5儀器分析法：紫外可見分光光度法

1、l/o/g/ocontents：概述概述generalization 光的吸收定律光的吸收定律朗伯朗伯比爾定律比爾定律 紫外紫外可見分光光度計(jì)可見分光光度計(jì) 分光光度法分析條件的選擇分光光度法分析條件的選擇 41232.1 概述概述generalization是基于物質(zhì)分子對(duì)光的是基于物質(zhì)分子對(duì)光的選擇性吸收選擇性吸收而建立起來的分析方法。按物質(zhì)吸收光的波長(zhǎng)不同而建立起來的分析方法。按物質(zhì)吸收光的波長(zhǎng)不同，可分為可見分光光度法、紫外分光光度法及紅外，可分為可見分光光度法、紫外分光光度法及紅外分光光度法。分光光度法。 特點(diǎn)：特點(diǎn)： *靈敏度較高，適用于微量組分的測(cè)定。但相對(duì)誤靈敏度較高，適用于微

2、量組分的測(cè)定。但相對(duì)誤差較大。差較大。 *具有操作方便、儀器設(shè)備簡(jiǎn)單、靈敏度和選擇性具有操作方便、儀器設(shè)備簡(jiǎn)單、靈敏度和選擇性較好等優(yōu)點(diǎn)，為常規(guī)的儀器分析方法。較好等優(yōu)點(diǎn)，為常規(guī)的儀器分析方法。紫外紫外可見分光光度法的局限性可見分光光度法的局限性: (disadvantage of uv-vis spectrophotometers) 有些有機(jī)化合物在紫外可見光區(qū)沒有吸收有些有機(jī)化合物在紫外可見光區(qū)沒有吸收譜帶譜帶,更有個(gè)別的化合物紫外可見吸收光譜圖大更有個(gè)別的化合物紫外可見吸收光譜圖大致相似。所以根據(jù)紫外可見光譜圖不能完全決致相似。所以根據(jù)紫外可見光譜圖不能完全決定這些物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)。定這些

3、物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)。一分子吸收光譜 (molecular absorption spectrum) 在分子中存在著電子的運(yùn)動(dòng)，以及組成分子的各原子間的振動(dòng)和分子作為整體的轉(zhuǎn)動(dòng)。分子的總能量可以認(rèn)為等于這三種運(yùn)動(dòng)能量之和。即： e分子= e電子+ e振動(dòng)+ e轉(zhuǎn)動(dòng) 如果用 e電子， e振動(dòng)以及e轉(zhuǎn)動(dòng)表示各能級(jí)差，則： e電子 e振動(dòng)e轉(zhuǎn)動(dòng) 由分子中的電子能級(jí)、振動(dòng)能級(jí)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)由分子中的電子能級(jí)、振動(dòng)能級(jí)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)躍遷產(chǎn)生的光譜分別稱為躍遷產(chǎn)生的光譜分別稱為電子光譜、振動(dòng)光譜和電子光譜、振動(dòng)光譜和轉(zhuǎn)動(dòng)光譜轉(zhuǎn)動(dòng)光譜。其對(duì)應(yīng)的波譜區(qū)范圍如下：。其對(duì)應(yīng)的波譜區(qū)范圍如下： ee ev er 電子光譜電子光譜

4、 振動(dòng)光譜振動(dòng)光譜 轉(zhuǎn)動(dòng)光譜轉(zhuǎn)動(dòng)光譜 紫外可見光紫外可見光 近紅外、中紅外區(qū)近紅外、中紅外區(qū) 遠(yuǎn)紅外、微波區(qū)遠(yuǎn)紅外、微波區(qū) 由于分子選擇性的吸收了某些波長(zhǎng)的光，所以這些由于分子選擇性的吸收了某些波長(zhǎng)的光，所以這些光的能量就會(huì)降低光的能量就會(huì)降低，將這些波長(zhǎng)的光及其所吸收的能量，將這些波長(zhǎng)的光及其所吸收的能量按一定順序排列起來，就得到了分子的吸收光譜。按一定順序排列起來，就得到了分子的吸收光譜。了解紫外了解紫外可見吸收光可見吸收光譜圖：譜圖： 最大吸收峰：最大吸收峰： 最大吸收波長(zhǎng)最大吸收波長(zhǎng) 次峰：次峰： 最小吸收波長(zhǎng)最小吸收波長(zhǎng) 末端吸收末端吸收 二有機(jī)化合物的紫外二有機(jī)化合物的紫外可見吸收

5、光譜可見吸收光譜 uv-vis absorption spectrum of organic compounds c h h o o ooo= = o=n有機(jī)分子能級(jí)躍遷有機(jī)分子能級(jí)躍遷 有機(jī)分子包括有機(jī)分子包括: 成鍵軌道成鍵軌道 、 ； 反鍵軌道反鍵軌道 *、 * 非鍵軌道非鍵軌道 n 例如例如 ch2o分子的軌道：分子的軌道： e * n* n* * *n 1、飽合有機(jī)化合物飽合有機(jī)化合物的電子躍遷類型為的電子躍遷類型為*，躍遷所需的能量最大，躍遷所需的能量最大，吸收峰一般出現(xiàn)在遠(yuǎn)紫外吸收峰一般出現(xiàn)在遠(yuǎn)紫外區(qū)區(qū)，吸收峰低于，吸收峰低于200nm，實(shí)際應(yīng)用價(jià)值不大。如，實(shí)際應(yīng)用價(jià)值不大。如

6、乙烷的最大吸收峰在乙烷的最大吸收峰在135nm處。處。 2、n* 躍遷，所需的能量比躍遷，所需的能量比*躍遷所需的能量少，躍遷所需的能量少，吸收光譜的波長(zhǎng)一般在吸收光譜的波長(zhǎng)一般在150250nm處。一般發(fā)生在有機(jī)化合處。一般發(fā)生在有機(jī)化合物中的物中的h被雜原子取代后的產(chǎn)物中，如碘代乙烷的吸收峰在被雜原子取代后的產(chǎn)物中，如碘代乙烷的吸收峰在259nm處。處。 這種能使吸收峰向長(zhǎng)波方向移動(dòng)而產(chǎn)生這種能使吸收峰向長(zhǎng)波方向移動(dòng)而產(chǎn)生紅移紅移現(xiàn)象的原子現(xiàn)象的原子團(tuán)稱為團(tuán)稱為助色團(tuán)助色團(tuán)。在有機(jī)化合物中，常常由于取代基的變更或在有機(jī)化合物中，常常由于取代基的變更或溶劑的改變，使化合物的最大吸收包產(chǎn)發(fā)生移

7、動(dòng)，向長(zhǎng)波方溶劑的改變，使化合物的最大吸收包產(chǎn)發(fā)生移動(dòng)，向長(zhǎng)波方向移動(dòng)稱為紅移動(dòng)，向短波方向移動(dòng)稱為藍(lán)移。向移動(dòng)稱為紅移動(dòng)，向短波方向移動(dòng)稱為藍(lán)移。 3、不飽和有機(jī)化合物的電子躍遷類型為、不飽和有機(jī)化合物的電子躍遷類型為n*，* 躍遷，所需的能量較低，吸收峰躍遷，所需的能量較低，吸收峰一般大于一般大于200nm。 這兩類躍遷都要求有機(jī)化合物的分子中含這兩類躍遷都要求有機(jī)化合物的分子中含有不飽和鍵的官能團(tuán)，這種含有不飽和鍵的基有不飽和鍵的官能團(tuán)，這種含有不飽和鍵的基團(tuán)稱為團(tuán)稱為生色團(tuán)生色團(tuán)。 在以上幾種躍遷中，只有在以上幾種躍遷中，只有 - *和和n- *兩兩種躍遷的能量小，相應(yīng)波長(zhǎng)出現(xiàn)在種躍遷

8、的能量小，相應(yīng)波長(zhǎng)出現(xiàn)在近紫外區(qū)近紫外區(qū)甚至可見光區(qū)，甚至可見光區(qū)，且對(duì)光的吸收強(qiáng)烈，是我們且對(duì)光的吸收強(qiáng)烈，是我們研究的重點(diǎn)。研究的重點(diǎn)。v4.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v主要有兩種方式：主要有兩種方式：（1）電荷遷移躍遷電荷遷移躍遷 電荷在配合物的中心離子與配位體電荷在配合物的中心離子與配位體之間進(jìn)行躍遷（及配合物內(nèi)在的氧化還原反應(yīng)）。之間進(jìn)行躍遷（及配合物內(nèi)在的氧化還原反應(yīng)）。（2）配位場(chǎng)躍遷配位場(chǎng)躍遷 對(duì)于過渡金屬元素而言，核外層的電對(duì)于過渡金屬元素而言，核外層的電子可以在不同的能級(jí)軌道間躍遷，如子可以在不同的能級(jí)軌道間躍遷，如f-f;d-d躍遷。躍遷。

9、v5.影響紫外影響紫外可見吸收光譜的因素可見吸收光譜的因素v影響：譜帶位移；譜帶強(qiáng)度的變化等。影響：譜帶位移；譜帶強(qiáng)度的變化等。v譜帶位移譜帶位移：表現(xiàn)為物質(zhì)的最大吸收波長(zhǎng)發(fā)生移動(dòng)，包：表現(xiàn)為物質(zhì)的最大吸收波長(zhǎng)發(fā)生移動(dòng)，包括有紅移和藍(lán)移。括有紅移和藍(lán)移。v譜帶強(qiáng)度的變化譜帶強(qiáng)度的變化：包括增色效應(yīng)（吸收強(qiáng)度增加）與：包括增色效應(yīng)（吸收強(qiáng)度增加）與減色效應(yīng)（吸收強(qiáng)度減?。?。減色效應(yīng)（吸收強(qiáng)度減?。?。v影響的因素：影響的因素：（1）共軛效應(yīng)的影響）共軛效應(yīng)的影響a：電子共軛體系增大，最大吸收波長(zhǎng)紅移，吸收強(qiáng)電子共軛體系增大，最大吸收波長(zhǎng)紅移，吸收強(qiáng)度也增加。這是由于共軛效應(yīng)，使得電子離域到多個(gè)度也

10、增加。這是由于共軛效應(yīng)，使得電子離域到多個(gè)原子之間，導(dǎo)致原子之間，導(dǎo)致-*躍遷能量降低。同時(shí)躍遷的幾躍遷能量降低。同時(shí)躍遷的幾率也增大，則吸收強(qiáng)度也隨之增大。率也增大，則吸收強(qiáng)度也隨之增大。b 空間阻礙使共軛體系破壞，最大吸收波長(zhǎng)藍(lán)移，吸收空間阻礙使共軛體系破壞，最大吸收波長(zhǎng)藍(lán)移，吸收強(qiáng)度減小。強(qiáng)度減小。v（2）取代基的影響）取代基的影響v（3）溶劑的影響）溶劑的影響a 溶劑的極性溶劑的極性不同往往會(huì)引起某些化合物吸收光譜的紅不同往往會(huì)引起某些化合物吸收光譜的紅移或藍(lán)移。移或藍(lán)移。b 溶劑的酸度影響溶劑的酸度影響 對(duì)于具有酸堿性的被測(cè)物質(zhì)，溶劑對(duì)于具有酸堿性的被測(cè)物質(zhì)，溶劑的的ph變化，則溶質(zhì)

11、的存在形式也發(fā)生變化，使分子變化，則溶質(zhì)的存在形式也發(fā)生變化，使分子中共軛效應(yīng)發(fā)生改變，則使吸收紅移或藍(lán)移。中共軛效應(yīng)發(fā)生改變，則使吸收紅移或藍(lán)移。vc 極限波長(zhǎng)極限波長(zhǎng) 作為溶劑，在遠(yuǎn)紫外區(qū)都有吸收，而測(cè)作為溶劑，在遠(yuǎn)紫外區(qū)都有吸收，而測(cè)量通常是在近紫外和可見區(qū)，所以溶劑的吸收對(duì)溶質(zhì)量通常是在近紫外和可見區(qū)，所以溶劑的吸收對(duì)溶質(zhì)不產(chǎn)生影響，但如果測(cè)定是在溶劑的極限波長(zhǎng)以下，不產(chǎn)生影響，但如果測(cè)定是在溶劑的極限波長(zhǎng)以下，則溶劑本身的吸收將影響測(cè)定。因此，測(cè)定只能在溶則溶劑本身的吸收將影響測(cè)定。因此，測(cè)定只能在溶劑的極限波長(zhǎng)以上進(jìn)行。劑的極限波長(zhǎng)以上進(jìn)行。2.2 光的吸收定律光的吸收定律lamb

12、ert-beer定律定律 light absorption law- lambert-beer law 光的選擇性吸收與物質(zhì)顏色的關(guān)系：光的選擇性吸收與物質(zhì)顏色的關(guān)系： 1可見光的顏色和互補(bǔ)色：可見光的顏色和互補(bǔ)色： 在可見光范圍內(nèi)，不同波長(zhǎng)的光的顏色是不同的。在可見光范圍內(nèi)，不同波長(zhǎng)的光的顏色是不同的。平常所見的白光（日光、白熾燈光等）是一種平常所見的白光（日光、白熾燈光等）是一種，它是由各種顏色的光按一定比例混合而得的。利用它是由各種顏色的光按一定比例混合而得的。利用棱鏡棱鏡等分光器可將它分解成紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫等等分光器可將它分解成紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫等不同顏色的單色光。不

13、同顏色的單色光。 白光除了可由所有波長(zhǎng)的可見光復(fù)合得到外，還白光除了可由所有波長(zhǎng)的可見光復(fù)合得到外，還可由可由適當(dāng)?shù)膬煞N顏色的光按一定比例復(fù)合適當(dāng)?shù)膬煞N顏色的光按一定比例復(fù)合得到。得到。能能復(fù)合成白光的兩種顏色的光叫復(fù)合成白光的兩種顏色的光叫互補(bǔ)色光互補(bǔ)色光。 2、物質(zhì)的顏色與吸收光的關(guān)系：當(dāng)白光照射到、物質(zhì)的顏色與吸收光的關(guān)系：當(dāng)白光照射到物質(zhì)上時(shí)，如果物質(zhì)對(duì)白光中物質(zhì)上時(shí)，如果物質(zhì)對(duì)白光中某種顏色某種顏色的光產(chǎn)生了的光產(chǎn)生了選擇性的吸收，則物質(zhì)就會(huì)顯示出一定的顏色。物選擇性的吸收，則物質(zhì)就會(huì)顯示出一定的顏色。物質(zhì)所顯示的顏色是質(zhì)所顯示的顏色是吸收光的互補(bǔ)色吸收光的互補(bǔ)色。 /nm 顏色顏色

14、互補(bǔ)光互補(bǔ)光400-450紫紫黃綠黃綠450-480藍(lán)藍(lán)黃黃480-490綠藍(lán)綠藍(lán)橙橙490-500藍(lán)綠藍(lán)綠紅紅500-560綠綠紅紫紅紫560-580黃綠黃綠紫紫580-610黃黃藍(lán)藍(lán)610-650橙橙綠藍(lán)綠藍(lán)650-760紅紅藍(lán)綠藍(lán)綠黑色黑色白色白色藍(lán)色藍(lán)色(monochromatic light)(monochromatic light)只具有一種波長(zhǎng)的光。只具有一種波長(zhǎng)的光。 由兩種以上波長(zhǎng)組成的光。由兩種以上波長(zhǎng)組成的光。 是由紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫等各種色光按是由紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫等各種色光按一定比例混合而成的。一定比例混合而成的。 是由于物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)的光具有選擇性的

15、是由于物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)的光具有選擇性的吸收作用而產(chǎn)生的。吸收作用而產(chǎn)生的。一、朗伯一、朗伯比爾定律比爾定律lambertbeer law 透光率透光率 （透射比）（透射比）transmittance透光率定義：透光率定義：0iittt 取值為取值為0.0 % 100.0 %全部吸收全部吸收t = 0.0 %全部透射全部透射t = 100.0 %入射光入射光 i0透射光透射光 it透光度、吸光度與溶液濃度及液層寬度的關(guān)系透光度、吸光度與溶液濃度及液層寬度的關(guān)系 （2-2） 溶液濃度與寬度的乘積與吸光度成正比，以上溶液濃度與寬度的乘積與吸光度成正比，以上兩式中兩式中k是比例系數(shù)，與入射光波長(zhǎng)、溶液的

16、性質(zhì)是比例系數(shù)，與入射光波長(zhǎng)、溶液的性質(zhì)及溫度有關(guān)及溫度有關(guān)。kbct1lg i0ilga 朗伯朗伯-比爾定律比爾定律(a=kbc)中的系數(shù)中的系數(shù)(k)因濃度因濃度(c)所取的單位不同，有兩種表示方式：所取的單位不同，有兩種表示方式：當(dāng)當(dāng)c的單位為的單位為gl-1 b的單位為的單位為cm時(shí)，時(shí)，k以以a表示，稱為表示，稱為吸光系數(shù)吸光系數(shù)(absorption coefficient)，其單位為，其單位為lg-1cm-1，此時(shí)式（，此時(shí)式（2-2）變?yōu)椋┳優(yōu)?abcac的單位為的單位為moll-1 b的單位為的單位為cm 這時(shí)這時(shí)k常用常用 表示。稱為表示。稱為摩爾吸光系數(shù)摩爾吸光系數(shù)(mo

17、lar absorptivity)，其單位為，其單位為lmol-1cm-1 a=bc例例 題：題： 用鄰二氮菲分光光度法測(cè)鐵。已知溶液中用鄰二氮菲分光光度法測(cè)鐵。已知溶液中fe2+的濃度為的濃度為500 g l-1 ，液層厚度為，液層厚度為2cm，在，在508nm處測(cè)得透射比為處測(cè)得透射比為0.645。 計(jì)算：吸光系數(shù)計(jì)算：吸光系數(shù) a、摩爾吸收系數(shù)摩爾吸收系數(shù) (mfe=55.85 g mol-1)解：解：a= - lgt= - lg0.645 = 0.190（三位有效數(shù)字）（三位有效數(shù)字） c = 500 g l-1 =5.0010-4 g l-1 b=2cm11241090. 11000

18、. 52190. 0cmglbcaa1641095.885.551000.5lmolc11461006. 11095. 82190. 0cmmollbca 定量分析時(shí)，通常液層厚定量分析時(shí)，通常液層厚度是相同的，按照比爾定律，度是相同的，按照比爾定律，濃度與吸光度之間的關(guān)系應(yīng)該濃度與吸光度之間的關(guān)系應(yīng)該是一條通過直角坐標(biāo)原點(diǎn)的直是一條通過直角坐標(biāo)原點(diǎn)的直線。但在實(shí)際工作中，往往會(huì)線。但在實(shí)際工作中，往往會(huì)偏離線性而發(fā)生彎曲。若在彎偏離線性而發(fā)生彎曲。若在彎曲部分進(jìn)行定量，將產(chǎn)生較大曲部分進(jìn)行定量，將產(chǎn)生較大的測(cè)定誤差的測(cè)定誤差二二 偏離朗伯一比爾定律的因素偏離朗伯一比爾定律的因素 朗伯一比爾定

19、律只對(duì)朗伯一比爾定律只對(duì)一定波長(zhǎng)的單色光一定波長(zhǎng)的單色光才能成立才能成立，但在實(shí)際工作中，即使質(zhì)量較好的分光光度計(jì)所得，但在實(shí)際工作中，即使質(zhì)量較好的分光光度計(jì)所得的入射光，仍然具有一定波長(zhǎng)范圍的的入射光，仍然具有一定波長(zhǎng)范圍的波帶寬度波帶寬度。在這。在這種情況下，吸光度與濃度并不完全成直線關(guān)系，因而種情況下，吸光度與濃度并不完全成直線關(guān)系，因而導(dǎo)致了對(duì)朗伯一比爾定律的偏離。導(dǎo)致了對(duì)朗伯一比爾定律的偏離。 （一）非單色光所引起的偏離（一）非單色光所引起的偏離 （二）非吸收作用引起的偏離（二）非吸收作用引起的偏離 非吸收作用引起的對(duì)朗伯一比爾定律的偏離，主要有非吸收作用引起的對(duì)朗伯一比爾定律的偏

20、離，主要有散射效應(yīng)和熒光效應(yīng)，一般情況下熒光效應(yīng)對(duì)分光光度法散射效應(yīng)和熒光效應(yīng)，一般情況下熒光效應(yīng)對(duì)分光光度法產(chǎn)生的影響較小。產(chǎn)生的影響較小。 散射效應(yīng)：朗伯一比爾定律散射效應(yīng)：朗伯一比爾定律只適用于十分均勻的吸收只適用于十分均勻的吸收體系。體系。當(dāng)待測(cè)液的體系不是很均勻時(shí)，入射光通過待測(cè)液當(dāng)待測(cè)液的體系不是很均勻時(shí)，入射光通過待測(cè)液后將產(chǎn)生光的散射而損失，導(dǎo)致吸收體系的透過率減小，后將產(chǎn)生光的散射而損失，導(dǎo)致吸收體系的透過率減小，造成實(shí)測(cè)吸光值增加造成實(shí)測(cè)吸光值增加 朗伯朗伯比爾定律是建比爾定律是建立在均勻、非散射的溶液立在均勻、非散射的溶液這個(gè)基礎(chǔ)上的。如果介質(zhì)這個(gè)基礎(chǔ)上的。如果介質(zhì)不均勻

21、，呈膠體、乳濁、不均勻，呈膠體、乳濁、懸浮狀態(tài)，懸浮狀態(tài)，則入射光除了則入射光除了被吸收外，還會(huì)有反射、被吸收外，還會(huì)有反射、散射的損失，散射的損失，因而實(shí)際測(cè)因而實(shí)際測(cè)得的吸光度增大，導(dǎo)致對(duì)得的吸光度增大，導(dǎo)致對(duì)朗伯朗伯比爾定律的偏離比爾定律的偏離熒光效應(yīng)熒光效應(yīng): 當(dāng)入射光通過待測(cè)液，若吸光物質(zhì)分子吸收輻射能當(dāng)入射光通過待測(cè)液，若吸光物質(zhì)分子吸收輻射能后所產(chǎn)生的激發(fā)態(tài)分子以發(fā)射輻射能的方式回到基態(tài)而后所產(chǎn)生的激發(fā)態(tài)分子以發(fā)射輻射能的方式回到基態(tài)而發(fā)射熒光，結(jié)果必然使待測(cè)液的透光率相對(duì)增大，造成發(fā)射熒光，結(jié)果必然使待測(cè)液的透光率相對(duì)增大，造成實(shí)測(cè)吸光值減小。實(shí)測(cè)吸光值減小。 溶質(zhì)的離解、締合

22、、互變異構(gòu)及化學(xué)變化也會(huì)溶質(zhì)的離解、締合、互變異構(gòu)及化學(xué)變化也會(huì)引起偏離。其中有色化合物的離解是偏離朗伯引起偏離。其中有色化合物的離解是偏離朗伯比比爾定律的主要化學(xué)因素。例如，顯色劑爾定律的主要化學(xué)因素。例如，顯色劑kscn與與fe3+形成紅色配合物形成紅色配合物fe(scn)3，存在下列平衡：，存在下列平衡： fe(scn)3 fe3+3scn （三）化學(xué)反應(yīng)引起的偏離（三）化學(xué)反應(yīng)引起的偏離 溶液稀釋時(shí)，上述平衡向右，離解度增大。所以當(dāng)溶液稀釋時(shí)，上述平衡向右，離解度增大。所以當(dāng)溶液體積增大一倍時(shí)，溶液體積增大一倍時(shí)，fe(scn)3的濃度不止降低一半，的濃度不止降低一半，故吸光度降低一半

23、以上，導(dǎo)致偏離朗伯故吸光度降低一半以上，導(dǎo)致偏離朗伯比爾定律。比爾定律。2.3 紫外紫外可見分光光度計(jì)可見分光光度計(jì) uv-vis spectrophotometers 一、基本組成一、基本組成 general process 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. 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，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。命。 可見光區(qū)：可見光區(qū)：作為光源，作為光源，其輻射波長(zhǎng)范圍在其輻射波長(zhǎng)范圍在3202500 nm。 紫外區(qū)：氫、氘燈

24、。發(fā)射紫外區(qū)：氫、氘燈。發(fā)射180375 nm的連續(xù)光譜。的連續(xù)光譜。 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波將光源發(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)。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；色散元件：將復(fù)合光分解成單色光；棱鏡或光柵棱鏡或光柵聚焦裝置：透鏡或凹面反射鏡，將分光后所得單色光聚焦聚焦裝置：透鏡或凹面反射鏡，將分光后所得單色光聚焦至出射狹縫；至出射狹縫； 出

25、射狹縫。出射狹縫。 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。吸收池主要有收池主要有石英池石英池和和玻璃池玻璃池兩種。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.檢測(cè)器檢測(cè)器 利用光電效應(yīng)將透過吸收池的光利用光電效應(yīng)將透過吸收池的光信號(hào)變成可測(cè)的電信號(hào)，常用的有信號(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。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)行儀器自動(dòng)控制和結(jié)果處理檢流計(jì)、數(shù)字顯示、

26、微機(jī)進(jìn)行儀器自動(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 types of spectrometer 1.單光束單光束 簡(jiǎn)單，價(jià)廉，適于在給定波長(zhǎng)處測(cè)量吸光度或透光簡(jiǎn)單，價(jià)廉，適于在給定波長(zhǎng)處測(cè)量吸光度或透光度，一般不能作全波段光譜掃描，要求光源和檢測(cè)器具有度，一般不能作全波段光譜掃描，要求光源和檢測(cè)器具有很高的穩(wěn)定性。很高的穩(wěn)定性。0.575光源單色器吸收池檢測(cè)器顯示 2.雙光束雙光束 自動(dòng)記錄，快速全波段掃描?？上庠床环€(wěn)定、檢自動(dòng)記錄，快速全波段掃描?？上庠床环€(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

27、復(fù)雜，價(jià)格較高。器復(fù)雜，價(jià)格較高。三、儀器的主要性能指標(biāo)三、儀器的主要性能指標(biāo) 1、光度的準(zhǔn)確度光度的準(zhǔn)確度：是指樣品在最大吸收波長(zhǎng)處吸光：是指樣品在最大吸收波長(zhǎng)處吸光度的測(cè)量值與真實(shí)值間的偏差，該偏差越小，說明儀器的度的測(cè)量值與真實(shí)值間的偏差，該偏差越小，說明儀器的準(zhǔn)確度越高。準(zhǔn)確度越高。 國(guó)際上通常采用吸光度的準(zhǔn)確度來表示儀器的光度準(zhǔn)國(guó)際上通常采用吸光度的準(zhǔn)確度來表示儀器的光度準(zhǔn)確度，常用酸性重鉻酸鉀法進(jìn)行檢測(cè)。確度，常用酸性重鉻酸鉀法進(jìn)行檢測(cè)。 2、波長(zhǎng)準(zhǔn)確度波長(zhǎng)準(zhǔn)確度：是指儀器指示器上所指示的波長(zhǎng)與：是指儀器指示器上所指示的波長(zhǎng)與實(shí)際所輸入的波長(zhǎng)值之間的符合程度，常用波長(zhǎng)誤差來表實(shí)際所

28、輸入的波長(zhǎng)值之間的符合程度，常用波長(zhǎng)誤差來表示。示。 波長(zhǎng)準(zhǔn)確度常用稀土玻璃進(jìn)行檢測(cè)。波長(zhǎng)準(zhǔn)確度常用稀土玻璃進(jìn)行檢測(cè)。 3、雜散光：是分光光度法測(cè)量中的主要誤差來源。、雜散光：是分光光度法測(cè)量中的主要誤差來源。 4、分辨率：指儀器對(duì)相鄰兩吸收帶可分辨的最小波長(zhǎng)的、分辨率：指儀器對(duì)相鄰兩吸收帶可分辨的最小波長(zhǎng)的間隔能力。間隔能力。 5、光譜帶寬：是指從單色器射出的單色光最大強(qiáng)度的、光譜帶寬：是指從單色器射出的單色光最大強(qiáng)度的1/2處的譜帶寬度。處的譜帶寬度。 6、基線穩(wěn)定度與平直度：指儀器在不放置樣品時(shí)掃描、基線穩(wěn)定度與平直度：指儀器在不放置樣品時(shí)掃描100%t線和線和0%t線時(shí)讀數(shù)偏離的程度或

29、基線彎曲的程度。線時(shí)讀數(shù)偏離的程度或基線彎曲的程度。2.4 紫外紫外可見分光光度法分析條件的選擇可見分光光度法分析條件的選擇一、溶劑選擇的原則：一、溶劑選擇的原則： 1、不與被測(cè)組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)、不與被測(cè)組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng) 2、所選溶劑在測(cè)定波長(zhǎng)范圍內(nèi)無明顯吸收、所選溶劑在測(cè)定波長(zhǎng)范圍內(nèi)無明顯吸收 3、對(duì)被測(cè)組分有較好的溶解能力、對(duì)被測(cè)組分有較好的溶解能力 4、被測(cè)組分在所選的溶劑中有較好的峰形、被測(cè)組分在所選的溶劑中有較好的峰形二、測(cè)量條件的選擇二、測(cè)量條件的選擇 1、入射波長(zhǎng)的選擇：通常是根據(jù)被測(cè)組分的吸收光譜，、入射波長(zhǎng)的選擇：通常是根據(jù)被測(cè)組分的吸收光譜，的最大吸收波長(zhǎng)為入射波長(zhǎng)。當(dāng)最強(qiáng)

30、的最大吸收波長(zhǎng)為入射波長(zhǎng)。當(dāng)最強(qiáng)吸收峰的峰形比較尖銳時(shí)，往往選用吸收稍低，峰形吸收峰的峰形比較尖銳時(shí)，往往選用吸收稍低，峰形稍平坦的次強(qiáng)峰進(jìn)行測(cè)定。稍平坦的次強(qiáng)峰進(jìn)行測(cè)定。 2、狹縫寬度的選擇：為了選擇合適的狹縫寬度，應(yīng)以、狹縫寬度的選擇：為了選擇合適的狹縫寬度，應(yīng)以減少狹縫寬度時(shí)試樣的吸光度不再增加為準(zhǔn)。一般來減少狹縫寬度時(shí)試樣的吸光度不再增加為準(zhǔn)。一般來說，狹縫寬度大約是試樣吸收峰半寬度的十分之一。說，狹縫寬度大約是試樣吸收峰半寬度的十分之一。 3、吸光度測(cè)量范圍的選擇：、吸光度測(cè)量范圍的選擇： 由朗伯由朗伯-比爾定律可知：比爾定律可知： a=lg1/t=cl 微分后得：微分后得： dlg

31、t=0.4343dt/t= -ldc 或或 0.4343t/t= -lc 代入朗伯代入朗伯-比爾定律有：比爾定律有： c/c=0.4343t/tlgt 要使測(cè)定的相對(duì)誤差要使測(cè)定的相對(duì)誤差c/c最小，最小，求導(dǎo)取極小得出：求導(dǎo)取極小得出： lgt=-0.4343=a 即當(dāng)即當(dāng)a=0.4343時(shí)，吸光度測(cè)量時(shí)，吸光度測(cè)量誤差最小。誤差最小。 4、參比溶液的選擇：參比溶液的選擇： 測(cè)定試樣溶液的吸光度，測(cè)定試樣溶液的吸光度，需先用參比溶液調(diào)節(jié)透光度需先用參比溶液調(diào)節(jié)透光度（吸光度為（吸光度為0）為）為100%，以消除其它成分及吸光池和溶劑等，以消除其它成分及吸光池和溶劑等對(duì)光的反射和吸收帶來的測(cè)定

32、誤差。對(duì)光的反射和吸收帶來的測(cè)定誤差。 參比溶液的選擇視分析體系而定，具體有：參比溶液的選擇視分析體系而定，具體有： （1）溶劑參比溶劑參比 試樣簡(jiǎn)單、試樣簡(jiǎn)單、共存其它成分對(duì)測(cè)定波長(zhǎng)吸共存其它成分對(duì)測(cè)定波長(zhǎng)吸收弱收弱，只考慮消除溶劑與吸收池等因素；，只考慮消除溶劑與吸收池等因素； （2）試樣參比試樣參比 如果如果試樣基體試樣基體溶液在測(cè)定波長(zhǎng)有吸收，溶液在測(cè)定波長(zhǎng)有吸收，而顯色劑不與試樣基體顯色時(shí)，可按與顯色反應(yīng)相同的條而顯色劑不與試樣基體顯色時(shí)，可按與顯色反應(yīng)相同的條件處理試樣，只是不加入顯色劑。件處理試樣，只是不加入顯色劑。 （3）試劑參比試劑參比 如果顯色劑或其它試劑在測(cè)定波長(zhǎng)有如果顯

33、色劑或其它試劑在測(cè)定波長(zhǎng)有吸收，按顯色反應(yīng)相同的條件，不加入試樣，同樣加入試吸收，按顯色反應(yīng)相同的條件，不加入試樣，同樣加入試劑和溶劑作為參比溶液。劑和溶劑作為參比溶液。 （4）平行操作參比平行操作參比 用不含被測(cè)組分的試樣，在相同用不含被測(cè)組分的試樣，在相同的條件下與被測(cè)試樣同時(shí)進(jìn)行處理，由此得到平行操作參的條件下與被測(cè)試樣同時(shí)進(jìn)行處理，由此得到平行操作參比溶液。比溶液。三、反應(yīng)條件的選擇：三、反應(yīng)條件的選擇： 對(duì)多種物質(zhì)進(jìn)行測(cè)定，常利用顯色反應(yīng)將被測(cè)組分轉(zhuǎn)對(duì)多種物質(zhì)進(jìn)行測(cè)定，常利用顯色反應(yīng)將被測(cè)組分轉(zhuǎn)變?yōu)樽優(yōu)?。常見的顯色反應(yīng)有配。常見的顯色反應(yīng)有配位反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)等。位反應(yīng)、氧化還原反

34、應(yīng)等。 顯色劑顯色劑 這種被測(cè)元素在某種試劑的作用下，轉(zhuǎn)變成有色化合物這種被測(cè)元素在某種試劑的作用下，轉(zhuǎn)變成有色化合物的反應(yīng)叫顯色反應(yīng)（的反應(yīng)叫顯色反應(yīng)（color reaction），所加入試劑稱為顯色），所加入試劑稱為顯色劑劑(color reagent)。 （一）、選擇顯色劑的一般原則：（一）、選擇顯色劑的一般原則： 所用的顯色劑僅與被測(cè)組分顯色而與其它共存所用的顯色劑僅與被測(cè)組分顯色而與其它共存組分不顯色，或其它組分干擾少。組分不顯色，或其它組分干擾少。 有色化合物有色化合物，一般，一般應(yīng)有應(yīng)有104105數(shù)量級(jí)。數(shù)量級(jí)。 顯色劑與被測(cè)物質(zhì)的反應(yīng)要定顯色劑與被測(cè)物質(zhì)的反應(yīng)要定量進(jìn)行，生

35、成有色配合物的組成要恒定。量進(jìn)行，生成有色配合物的組成要恒定。v 即要求配合物有較大的穩(wěn)定即要求配合物有較大的穩(wěn)定常數(shù)，有色配合物不易受外界環(huán)境條件的影響，亦不受溶常數(shù)，有色配合物不易受外界環(huán)境條件的影響，亦不受溶液中其它化學(xué)因素的影響。有較好的重現(xiàn)性，結(jié)果才準(zhǔn)確液中其它化學(xué)因素的影響。有較好的重現(xiàn)性，結(jié)果才準(zhǔn)確 v 有色配合物與顯色劑之間的顏色差別要大，這樣有色配合物與顯色劑之間的顏色差別要大，這樣試劑空白小，顯色時(shí)顏色變化才明顯。試劑空白小，顯色時(shí)顏色變化才明顯。 （二）、顯色反應(yīng)條件的選擇（二）、顯色反應(yīng)條件的選擇 許多顯色劑都是有機(jī)弱酸或有機(jī)弱堿，溶液的酸度會(huì)許多顯色劑都是有機(jī)弱酸或有

36、機(jī)弱堿，溶液的酸度會(huì)直接影響顯色劑的解離程度。（例如二甲酚橙）直接影響顯色劑的解離程度。（例如二甲酚橙） 對(duì)某些能形成逐級(jí)配合物的顯色反應(yīng)，產(chǎn)物的組成會(huì)對(duì)某些能形成逐級(jí)配合物的顯色反應(yīng)，產(chǎn)物的組成會(huì)隨介質(zhì)酸度的改變而改變，從而影響溶液的顏色。隨介質(zhì)酸度的改變而改變，從而影響溶液的顏色。 另外，某些金屬離子會(huì)隨著溶液酸度的降低而發(fā)生水另外，某些金屬離子會(huì)隨著溶液酸度的降低而發(fā)生水解，甚至產(chǎn)生沉淀，使穩(wěn)定性較低的有色配合物的解離。解，甚至產(chǎn)生沉淀，使穩(wěn)定性較低的有色配合物的解離。 有些反應(yīng)需要加熱。有些顯色劑或有色配合物在較高溫有些反應(yīng)需要加熱。有些顯色劑或有色配合物在較高溫度下易分解褪色。此外溫

37、度對(duì)光的吸收及顏色深淺也有影響度下易分解褪色。此外溫度對(duì)光的吸收及顏色深淺也有影響，要求標(biāo)準(zhǔn)溶液和被測(cè)溶液在測(cè)定過程中溫度一致。，要求標(biāo)準(zhǔn)溶液和被測(cè)溶液在測(cè)定過程中溫度一致。 顯色反應(yīng)有快慢，有的有色配合物容易褪色，因此不同顯色反應(yīng)有快慢，有的有色配合物容易褪色，因此不同的顯色反應(yīng)需放置不同的時(shí)間，并在一定的時(shí)間范圍內(nèi)進(jìn)行的顯色反應(yīng)需放置不同的時(shí)間，并在一定的時(shí)間范圍內(nèi)進(jìn)行比色測(cè)定。比色測(cè)定。 四、干擾及消除方法四、干擾及消除方法 常用的消除干擾的方法：常用的消除干擾的方法： 1、控制酸度：提高反應(yīng)的選擇性、控制酸度：提高反應(yīng)的選擇性 2、加入掩蔽劑：使其只與干擾離子反應(yīng)生成不、加入掩蔽劑：使

38、其只與干擾離子反應(yīng)生成不干擾測(cè)定的配合物。干擾測(cè)定的配合物。 3、改變干擾離子的價(jià)態(tài)：消除共存組分的干擾、改變干擾離子的價(jià)態(tài)：消除共存組分的干擾 4、改變測(cè)定波長(zhǎng)、改變測(cè)定波長(zhǎng) 5、分離干擾離子、分離干擾離子2.5 測(cè)定方法及其應(yīng)用測(cè)定方法及其應(yīng)用 一、一般定性分析及應(yīng)用一、一般定性分析及應(yīng)用 （一）、有機(jī)化合物的鑒定（一）、有機(jī)化合物的鑒定 先掃描未知化合物的吸收光譜，然后根據(jù)其吸收光譜先掃描未知化合物的吸收光譜，然后根據(jù)其吸收光譜的特征（吸收峰的數(shù)目、形狀、位置、相對(duì)強(qiáng)度）與相同的特征（吸收峰的數(shù)目、形狀、位置、相對(duì)強(qiáng)度）與相同條件下掃描得到的已知純化合物的吸收光譜進(jìn)行比較而定條件下掃描得

39、到的已知純化合物的吸收光譜進(jìn)行比較而定性。性。 （二）、有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)的分析（二）、有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)的分析 先將化合物的紫外先將化合物的紫外可見吸收光譜掃描出來，然后根可見吸收光譜掃描出來，然后根據(jù)其吸收譜帶及最大吸收波長(zhǎng)處吸收值的大小，可推斷出據(jù)其吸收譜帶及最大吸收波長(zhǎng)處吸收值的大小，可推斷出該化合物的主要基團(tuán)及其所在位置。該化合物的主要基團(tuán)及其所在位置。 （三）、化合物純度的檢驗(yàn)（三）、化合物純度的檢驗(yàn) 將純化合物的吸收光譜與含雜質(zhì)化合物的吸收光譜進(jìn)將純化合物的吸收光譜與含雜質(zhì)化合物的吸收光譜進(jìn)行比較，根據(jù)兩者吸收光譜的差異進(jìn)行純度檢驗(yàn)。對(duì)雜質(zhì)行比較，根據(jù)兩者吸收光譜的差異進(jìn)行純度檢驗(yàn)。對(duì)雜

40、質(zhì)檢驗(yàn)的靈敏度取決于化合物與雜質(zhì)間吸收系數(shù)的差異。檢驗(yàn)的靈敏度取決于化合物與雜質(zhì)間吸收系數(shù)的差異。 標(biāo)準(zhǔn)曲線法標(biāo)準(zhǔn)曲線法 其方法是先配制一系列濃度不同的標(biāo)準(zhǔn)溶液，用選其方法是先配制一系列濃度不同的標(biāo)準(zhǔn)溶液，用選定的顯色劑進(jìn)行顯色，在一定波長(zhǎng)下分別測(cè)定它們的吸定的顯色劑進(jìn)行顯色，在一定波長(zhǎng)下分別測(cè)定它們的吸光度光度a。以。以a為縱坐標(biāo)，濃度為縱坐標(biāo)，濃度c為橫坐標(biāo)，繪制為橫坐標(biāo)，繪制a-c曲線，曲線，若符合朗伯若符合朗伯比爾定律，則得到一條比爾定律，則得到一條通過原點(diǎn)通過原點(diǎn)的直線，的直線，稱為標(biāo)準(zhǔn)曲線。稱為標(biāo)準(zhǔn)曲線。然后用完全相同的方法和步驟測(cè)定被測(cè)然后用完全相同的方法和步驟測(cè)定被測(cè)溶液的吸光度，便可從標(biāo)準(zhǔn)曲線上找出對(duì)應(yīng)的被測(cè)溶液溶液的吸光度，便可從標(biāo)準(zhǔn)曲線上找出對(duì)應(yīng)的被測(cè)溶液濃度或含量，這就是標(biāo)準(zhǔn)曲線法。濃度或含量，這就是標(biāo)準(zhǔn)曲線法。 在儀器、方法和條件都固定的情況下，標(biāo)準(zhǔn)曲線可以多在儀器、方法和條件都固定的情況下，標(biāo)準(zhǔn)曲線可以