）、光的吸收定律（四）、光的吸收定律 1.1.朗伯朗伯比耳定律比耳定律 布格布格( (Bouguer)Bouguer)和朗伯和朗伯( (Lambert)Lambert)先后于先后于17291729年和年和17601760年闡明了光的吸收程度和吸收層厚度的關(guān)系。年闡明了光的吸收程度和吸收層厚度的關(guān)系。A

34、Ab 18521852年比耳年比耳( (Beer)Beer)又提出了光的吸收程度和吸收物又提出了光的吸收程度和吸收物濃度之間也具有類似的關(guān)系。濃度之間也具有類似的關(guān)系。A A c c 二者的結(jié)合稱為朗伯二者的結(jié)合稱為朗伯比耳定律，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：比耳定律，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為： 朗伯朗伯比耳定律數(shù)學(xué)表達(dá)式比耳定律數(shù)學(xué)表達(dá)式 Alg（I0/It)= b c 式中式中A A：吸光度；描述溶液對(duì)光的吸收程度；吸光度；描述溶液對(duì)光的吸收程度； b b：液層厚度液層厚度( (光程長(zhǎng)度光程長(zhǎng)度) )，通常以，通常以cmcm為單位；為單位； c c：溶液的摩爾濃度，單位溶液的摩爾濃度，單位molLmolL； ：摩

35、爾吸光系數(shù)，單位摩爾吸光系數(shù)，單位LmolLmolcmcm； 或或: : Alg（I0/It)= a b c c c：溶液的濃度，單位溶液的濃度，單位gLgL a：吸光系數(shù)，單位吸光系數(shù)，單位LgLgcmcm a與與的關(guān)系為：的關(guān)系為： a =/M （M M為摩爾質(zhì)量）為摩爾質(zhì)量） 透光度透光度( (透光率透光率) )T T透過度透過度T T : : 描述入射光透過溶液的程度描述入射光透過溶液的程度: : T = I t/ I0吸光度吸光度A A與透光度與透光度T T的關(guān)系的關(guān)系: : A lg T 朗伯朗伯比耳定律是吸光光度法的理論基礎(chǔ)和定量測(cè)定的比耳定律是吸光光度法的理論基礎(chǔ)和定量測(cè)定的依

36、據(jù)。應(yīng)用于各種光度法的吸收測(cè)量；依據(jù)。應(yīng)用于各種光度法的吸收測(cè)量； 摩爾吸光系數(shù)摩爾吸光系數(shù)在數(shù)值上等于濃度為在數(shù)值上等于濃度為1 1 mol/Lmol/L、液層厚液層厚度為度為1 1cmcm時(shí)該溶液在某一波長(zhǎng)下的吸光度；時(shí)該溶液在某一波長(zhǎng)下的吸光度； 吸光系數(shù)吸光系數(shù)a a(Lg-1cm-1(Lg-1cm-1）相當(dāng)于濃度為相當(dāng)于濃度為1 1 g/Lg/L、液層液層厚度為厚度為1 1cmcm時(shí)該溶液在某一波長(zhǎng)下的吸光度。時(shí)該溶液在某一波長(zhǎng)下的吸光度。2.2.摩爾吸光系數(shù)摩爾吸光系數(shù)的討論的討論 吸收物質(zhì)在一定波長(zhǎng)和溶劑條件下的吸收物質(zhì)在一定波長(zhǎng)和溶劑條件下的特征常數(shù)特征常數(shù)； 不隨濃度不隨濃度

37、c c和光程長(zhǎng)度和光程長(zhǎng)度b b的改變而改變的改變而改變。在溫度和。在溫度和波長(zhǎng)等條件一定時(shí)，波長(zhǎng)等條件一定時(shí)，僅與吸收物質(zhì)本身的性質(zhì)有關(guān)僅與吸收物質(zhì)本身的性質(zhì)有關(guān)； 可作為可作為定性鑒定的參數(shù)定性鑒定的參數(shù)； 同一吸收物質(zhì)在不同波長(zhǎng)下的同一吸收物質(zhì)在不同波長(zhǎng)下的值是不同的。在值是不同的。在最大吸收波長(zhǎng)最大吸收波長(zhǎng)maxmax處的摩爾吸光系數(shù)，常以處的摩爾吸光系數(shù)，常以max表表示。示。maxmax表明了該吸收物質(zhì)最大限度的吸光能力，表明了該吸收物質(zhì)最大限度的吸光能力，也反映了光度法測(cè)定該物質(zhì)可能達(dá)到的最大靈敏度。也反映了光度法測(cè)定該物質(zhì)可能達(dá)到的最大靈敏度。 摩爾吸光系數(shù)摩爾吸光系數(shù)的討論的

38、討論maxmax越大表明該物質(zhì)的吸光能力越強(qiáng)，用光度法越大表明該物質(zhì)的吸光能力越強(qiáng)，用光度法測(cè)定該物質(zhì)的靈敏度越高。測(cè)定該物質(zhì)的靈敏度越高。 10105 5 ： 超高靈敏；超高靈敏； =(6=(61010）10104 4 ： 高靈敏；高靈敏； 2210104 4 ： 不靈敏。不靈敏。在數(shù)值上等于濃度為在數(shù)值上等于濃度為1 1mol/Lmol/L、液層厚度為液層厚度為1 1cmcm時(shí)時(shí)該溶液在某一波長(zhǎng)下的吸光度。該溶液在某一波長(zhǎng)下的吸光度。3.3.偏離朗伯偏離朗伯比耳定律的原因比耳定律的原因 標(biāo)準(zhǔn)曲線法測(cè)定未知溶液標(biāo)準(zhǔn)曲線法測(cè)定未知溶液的濃度時(shí)，發(fā)現(xiàn)：標(biāo)準(zhǔn)曲線常的濃度時(shí)，發(fā)現(xiàn)：標(biāo)準(zhǔn)曲線常發(fā)生彎曲

39、（尤其當(dāng)溶液濃度較發(fā)生彎曲（尤其當(dāng)溶液濃度較高時(shí)），這種現(xiàn)象稱為對(duì)朗伯高時(shí)），這種現(xiàn)象稱為對(duì)朗伯比耳定律的偏離。比耳定律的偏離。 引起這種偏離的因素（兩大引起這種偏離的因素（兩大類）：類）：一類是物理性因素，即一類是物理性因素，即儀器的非理想引起的；另一類儀器的非理想引起的；另一類是化學(xué)性因素。是化學(xué)性因素。（1 1）物理性因素）物理性因素 朗朗比耳定律的前提條件之一是入射光比耳定律的前提條件之一是入射光為單色光。為單色光。 難以獲得真正的純單色光難以獲得真正的純單色光。分光光度計(jì)。分光光度計(jì)只能獲得近乎單色的狹窄光帶。復(fù)合光可導(dǎo)只能獲得近乎單色的狹窄光帶。復(fù)合光可導(dǎo)致對(duì)朗伯致對(duì)朗伯比耳定律的

40、正或負(fù)偏離。比耳定律的正或負(fù)偏離。 非單色光、雜散光、非平行入射光都會(huì)引起非單色光、雜散光、非平行入射光都會(huì)引起對(duì)朗伯對(duì)朗伯比耳定律的偏離，最主要的是非單比耳定律的偏離，最主要的是非單色光作為入射光引起的偏離。色光作為入射光引起的偏離。 非單色光作為入射光引起的偏離非單色光作為入射光引起的偏離 假設(shè)由波長(zhǎng)為假設(shè)由波長(zhǎng)為1 1和和2 2的兩單色光的兩單色光組成的入射光通過濃度為組成的入射光通過濃度為c c的溶液，則：的溶液，則： 1lg（o1 /t1 ）1bc 2lg(o2 /t2 ）2bc故：故： t t1 1 o o1 110101bc1bc ； t t2 2 o o2 210102bc2b

41、c式中式中o o1 1、o o2 2分別為分別為1 1、2 2 的入射光強(qiáng)度；的入射光強(qiáng)度； t t1 1、t t2 2分別為分別為1 1、2 2 的透射光強(qiáng)度；的透射光強(qiáng)度； 1 1、2 2分別為分別為1 1、2 2的摩爾吸光系數(shù)；的摩爾吸光系數(shù)； 因?qū)嶋H上只能測(cè)總吸光度因?qū)嶋H上只能測(cè)總吸光度A A總總，并不能分別，并不能分別測(cè)得測(cè)得A A1 1和和A A2 2，故故 A A總總 lglg（o o總總/ /t t總總 ) ) lg(lg(I Io o1 1o o2 2)/()/(t t1 1t t2 2） lg(lg(I Io o1 1o o2 2)/()/(o o1 110101 1bcb

42、c o o2 210102 2bcbc ）令：令： 1 1- -2 2 ；設(shè)：設(shè)：o o1 1 o o2 2A A總總 lg(2lg(2I Io o1 1)/)/t t1 1(1(11010 2 2bcbc ） = =A A + lg2 - lg(1 + lg2 - lg(11010 2 2bcbc ) )討論討論: : A A總總 = =A A1 1 + lg2 - lg(1 + lg2 - lg(11010 bcbc ) ) = 0= 0； 即：即：1 1= =2 2 = = 則：則： A A總總 lglg（o/o/t t）bcbc 0 0 若若 0 0 ；即即2 2 0,0, lg lg

43、（1010bcbc ）值隨值隨c c值增大而增大，值增大而增大，則標(biāo)準(zhǔn)曲線偏離直線向則標(biāo)準(zhǔn)曲線偏離直線向c c軸彎曲，即負(fù)偏離；軸彎曲，即負(fù)偏離；反之，則向反之，則向A A軸彎曲，即正偏離。軸彎曲，即正偏離。 很小時(shí)，即很小時(shí)，即1 12 2： 則可近似認(rèn)為是單色光。在低濃度范則可近似認(rèn)為是單色光。在低濃度范圍內(nèi)，不發(fā)生偏離。若濃度較高，即使圍內(nèi)，不發(fā)生偏離。若濃度較高，即使很小，很小， A A總總 1 1 ，且隨著，且隨著c c值值增大，增大， A A總總 與與A A 1 1的差異愈大，在圖上則的差異愈大，在圖上則表現(xiàn)為表現(xiàn)為AcAc曲線上部曲線上部( (高濃度區(qū)高濃度區(qū)) )彎曲愈彎曲愈嚴(yán)

44、重。故朗伯嚴(yán)重。故朗伯比耳定律只適用于稀溶比耳定律只適用于稀溶液。液。 為克服非單色光引起的偏離，首先應(yīng)為克服非單色光引起的偏離，首先應(yīng)選擇比較好的單色器。此外還應(yīng)將入射選擇比較好的單色器。此外還應(yīng)將入射波長(zhǎng)選定在待測(cè)物質(zhì)的最大吸收波長(zhǎng)且波長(zhǎng)選定在待測(cè)物質(zhì)的最大吸收波長(zhǎng)且吸收曲線較平坦處。吸收曲線較平坦處。（2 2） 化學(xué)性因素化學(xué)性因素朗朗比耳定律的假定：比耳定律的假定：所有的吸光質(zhì)點(diǎn)之所有的吸光質(zhì)點(diǎn)之間不發(fā)生相互作用間不發(fā)生相互作用；假定只有在稀溶液；假定只有在稀溶液( (c c1010 10 2 2 mol/L mol/L 時(shí)，吸光時(shí)，吸光質(zhì)點(diǎn)間可能發(fā)生締合等相互作用，直接影質(zhì)點(diǎn)間可能發(fā)

45、生締合等相互作用，直接影響了對(duì)光的吸收。響了對(duì)光的吸收。故：朗伯故：朗伯比耳定律只適用于稀溶液比耳定律只適用于稀溶液 溶液中存在著離解、聚合、互變異構(gòu)、溶液中存在著離解、聚合、互變異構(gòu)、配合物的形成等化學(xué)平衡時(shí)。使吸光質(zhì)點(diǎn)的配合物的形成等化學(xué)平衡時(shí)。使吸光質(zhì)點(diǎn)的濃度發(fā)生變化，影響吸光度。濃度發(fā)生變化，影響吸光度。 例：例：鉻酸鹽或重鉻酸鹽溶液中存在下列平衡：鉻酸鹽或重鉻酸鹽溶液中存在下列平衡： Cr42- 2H = Cr272- H2 溶液中溶液中CrCr4 42-2-、 CrCr2 27 72-2-的顏色不同，的顏色不同，吸光性質(zhì)也不相同。故：此時(shí)溶液吸光性質(zhì)也不相同。故：此時(shí)溶液pH pH

46、 對(duì)測(cè)定對(duì)測(cè)定有重要影響。有重要影響。一、基本組成一、基本組成二、分光光度計(jì)的類型二、分光光度計(jì)的類型第二節(jié)第二節(jié) 紫外紫外可見分光光度計(jì)可見分光光度計(jì)儀器儀器一、基本組成一、基本組成光源光源單色器單色器樣品室樣品室檢測(cè)器檢測(cè)器顯示顯示1. 1. 光源光源 在整個(gè)紫外光區(qū)或可見光譜區(qū)可以發(fā)射連續(xù)光譜，具有在整個(gè)紫外光區(qū)或可見光譜區(qū)可以發(fā)射連續(xù)光譜，具有足夠的輻射強(qiáng)度、較好的穩(wěn)定性、較長(zhǎng)的使用壽命。足夠的輻射強(qiáng)度、較好的穩(wěn)定性、較長(zhǎng)的使用壽命。 可見光區(qū)：鎢燈作可見光區(qū)：鎢燈作為光源，其輻射波長(zhǎng)范為光源，其輻射波長(zhǎng)范圍在圍在3203202500 2500 nmnm。 紫外區(qū)：氫、氘燈。紫外區(qū)：氫

47、、氘燈。發(fā)射發(fā)射185185400 400 nmnm的連的連續(xù)光譜。續(xù)光譜。（動(dòng)畫）（動(dòng)畫） 2.2.單色器單色器 將光源發(fā)射的復(fù)合光分解成單色光并可從中選出一任將光源發(fā)射的復(fù)合光分解成單色光并可從中選出一任 波長(zhǎng)單色光的光學(xué)系統(tǒng)。波長(zhǎng)單色光的光學(xué)系統(tǒng)。 入射狹縫：光源的光由此進(jìn)入單色器；入射狹縫：光源的光由此進(jìn)入單色器； 準(zhǔn)光裝置：透鏡或返射鏡使入射光成為平行光束；準(zhǔn)光裝置：透鏡或返射鏡使入射光成為平行光束； 色散元件：將復(fù)合光分解成單色光；棱鏡或光柵；色散元件：將復(fù)合光分解成單色光；棱鏡或光柵；聚焦裝置：透鏡或聚焦裝置：透鏡或凹面反射鏡，將分光凹面反射鏡，將分光后所得單色光聚焦至后所得單色

48、光聚焦至出射狹縫；出射狹縫；出射狹縫。出射狹縫。3. 3. 樣品室樣品室 樣品室放置各種類型的吸收池樣品室放置各種類型的吸收池（比色皿）和相應(yīng)的池架附件。吸（比色皿）和相應(yīng)的池架附件。吸收池主要有石英池和玻璃池兩種。收池主要有石英池和玻璃池兩種。在紫外區(qū)須采用石英池，可見區(qū)一在紫外區(qū)須采用石英池，可見區(qū)一般用玻璃池。般用玻璃池。4. 4. 檢測(cè)器檢測(cè)器 利用光電效應(yīng)將透過吸收池的利用光電效應(yīng)將透過吸收池的光信號(hào)變成可測(cè)的電信號(hào)，常用的光信號(hào)變成可測(cè)的電信號(hào)，常用的有光電池、光電管或光電倍增管。有光電池、光電管或光電倍增管。5. 5. 結(jié)果顯示記錄系統(tǒng)結(jié)果顯示記錄系統(tǒng) 檢流計(jì)、數(shù)字顯示、微機(jī)進(jìn)行

49、檢流計(jì)、數(shù)字顯示、微機(jī)進(jìn)行儀器自動(dòng)控制和結(jié)果處理。儀器自動(dòng)控制和結(jié)果處理。二、分光光度計(jì)的類型二、分光光度計(jì)的類型1.1.單光束單光束：簡(jiǎn)單，價(jià)廉，適于在給定波長(zhǎng)簡(jiǎn)單，價(jià)廉，適于在給定波長(zhǎng)處測(cè)量吸光度或透光度，一般不能作全波處測(cè)量吸光度或透光度，一般不能作全波段光譜掃描，要求光源和檢測(cè)器具有很高段光譜掃描，要求光源和檢測(cè)器具有很高的穩(wěn)定性。的穩(wěn)定性。2.2.雙光束雙光束：自動(dòng)記錄，快速全波段掃描。自動(dòng)記錄，快速全波段掃描。可消除光源不穩(wěn)定、檢測(cè)器靈敏度變化等可消除光源不穩(wěn)定、檢測(cè)器靈敏度變化等因素的影響，特別適合于結(jié)構(gòu)分析。儀器因素的影響，特別適合于結(jié)構(gòu)分析。儀器復(fù)雜，價(jià)格較高。復(fù)雜，價(jià)格較高

50、。 3. 3.雙波長(zhǎng)雙波長(zhǎng)：將不同波長(zhǎng)的兩束單色光：將不同波長(zhǎng)的兩束單色光( (1 1、2 2) ) 快速交替通過同一吸收快速交替通過同一吸收池而后到達(dá)檢測(cè)器。產(chǎn)生交流信號(hào)。池而后到達(dá)檢測(cè)器。產(chǎn)生交流信號(hào)。無需參比池。無需參比池。 = =1 12 2nmnm。兩波長(zhǎng)兩波長(zhǎng)同時(shí)掃描即可獲得導(dǎo)數(shù)光譜。同時(shí)掃描即可獲得導(dǎo)數(shù)光譜。一、一、顯色反應(yīng)的選擇顯色反應(yīng)的選擇二、顯色反應(yīng)條件的選擇二、顯色反應(yīng)條件的選擇三、共存離子干擾的消除三、共存離子干擾的消除四、測(cè)定條件的選擇四、測(cè)定條件的選擇五、提高光度測(cè)定靈敏度五、提高光度測(cè)定靈敏度和選擇性的途徑和選擇性的途徑第三節(jié)第三節(jié) 顯色與測(cè)量條件的選擇顯色與測(cè)量

51、條件的選擇一、一、顯色反應(yīng)的選擇顯色反應(yīng)的選擇1.1.選擇顯色反應(yīng)時(shí)，應(yīng)考慮的因素：選擇顯色反應(yīng)時(shí)，應(yīng)考慮的因素： 靈敏度高、選擇性高、生成物穩(wěn)定、靈敏度高、選擇性高、生成物穩(wěn)定、顯色劑在測(cè)定波長(zhǎng)處無明顯吸收，兩種顯色劑在測(cè)定波長(zhǎng)處無明顯吸收，兩種有色物最大吸收波長(zhǎng)之差：有色物最大吸收波長(zhǎng)之差：“對(duì)比度對(duì)比度”，要求要求 60 60nmnm。2.2.氧化還原顯色反應(yīng)氧化還原顯色反應(yīng) 某些元素的氧化態(tài)某些元素的氧化態(tài), ,如如MnMn（）、）、CrCr（）在紫外或可見光區(qū)能強(qiáng)烈吸收，可利在紫外或可見光區(qū)能強(qiáng)烈吸收，可利用氧化還原反應(yīng)對(duì)待測(cè)離子進(jìn)行顯色后測(cè)用氧化還原反應(yīng)對(duì)待測(cè)離子進(jìn)行顯色后測(cè)定。定

52、。 例如：鋼中微量錳的測(cè)定，例如：鋼中微量錳的測(cè)定，MnMn2 2不能不能直接進(jìn)行光度測(cè)定直接進(jìn)行光度測(cè)定 2 Mn2 5 S2O82-8 H2O =2 MnO4 + 10SO42- 16H+ 將將MnMn2 2 氧化成紫紅色的氧化成紫紅色的MnOMnO4 4后后，在在525 525 nmnm處進(jìn)行測(cè)定處進(jìn)行測(cè)定3.3.配位顯色反應(yīng)配位顯色反應(yīng) 當(dāng)金屬離子與有機(jī)顯色劑形當(dāng)金屬離子與有機(jī)顯色劑形成配合物時(shí)，通常會(huì)發(fā)生電荷轉(zhuǎn)成配合物時(shí)，通常會(huì)發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移躍遷，產(chǎn)生很強(qiáng)的紫外移躍遷，產(chǎn)生很強(qiáng)的紫外可見可見吸收光譜。吸收光譜。4.4.顯色劑顯色劑無機(jī)顯色劑無機(jī)顯色劑： 硫氰酸鹽、鉬酸銨、過氧化氫等幾種

53、。硫氰酸鹽、鉬酸銨、過氧化氫等幾種。有機(jī)顯色劑有機(jī)顯色劑：種類繁多：種類繁多 偶氮類顯色劑：本身是有色物質(zhì)，生成偶氮類顯色劑：本身是有色物質(zhì)，生成配合物后，顏色發(fā)生明顯變化；具有性質(zhì)穩(wěn)配合物后，顏色發(fā)生明顯變化；具有性質(zhì)穩(wěn)定、顯色反應(yīng)靈敏度高、選擇性好、對(duì)比度定、顯色反應(yīng)靈敏度高、選擇性好、對(duì)比度大等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用最廣泛。偶氮胂大等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用最廣泛。偶氮胂、PARPAR等。等。 三苯甲烷類：三苯甲烷類： 鉻天青鉻天青S S、二甲酚橙等、二甲酚橙等二、顯色反應(yīng)條件的選擇二、顯色反應(yīng)條件的選擇1.1.顯色劑用量顯色劑用量 吸光度吸光度A A與顯色劑用量與顯色劑用量C CR R的關(guān)系會(huì)出現(xiàn)如的關(guān)系會(huì)出現(xiàn)

54、如圖所示的幾種情況。選擇曲線變化平坦處。圖所示的幾種情況。選擇曲線變化平坦處。2.2.反應(yīng)體系的酸度反應(yīng)體系的酸度 在相同實(shí)驗(yàn)條件下，分別測(cè)定不同在相同實(shí)驗(yàn)條件下，分別測(cè)定不同pHpH值條件下顯色溶液的吸光度。選擇曲線值條件下顯色溶液的吸光度。選擇曲線中吸光度較大且恒定的平坦區(qū)所對(duì)應(yīng)的中吸光度較大且恒定的平坦區(qū)所對(duì)應(yīng)的pHpH范圍。范圍。3.3.顯色時(shí)間與溫度顯色時(shí)間與溫度 實(shí)驗(yàn)確定實(shí)驗(yàn)確定4.4.溶劑溶劑 一般盡量采用水相測(cè)定一般盡量采用水相測(cè)定三、共存離子干擾的消除三、共存離子干擾的消除v1. 1.加入掩蔽劑：加入掩蔽劑：選擇掩蔽劑的原則選擇掩蔽劑的原則是：是： 掩蔽劑不與待測(cè)組分反應(yīng)；掩

55、蔽劑不與待測(cè)組分反應(yīng)； 掩蔽劑本身及掩蔽劑與干擾組分的反應(yīng)產(chǎn)掩蔽劑本身及掩蔽劑與干擾組分的反應(yīng)產(chǎn)物不干擾待測(cè)組分的測(cè)定。物不干擾待測(cè)組分的測(cè)定。 例：測(cè)定例：測(cè)定TiTi4 4，可加入可加入H H3 3POPO4 4掩蔽掩蔽劑使劑使FeFe3+3+( (黃色黃色) )成為成為Fe(POFe(PO) )2 23-3-( (無色無色) )，消除，消除FeFe3+3+的干擾；又如的干擾；又如用鉻天菁用鉻天菁S S光度法測(cè)定光度法測(cè)定AlAl3+3+時(shí)，加時(shí)，加入抗壞血酸作掩蔽劑將入抗壞血酸作掩蔽劑將FeFe3+3+還原還原為為FeFe2+2+，消除消除FeFe3+3+的干擾。的干擾。v2.2.選擇適

56、當(dāng)?shù)娘@色反應(yīng)條選擇適當(dāng)?shù)娘@色反應(yīng)條件件v3. 3.分離干擾離子分離干擾離子四、測(cè)定條件的選擇四、測(cè)定條件的選擇1.1.選擇適當(dāng)?shù)娜肷洳ㄩL(zhǎng)選擇適當(dāng)?shù)娜肷洳ㄩL(zhǎng) 一般應(yīng)該選擇一般應(yīng)該選擇maxmax為入射光波長(zhǎng)。但如為入射光波長(zhǎng)。但如果果maxmax處有共存組分干擾時(shí)，則應(yīng)考慮選擇處有共存組分干擾時(shí)，則應(yīng)考慮選擇靈敏度稍低但能避免干擾的入射光波長(zhǎng)。靈敏度稍低但能避免干擾的入射光波長(zhǎng)。 2.2.選擇合適的參比溶液選擇合適的參比溶液為什么需要使用參比溶液？為什么需要使用參比溶液？ 測(cè)得的的吸光度真正反映待測(cè)溶液吸光測(cè)得的的吸光度真正反映待測(cè)溶液吸光強(qiáng)度。強(qiáng)度。參比溶液的選擇一般遵循以下原則：參比溶液的選

57、擇一般遵循以下原則： 若僅待測(cè)組分與顯色劑反應(yīng)產(chǎn)物在測(cè)定若僅待測(cè)組分與顯色劑反應(yīng)產(chǎn)物在測(cè)定波長(zhǎng)處有吸收，其它所加試劑均無吸收，用波長(zhǎng)處有吸收，其它所加試劑均無吸收，用純?nèi)軇ㄋ內(nèi)軇ㄋ? )作參比溶液；作參比溶液； 若顯色劑或其它所加試劑在測(cè)定波長(zhǎng)處略有吸若顯色劑或其它所加試劑在測(cè)定波長(zhǎng)處略有吸收，而試液本身無吸收，用收，而試液本身無吸收，用“試劑空白試劑空白”(”(不不加試樣溶液加試樣溶液) )作參比溶液；作參比溶液； 若待測(cè)試液在測(cè)定波長(zhǎng)處有吸收，而顯色劑等若待測(cè)試液在測(cè)定波長(zhǎng)處有吸收，而顯色劑等無吸收，則可用無吸收，則可用“試樣空白試樣空白”(”(不加顯色劑不加顯色劑) )作作參比溶液

58、；參比溶液； 若顯色劑、試液中其它組分在測(cè)量波長(zhǎng)處有吸若顯色劑、試液中其它組分在測(cè)量波長(zhǎng)處有吸收，則可在試液中加入適當(dāng)掩蔽劑將待測(cè)組分收，則可在試液中加入適當(dāng)掩蔽劑將待測(cè)組分掩蔽后再加顯色劑，作為參比溶液。掩蔽后再加顯色劑，作為參比溶液。3.3.控制適宜的吸光度（讀數(shù)范圍）控制適宜的吸光度（讀數(shù)范圍） 不同的透光度讀數(shù)，產(chǎn)生的誤差大小不同：不同的透光度讀數(shù)，產(chǎn)生的誤差大小不同： lglgT T= =bcbc微分：微分：dlgdlgT T0.434dln0.434dlnT T= - 0.434= - 0.434T T-1-1 d dT T= =bb d dc c兩式相除得：兩式相除得： d dc

59、 c/ /c c= = （ 0.434 / 0.434 / T TlglgT T ）d dT T 以有限值表示可得：以有限值表示可得： c c/ /c c= =（0.434/0.434/T TlglgT T）T T 濃度測(cè)量值的相對(duì)誤差濃度測(cè)量值的相對(duì)誤差（c c / /c c）不僅與儀器的透光度不僅與儀器的透光度誤差誤差T T有關(guān)，而且與其透光度有關(guān)，而且與其透光度讀數(shù)讀數(shù)T T 的值也有關(guān)。的值也有關(guān)。 是否存在最佳讀數(shù)范圍？何是否存在最佳讀數(shù)范圍？何值時(shí)誤差最小？值時(shí)誤差最小？最佳讀數(shù)范圍與最佳值最佳讀數(shù)范圍與最佳值設(shè)：設(shè)：T T=1%=1%，則可繪出溶液濃度相對(duì)誤差則可繪出溶液濃度相對(duì)

60、誤差c c/ /c c與其透光度與其透光度T T 的關(guān)系曲線。的關(guān)系曲線。如圖所示：如圖所示：當(dāng)：當(dāng)：T T =1%=1%，T T在在20%20%65%65%之間時(shí)，濃度之間時(shí)，濃度相對(duì)誤差較小，最佳讀數(shù)范圍相對(duì)誤差較小，最佳讀數(shù)范圍。 用儀器測(cè)定時(shí)應(yīng)盡量使溶液透光用儀器測(cè)定時(shí)應(yīng)盡量使溶液透光度值在度值在T T%=20%=206565( (吸光度吸光度A A=0.70=0.700.20)0.20)。 可求出濃度相對(duì)誤差最小時(shí)的透光度可求出濃度相對(duì)誤差最小時(shí)的透光度T Tminmin為：為： T Tminmin36.8%, 36.8%, A Aminmin0.4340.434五、提高光度測(cè)定靈敏