第1節(jié)分光度法基本原理

1、第七章第七章第七章第七章第七章第七章 紫外紫外紫外紫外紫外紫外- - -可見分光光度分析法可見分光光度分析法可見分光光度分析法可見分光光度分析法可見分光光度分析法可見分光光度分析法一、概述一、概述二二、紫外可見吸收光、紫外可見吸收光譜譜三、三、光的吸收定律光的吸收定律第一節(jié)第一節(jié)第一節(jié)第一節(jié)第一節(jié)第一節(jié) 基本原理基本原理基本原理基本原理基本原理基本原理根據(jù)物質(zhì)與輻射能間的相互作用所建根據(jù)物質(zhì)與輻射能間的相互作用所建立起來的定性、定量和結(jié)構(gòu)分析方法，立起來的定性、定量和結(jié)構(gòu)分析方法，均可稱為均可稱為光學(xué)分析法。光學(xué)分析法。一、概述根據(jù)物質(zhì)與輻射能的作用性質(zhì)，根據(jù)物質(zhì)與輻射能的作用性質(zhì)，可分為可分

2、為: :光譜分析法光譜分析法 非光譜分析法。非光譜分析法。 光譜分析法是指在光（或其它能量）的光譜分析法是指在光（或其它能量）的作用下，通過測量物質(zhì)產(chǎn)生的發(fā)射光、吸收作用下，通過測量物質(zhì)產(chǎn)生的發(fā)射光、吸收光或散射光的波長和強度來進行分析的方法光或散射光的波長和強度來進行分析的方法。 v吸收光譜分析吸收光譜分析v發(fā)射光譜分析發(fā)射光譜分析v分子光譜分析分子光譜分析v原子光譜分析原子光譜分析vx-射線光譜法射線光譜法v紫外光譜法紫外光譜法v紅外光譜法紅外光譜法光譜分析法可分為：光譜分析法可分為：非光譜分析法：非光譜分析法：v折射分析法v旋光分析法光譜分析應(yīng)用（光譜分析應(yīng)用（application o

3、f spectroscopic analysis）v生物大分子作用機理的研究生物大分子作用機理的研究v合成化學(xué)的結(jié)構(gòu)鑒定：紫外可見、紅合成化學(xué)的結(jié)構(gòu)鑒定：紫外可見、紅外、拉曼等外、拉曼等v環(huán)境和大氣研究環(huán)境和大氣研究v食品、生物定量分析食品、生物定量分析常見的分子吸收光譜法常見的分子吸收光譜法 v紫外吸收光譜法紫外吸收光譜法v可見吸收光譜法可見吸收光譜法v紅外吸收光譜法紅外吸收光譜法 v波譜法波譜法 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) 光的波長越短（頻率越高），其能量越大。光的波長越短（頻率越高），其能量越大。 白光白光(太陽光太陽光)：由各種單色光組成的

4、復(fù)合光：由各種單色光組成的復(fù)合光 單色光單色光：單波長的光：單波長的光(由具有相同能量的光子由具有相同能量的光子 組成組成) 可見光區(qū)可見光區(qū)：400-750 nm 紫外光區(qū)紫外光區(qū)：近紫外區(qū)：近紫外區(qū)200 - 400 nm 遠紫外區(qū)遠紫外區(qū)10 - 200 nm （真空紫外區(qū)（真空紫外區(qū)） 電磁波譜：把電磁輻射按照波長大小順序排電磁波譜：把電磁輻射按照波長大小順序排列起來，即電磁波譜。列起來，即電磁波譜。visible lightelectromagnetic spectrum3、常用術(shù)語、常用術(shù)語(1)、生色團、生色團 從廣義來說，所謂生色團，是指分子中可以吸收光子而產(chǎn)生電子躍遷的原子基

5、團。但是，人們通常將能吸收紫外、可見光的原子團或結(jié)構(gòu)系統(tǒng)定義為生色團。 下面為某些常見生色團的吸收光譜。（2）、助色團）、助色團 助色團是指帶有非鍵電子對的基團，如-oh、 -or、 -nhr、-sh、-cl、-br、-i等，它們本身不能吸收大于200nm的光，但是當(dāng)它們與生色團相連時，會使生色團的吸收峰向長波方向移動，并且增加其吸光度。（3）、紅移與藍移（紫移）、紅移與藍移（紫移） 某些有機化合物經(jīng)取代反應(yīng)引入含有未共享電子對的基團（ -oh、 -or、 -nh2、-sh 、-cl、-br、-sr、- nr2 ）之后，吸收峰的波長將向長波方向移動，這種效應(yīng)稱為紅移效應(yīng)。這種會使某化合物的最大

6、吸收波長向長波方向移動的基團稱為向紅基團。 在某些生色團如羰基的碳原子一端引入一些取代基之后，吸收峰的波長會向短波方向移動，這種效應(yīng)稱為藍移（紫移）效應(yīng)。這些會使某化合物的最大吸收波長向短波方向移動的基團（如-ch2、-ch2ch3、-ococh3）稱為向藍（紫）基團。吸收曲線的討論：吸收曲線吸收曲線：吸光度與波長的關(guān)系曲線。將不同波長的光透過有色溶液，測量其吸收的程度(吸光度a)，繪制成圖。反映溶液對不同波長光的吸收能力反映溶液對不同波長光的吸收能力。同一物質(zhì)的不同濃度的溶液吸收曲線不變。最大吸收波長最大吸收波長 max：吸收曲線的最高點，吸收最多的光的波長。在最大吸收波長下測定的靈敏度最高

7、。 （1）同一種物質(zhì)對不同波長光的吸光度不）同一種物質(zhì)對不同波長光的吸光度不同。吸光度最大處對應(yīng)的波長稱為同。吸光度最大處對應(yīng)的波長稱為最大吸收波長最大吸收波長max （2）不同濃度的同一種物質(zhì)，其吸收曲線）不同濃度的同一種物質(zhì)，其吸收曲線形狀相似形狀相似max不變。而對于不同物質(zhì)，它們的不變。而對于不同物質(zhì)，它們的吸收曲線形狀和吸收曲線形狀和max則不同。則不同。 （3）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)）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。之一。 （4）不同濃度的同一種物質(zhì)，在某一定波長下吸光度不同濃度的同一種物質(zhì)，在某一定波長下吸光度 a

8、有差異，在有差異，在max處吸光度處吸光度a 的差異最大。此特性可作為物質(zhì)定量分析的依據(jù)。的差異最大。此特性可作為物質(zhì)定量分析的依據(jù)。 （5）在在max處吸光度隨濃度變化的幅度最大，所以測定最靈敏。吸處吸光度隨濃度變化的幅度最大，所以測定最靈敏。吸收曲線是定量分析中選擇入射光波長的重要依據(jù)。收曲線是定量分析中選擇入射光波長的重要依據(jù)。光學(xué)分析光學(xué)分析法法光譜分析法光譜分析法非光譜分析法非光譜分析法吸收光譜法吸收光譜法發(fā)射光譜法發(fā)射光譜法原子吸收原子吸收分子吸收分子吸收原子發(fā)射原子發(fā)射分子發(fā)射分子發(fā)射折射分析法折射分析法旋光分析法旋光分析法x衍射分析法衍射分析法光散射分析法光散射分析法uvuvi

9、rirnmrnmr三、光的吸收定律三、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 ab b 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)表達式為：比耳定律，其數(shù)學(xué)表達式為： 朗伯比耳定

10、律數(shù)學(xué)表達式 alg（i0/it)= b c 式中式中a：吸光度；描述溶液對光的吸收程度；：吸光度；描述溶液對光的吸收程度； 量綱為一；對量綱為一；對于混合物而言，總吸光度為各組分吸光度之和，即于混合物而言，總吸光度為各組分吸光度之和，即a具有具有加加和性和性。 b：液層厚度：液層厚度(光程長度光程長度)，通常以，通常以cm為單位；為單位； c：溶液的摩爾濃度，單位：溶液的摩爾濃度，單位moll； ：摩爾吸光系數(shù)，單位：摩爾吸光系數(shù)，單位lmolcm； 或或: alg（i0/it)= a b c c：溶液的濃度，單位：溶液的濃度，單位gl a：吸光系數(shù)，單位：吸光系數(shù)，單位lgcm a與與的關(guān)

11、系為：的關(guān)系為： a =/m （m為摩爾質(zhì)量）為摩爾質(zhì)量） 中國藥典中:v單色光輻射穿過被測物質(zhì)溶液時，被該物質(zhì)單色光輻射穿過被測物質(zhì)溶液時，被該物質(zhì)吸收的量與該物質(zhì)的濃度和液層的厚度吸收的量與該物質(zhì)的濃度和液層的厚度 (光路光路長度長度)成正比，其關(guān)系如下式：成正比，其關(guān)系如下式： va =ecl 式中式中 a為吸收度；為吸收度； t 為透光率；為透光率； e 為吸收系數(shù)，采用的表示方法是（為吸收系數(shù)，采用的表示方法是（e 1 1cm）,其物理意義為當(dāng)溶液濃度為其物理意義為當(dāng)溶液濃度為1 (g/ml)，液層，液層厚度為厚度為1cm時的吸收度數(shù)值；時的吸收度數(shù)值； c 為為100ml溶溶液中所

12、含被測物質(zhì)的重量（按干燥品或無水液中所含被測物質(zhì)的重量（按干燥品或無水物計算），物計算），g； l 為液層厚度，為液層厚度，cm。 透光度透光度透光度透光度透光度透光度( ( ( ( ( (透光率透光率透光率透光率透光率透光率) ) ) ) ) )t t t t t t透光度透光度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與透光度與透光度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)和定量測定的比耳定律是吸光光度法的理論基礎(chǔ)和定量測定的依據(jù)。應(yīng)用于各種光度法的吸收測量；依據(jù)。應(yīng)用于各種光度法的吸收測量； 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 mol/l、液層厚度、液層厚度為為1cm時該溶液在某一波長下的吸光度；時該溶液在某一波長下的吸光度； 吸光系數(shù)吸光系數(shù)a(lg-1cm-1）