第二章紫外可見(jiàn)分光光度分析法ppt課件

1、第二章第二章 紫外紫外-可見(jiàn)分可見(jiàn)分光光度分析法光光度分析法第一節(jié)第一節(jié) 根本原理根本原理第二節(jié)第二節(jié) 紫外紫外-可見(jiàn)可見(jiàn)分光光度計(jì)分光光度計(jì)第三節(jié)第三節(jié) 顯色與丈量顯色與丈量條件的選擇條件的選擇第四節(jié)第四節(jié) 分光光度測(cè)分光光度測(cè)定方法定方法ultraviolet visible spectrophotometers第二章第二章 紫外紫外-可見(jiàn)分光光度分析可見(jiàn)分光光度分析法法一、概述一、概述二、紫外可見(jiàn)吸收光譜二、紫外可見(jiàn)吸收光譜三、分子吸收光譜與電三、分子吸收光譜與電子躍遷子躍遷四、光的吸收定律四、光的吸收定律第一節(jié)第一節(jié) 根本原理根本原理一、概述一、概述 基于物質(zhì)光化學(xué)性質(zhì)而建立起來(lái)的分析

2、方法稱之為光化學(xué)分析法。 分為: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，經(jīng)過(guò)丈量物質(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(lái)進(jìn)展分析的方法。 吸收光譜分析吸收光譜分析發(fā)射光譜分析發(fā)射光譜分析分子光譜分析分子光譜分析原子光譜分析原子光譜分析概述概述: 在光譜分析中，根據(jù)物質(zhì)對(duì)光的選擇性吸收而建立起來(lái)在光譜分析中，根據(jù)物質(zhì)對(duì)光的選擇性吸收而建立起來(lái)的分析方法稱為吸光光度法的分析方法稱為吸光光度法, ,主要有主要有: : 紅外吸收光譜：分子振動(dòng)光譜，吸收光波長(zhǎng)范圍紅外吸收光譜：分子振動(dòng)光譜，吸收光波長(zhǎng)范圍2.52.51000 1000 m ,m ,主要用于有機(jī)化合物構(gòu)造鑒

3、定。主要用于有機(jī)化合物構(gòu)造鑒定。 紫外吸收光譜：電子躍遷光譜，吸收光波長(zhǎng)范圍紫外吸收光譜：電子躍遷光譜，吸收光波長(zhǎng)范圍200200400 nm400 nm近紫外區(qū)近紫外區(qū) ，可用于構(gòu)造鑒定和定量分析。，可用于構(gòu)造鑒定和定量分析。 可見(jiàn)吸收光譜：電子躍遷光譜，吸收光波長(zhǎng)范圍可見(jiàn)吸收光譜：電子躍遷光譜，吸收光波長(zhǎng)范圍400400750 nm 750 nm ，主要用于有色物質(zhì)的定量分析。，主要用于有色物質(zhì)的定量分析。 本章主要講授紫外可見(jiàn)吸光光度法。本章主要講授紫外可見(jiàn)吸光光度法。二、紫外可見(jiàn)吸收光譜二、紫外可見(jiàn)吸收光譜 1 1光的根本性質(zhì)光的根本性質(zhì) 光是一種電磁波，具有波粒二象性。光的光是一種電

4、磁波，具有波粒二象性。光的動(dòng)搖性可用波長(zhǎng)動(dòng)搖性可用波長(zhǎng)、頻率、頻率、光速、光速c c、波數(shù)、波數(shù)cm-1cm-1等參數(shù)來(lái)描畫(huà)：等參數(shù)來(lái)描畫(huà)： = 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 -34 J 10 -34 J S S ) ) 光的波長(zhǎng)越短頻率越高，其能量光的波長(zhǎng)越短頻率越高，其能量越大。越大。 白光白光( (太陽(yáng)光太陽(yáng)光) )：由各種單色光組成的：由各種單色光組成的復(fù)合光復(fù)合

5、光 單色光：?jiǎn)尾ㄩL(zhǎng)的光單色光：?jiǎn)尾ㄩL(zhǎng)的光( (由具有一樣能由具有一樣能量的光子組成量的光子組成) ) 可見(jiàn)光區(qū)：可見(jiàn)光區(qū)：400-760 nm400-760 nm 紫外光區(qū)：近紫外區(qū)紫外光區(qū)：近紫外區(qū)200 - 400 nm200 - 400 nm 遠(yuǎn)紫外區(qū)遠(yuǎn)紫外區(qū)10 10 - 200 nm - 200 nm 真空紫外區(qū)真空紫外區(qū) 輻射區(qū)段輻射區(qū)段波長(zhǎng)范圍波長(zhǎng)范圍原子或分子的主要能級(jí)躍遷原子或分子的主要能級(jí)躍遷 射線射線 X射線射線 遠(yuǎn)紫外輻射遠(yuǎn)紫外輻射 紫外輻射紫外輻射 可見(jiàn)光可見(jiàn)光 近紅外輻射近紅外輻射 中紅外輻射中紅外輻射 遠(yuǎn)紅外輻射遠(yuǎn)紅外輻射 微波微波 無(wú)線電波無(wú)線電波 10-30.

6、1 nm 0.110 nm 10200 nm 200400 nm 400760 nm 0.762.5 m 2.550 m 50300 m 0.3mm1 m 11000 m原子核反應(yīng)原子核反應(yīng)原子內(nèi)層電子躍遷原子內(nèi)層電子躍遷分子中原子的中殼層電子能級(jí)躍遷分子中原子的中殼層電子能級(jí)躍遷分子中原子外層價(jià)電子能級(jí)躍遷分子中原子外層價(jià)電子能級(jí)躍遷分子中原子外層價(jià)電子能級(jí)躍遷分子中原子外層價(jià)電子能級(jí)躍遷分子中涉及氫原子的振動(dòng)能級(jí)躍遷分子中涉及氫原子的振動(dòng)能級(jí)躍遷分子中原子的振動(dòng)能級(jí)和分子轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)躍遷分子中原子的振動(dòng)能級(jí)和分子轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)躍遷分子轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)躍遷分子轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)躍遷分子轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)躍遷分子轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)躍遷磁場(chǎng)誘

7、導(dǎo)核自旋能級(jí)躍遷磁場(chǎng)誘導(dǎo)核自旋能級(jí)躍遷電磁波譜分區(qū)表電磁波譜分區(qū)表2. 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M + 熱M + 熒光或磷光 E = E2 - E1 = h 量子化 ；選擇性吸收; 分子構(gòu)造的復(fù)雜性使其對(duì)不同波長(zhǎng)光的吸收程度不同； 用不同波長(zhǎng)的單色光照射，測(cè)吸光度 吸收曲線與最大吸收波長(zhǎng) max；M + h M * 光的互補(bǔ)：藍(lán)光的互補(bǔ)：藍(lán) 黃黃基態(tài)基態(tài) 激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)E1 E E2白色白色620760nm590620nm400430nm560590nm500560nm480500nm430480nm紅紅黃黃綠綠橙橙青青青藍(lán)青藍(lán)紫紫藍(lán)藍(lán)吸收曲線的討論：吸

8、收曲線的討論： 1同一種物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)光的吸光度不同一種物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)光的吸光度不同。吸光度最大處對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)稱為最大吸收波長(zhǎng)同。吸光度最大處對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)稱為最大吸收波長(zhǎng)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)，其吸收曲線外形類似外形類似max不變。而對(duì)于不同物質(zhì)，它們的不變。而對(duì)于不同物質(zhì)，它們的吸收曲線外形和吸收曲線外形和max那么不同。那么不同。 3吸收曲線可以提供物質(zhì)的構(gòu)造信息，并作為物質(zhì)定性分析的根據(jù)吸收曲線可以提供物質(zhì)的構(gòu)造信息，并作為物質(zhì)定性分析的根據(jù)之一。之一。 4不同濃度的同一種物質(zhì)，在某一定波長(zhǎng)下吸光度不同濃度的同一種物質(zhì)，在某一定波長(zhǎng)下吸光度 A 有差別

9、，在有差別，在max處吸光度處吸光度A 的差別最大。此特性可作為物質(zhì)定量分析的根據(jù)。的差別最大。此特性可作為物質(zhì)定量分析的根據(jù)。 5在在max處吸光度隨濃度變化的幅度最大，所以測(cè)定最靈敏。吸收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入射光波長(zhǎng)的重要根據(jù)。曲線是定量分析中選擇入射光波長(zhǎng)的重要根據(jù)。3.3.紫外紫外可見(jiàn)分子吸收光譜與電子躍遷可見(jiàn)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)方式：物質(zhì)分子內(nèi)部三種運(yùn)動(dòng)方式： 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相對(duì)振動(dòng) 3 3分子本身繞其重心的轉(zhuǎn)

10、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)能級(jí)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)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) 三種能級(jí)都是量子化的，且各自具有相應(yīng)的能量三種能級(jí)都是量子化的，且各自具有相應(yīng)的能量 分子的內(nèi)能：電子能量分子的內(nèi)能：電子能量Ee Ee 、振動(dòng)能量、振動(dòng)能量Ev Ev 、轉(zhuǎn)動(dòng)能量、轉(zhuǎn)動(dòng)能量ErEr 即即 E EEe+Ev+ErEe+Ev+Er evr evr 能級(jí)躍遷能級(jí)躍遷 紫外紫外- -可見(jiàn)光譜屬于電子可見(jiàn)光譜屬于電子躍遷光譜。躍遷光譜。 電子能級(jí)間躍遷的同時(shí)電子能級(jí)間躍遷的同時(shí)總伴隨有振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)間總伴隨有振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)間的躍遷。即電子光譜中總包的躍遷。即電

11、子光譜中總包含有振動(dòng)能級(jí)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)間含有振動(dòng)能級(jí)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)間躍遷產(chǎn)生的假設(shè)干譜線而呈躍遷產(chǎn)生的假設(shè)干譜線而呈現(xiàn)寬譜帶?，F(xiàn)寬譜帶。討論：討論：11 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ErEr：0.0050.0050.050eV0.050eV，躍遷，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；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；12 2振動(dòng)能級(jí)的能量差振動(dòng)能級(jí)的能量差EvEv約為：約為：0.050.05eVeV，躍遷產(chǎn)，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；生的吸收光譜位于紅外區(qū)，紅外光譜或分子振動(dòng)光譜；13 3電子能級(jí)的能量差電子能級(jí)的能量差EeE

12、e較大較大1 120eV20eV。電子躍遷產(chǎn)。電子躍遷產(chǎn)生的吸收光譜在紫外生的吸收光譜在紫外可見(jiàn)光區(qū)，紫外可見(jiàn)光區(qū)，紫外可見(jiàn)光譜或分子的可見(jiàn)光譜或分子的電子光譜電子光譜討論：討論：1 4吸收光譜的波長(zhǎng)分布是由產(chǎn)生譜帶的躍遷能級(jí)間的能量差所決議，反映了分子內(nèi)部能級(jí)分布情況，是物質(zhì)定性的根據(jù)。1 5吸收譜帶強(qiáng)度與分子偶極矩變化、躍遷幾率有關(guān)，也提供分子構(gòu)造的信息。通常將在最大吸收波優(yōu)點(diǎn)測(cè)得的摩爾吸光系數(shù)max也作為定性的根據(jù)。不同物質(zhì)的max有時(shí)能夠一樣，但max不一定一樣；1 6吸收譜帶強(qiáng)度與該物質(zhì)分子吸收的光子數(shù)成正比，定量分析的根據(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紫外紫

13、外可見(jiàn)吸收光譜可見(jiàn)吸收光譜 有機(jī)化合物的紫外有機(jī)化合物的紫外可見(jiàn)吸收光譜，是可見(jiàn)吸收光譜，是其分子中外層價(jià)電子躍遷的結(jié)果三種：其分子中外層價(jià)電子躍遷的結(jié)果三種：電子、電子、電子、電子、n n電子。電子。 分子軌道實(shí)際：一個(gè)成分子軌道實(shí)際：一個(gè)成鍵軌道必定有一個(gè)相應(yīng)的反鍵軌道必定有一個(gè)相應(yīng)的反鍵軌道。通常外層電子均處鍵軌道。通常外層電子均處于分子軌道的基態(tài)，即成鍵于分子軌道的基態(tài)，即成鍵軌道或非鍵軌道上。軌道或非鍵軌道上。 外層電子吸收紫外或可見(jiàn)輻射后，就從基態(tài)向激發(fā)態(tài)外層電子吸收紫外或可見(jiàn)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

14、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，電子只需吸收遠(yuǎn)紫外光的能量才干發(fā)生躍遷。飽和烷烴的分子吸收光譜出如今遠(yuǎn)紫外區(qū)(吸收波長(zhǎng)200nm200nm。這類躍遷在躍遷選律。這類躍遷在躍遷選律上屬于禁阻躍遷，摩爾吸光系數(shù)普通為上屬于禁阻躍遷，摩爾吸光系數(shù)普通為1010100 100 Lmol-1 cm-1Lmol-1 cm-1，吸收譜帶強(qiáng)度較弱。分子中孤對(duì)電子和，吸收譜帶強(qiáng)度較弱。分子中孤對(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 躍遷。丙酮躍遷。丙酮n n 躍遷的躍遷的為為275nm max275nm max為為22 Lmol-1 cm -122 Lmol-1 cm

15、-1溶劑環(huán)己烷溶劑環(huán)己烷) )。生色團(tuán)與助色團(tuán)生色團(tuán)與助色團(tuán)生色團(tuán)：生色團(tuán)： 最有用的紫外最有用的紫外可見(jiàn)光譜是由可見(jiàn)光譜是由和和nn躍遷產(chǎn)躍遷產(chǎn)生的。這兩種躍遷均要求有機(jī)物分子中含有不飽和基團(tuán)。這生的。這兩種躍遷均要求有機(jī)物分子中含有不飽和基團(tuán)。這類含有類含有鍵的不飽和基團(tuán)稱為生色團(tuán)。簡(jiǎn)單的生色團(tuán)由雙鍵鍵的不飽和基團(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、亞硝基、偶氮基或叁鍵體系組成，如乙烯基、羰基、亞硝基、偶氮基NNNN、乙炔基、腈基、乙炔基、腈基CNCN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、N

16、HRNHR、XX等等) )，它們本身沒(méi)有生色功能，它們本身沒(méi)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)相連時(shí)，就會(huì)發(fā)生nn共軛作用，加強(qiáng)共軛作用，加強(qiáng)生色團(tuán)的生色才干生色團(tuán)的生色才干( (吸收波長(zhǎng)向長(zhǎng)波方向挪動(dòng)，且吸收強(qiáng)度添吸收波長(zhǎng)向長(zhǎng)波方向挪動(dòng)，且吸收強(qiáng)度添加加) )，這樣的基團(tuán)稱為助色團(tuán)。，這樣的基團(tuán)稱為助色團(tuán)。紅移與藍(lán)移紅移與藍(lán)移 有機(jī)化合物的吸收譜帶經(jīng)常因引入取代基或改動(dòng)溶劑使最大吸收波長(zhǎng)max和吸收強(qiáng)度發(fā)生變化: max向長(zhǎng)波方向挪動(dòng)稱為紅移，向短波方向挪動(dòng)稱為藍(lán)移 (或紫移)。吸收強(qiáng)度即摩爾吸光系數(shù)增大或減

17、小的景象分別稱為增色效應(yīng)或減色效應(yīng)，如下圖。四、光的吸收定律四、光的吸收定律 1.朗伯比耳定律 布格(Bouguer)和朗伯(Lambert)先后于1729年和1760年闡明了光的吸收程度和吸收層厚度的關(guān)系。Ab 1852年比耳(Beer)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。A 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lcEAcm%11%11cmE%11cmE AlgI0/It)= b c 式中A：吸光度；描畫(huà)溶液對(duì)光的吸收程度； b：液層厚度(光程長(zhǎng)度)，通常以cm為單位； c

18、：溶液的摩爾濃度，單位molL； ：摩爾吸光系數(shù)，單位Lmolcm； 或: c：溶液的濃度，單位g100mL ：吸光系數(shù)，單位100mLgcm 與的關(guān)系為： M為摩爾質(zhì)量 %1110cmEM透光度透光度( (透光率透光率)T)T透過(guò)度透過(guò)度T : 描畫(huà)入射光透過(guò)溶液的程度描畫(huà)入射光透過(guò)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 朗伯比耳定律是吸光光度法的實(shí)際根底和定量測(cè)定的根據(jù)。運(yùn)用于各種光度法的吸收丈量； 摩爾吸光系數(shù)在數(shù)值上等于濃度為1 mol/L、液層厚度為1cm時(shí)該溶液在某一波長(zhǎng)下的吸光度； 吸光系數(shù) 相當(dāng)于濃度為1 g/100m

19、L、液層厚度為1cm時(shí)該溶液在某一波長(zhǎng)下的吸光度。%11cmE2.2.摩爾吸光系數(shù)摩爾吸光系數(shù)的討論的討論 1吸收物質(zhì)在一定波長(zhǎng)和溶劑條件下的特征常數(shù)； 2不隨濃度c和光程長(zhǎng)度b的改動(dòng)而改動(dòng)。在溫度和波長(zhǎng)等條件一定時(shí)，僅與吸收物質(zhì)本身的性質(zhì)有關(guān)，與待測(cè)物濃度無(wú)關(guān)； 3可作為定性鑒定的參數(shù)； 4同一吸收物質(zhì)在不同波長(zhǎng)下的值是不同的。在最大吸收波長(zhǎng)max處的摩爾吸光系數(shù)，常以max表示。max闡明了該吸收物質(zhì)最大限制的吸光才干，也反映了光度法測(cè)定該物質(zhì)能夠到達(dá)的最大靈敏度。 摩爾吸光系數(shù)摩爾吸光系數(shù)的討論的討論5 5maxmax越大闡明該物質(zhì)的吸光才干越強(qiáng)，用光度法測(cè)越大闡明該物質(zhì)的吸光才干越強(qiáng)，

20、用光度法測(cè)定該物質(zhì)的靈敏度越高。定該物質(zhì)的靈敏度越高。105105：超高靈敏；：超高靈敏； =(6 =(61010104 104 ：高靈敏；：高靈敏； 2 2104 104 ：不靈敏。：不靈敏。6 6在數(shù)值上等于濃度為在數(shù)值上等于濃度為1mol/L1mol/L、液層厚度為、液層厚度為1cm1cm時(shí)該時(shí)該溶液在某一波長(zhǎng)下的吸光度。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緣由比耳定律的緣由 規(guī)范曲線法測(cè)定未知溶液的濃度時(shí)，發(fā)現(xiàn)：規(guī)范曲線常發(fā)生彎曲尤其當(dāng)溶液濃度較高時(shí)，這種景象稱為對(duì)朗伯比耳定律的偏離。 引起這種偏離的要素兩大類： 1物理性要素，即儀器的非理想引起的； 2化學(xué)性要

21、素。1物理性要素物理性要素 難以獲得真正的純單色光。難以獲得真正的純單色光。 朗朗比耳定律的前提條件之一是入射光為單色光。比耳定律的前提條件之一是入射光為單色光。 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)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)致對(duì)朗伯致對(duì)朗伯比耳定律的正或負(fù)偏離。比耳定律的正或負(fù)偏離。 非單色光、雜散光、非平行入射非單色光、雜散光、非平行入射光都會(huì)引起對(duì)朗伯光都會(huì)引起對(duì)朗伯比耳定律的偏離，比耳定律的偏離，最主要的是非單色光作為入射光引起最主要的是非單色光作為入射光引起的偏離。的偏離。 (2) (2) 化學(xué)性要素化學(xué)性要素 朗比耳定律的假定：一切的吸光質(zhì)點(diǎn)之間不

22、發(fā)生相互作用；假定只需在稀溶液(c10 2 mol/L 時(shí)，吸光質(zhì)點(diǎn)間能夠發(fā)生締合等相互作用，直接影響了對(duì)光的吸收。 故：朗伯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)、配合物的構(gòu)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。 例： 鉻酸鹽或重鉻酸鹽溶液中存在以下平衡： CrO42- 2H = Cr2O72- H2O 溶液中CrO42-、 Cr2O72-的顏色不同，吸光性質(zhì)也不一樣。故此時(shí)溶液pH 對(duì)測(cè)定有重要影響。(3)偏離比爾定律的其他要素偏離比爾定律的其他要素 1. 待測(cè)組分的濃度過(guò)高待測(cè)組分的濃度過(guò)高 2. 譜帶寬度過(guò)大譜帶寬度過(guò)大 3. pH值的影響值的影響

23、4. 雜質(zhì)的影響雜質(zhì)的影響 5. 光散射的影響光散射的影響第二章第二章 紫外紫外可見(jiàn)分可見(jiàn)分光光度法光光度法一、根本組成一、根本組成二、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(jiàn)分光可見(jiàn)分光光度計(jì)光度計(jì)儀器儀器 可見(jiàn)分光光度計(jì)儀器儀器 紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)一、根本組成一、根本組成光源單色器樣品室檢測(cè)器顯示1. 1. 光源光源 在整個(gè)紫外光區(qū)或可見(jiàn)光譜區(qū)可以發(fā)射延續(xù)光在整個(gè)紫外光區(qū)或可見(jiàn)光譜區(qū)可以發(fā)射延續(xù)光譜，具有足夠的輻射強(qiáng)度、較好的穩(wěn)定性、較長(zhǎng)的譜，具有足夠的輻射強(qiáng)度、較好的穩(wěn)定性、較長(zhǎng)的運(yùn)用壽命。運(yùn)用壽命。 可見(jiàn)光區(qū)：鎢燈作為光源，其輻射波長(zhǎng)范圍在3202500 nm。

24、 紫外區(qū)：氫、氘燈。發(fā)射185400 nm的延續(xù)光譜。 2.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； 準(zhǔn)光安裝：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； 聚焦安裝：透鏡或凹面反射鏡，將分光后所得單色光聚焦至出射狹縫； 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。在紫外區(qū)須采用石英池，可見(jiàn)區(qū)普通用玻璃池。4. 檢測(cè)器 利用光電效應(yīng)將透過(guò)吸收池的光信號(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。5. 5.

25、 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)檢流計(jì)、數(shù)字顯示、微機(jī)進(jìn)展儀器自動(dòng)控制和結(jié)果處置進(jìn)展儀器自動(dòng)控制和結(jié)果處置二、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，適于在給定波優(yōu)點(diǎn)丈量吸簡(jiǎn)單，價(jià)廉，適于在給定波優(yōu)點(diǎn)丈量吸光度或透光度，普通不能作全波段光譜掃描，要光度或透光度，普通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。求光源和檢測(cè)器具有很高的穩(wěn)定性。2.2.雙光束雙光束 自動(dòng)記錄，快速全自動(dòng)記錄，快速全波段掃描?？上獠ǘ螔呙琛？上庠床环€(wěn)定、檢測(cè)器靈源不穩(wěn)定、檢測(cè)器靈敏度變化等要素的影敏度變化等要素的影響，特別適宜于構(gòu)造響，特別適

26、宜于構(gòu)造分析。儀器復(fù)雜，價(jià)分析。儀器復(fù)雜，價(jià)錢(qián)較高。錢(qián)較高。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) 快束交替經(jīng)過(guò)同快束交替經(jīng)過(guò)同一吸收池而后到達(dá)檢測(cè)器。產(chǎn)生交流信號(hào)。無(wú)需參比池。一吸收池而后到達(dá)檢測(cè)器。產(chǎn)生交流信號(hào)。無(wú)需參比池。=1=12nm2nm。兩波長(zhǎng)同時(shí)掃描即可獲得導(dǎo)數(shù)光譜。兩波長(zhǎng)同時(shí)掃描即可獲得導(dǎo)數(shù)光譜。第二章第二章 紫外紫外-可見(jiàn)分光可見(jiàn)分光光度法光度法一、顯色反響的選擇一、顯色反響的選擇二、顯色反響條件的選擇二、顯色反響條件的選擇三、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、

27、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) 顯色與丈量條件顯色與丈量條件的選擇的選擇一、顯色反響的選擇一、顯色反響的選擇1.1.選擇顯色反響時(shí)，應(yīng)思索的要素選擇顯色反響時(shí)，應(yīng)思索的要素 靈敏度高、選擇性高、生成物穩(wěn)定、顯靈敏度高、選擇性高、生成物穩(wěn)定、顯色劑在測(cè)定波優(yōu)點(diǎn)無(wú)明顯吸收，兩種有色物色劑在測(cè)定波優(yōu)點(diǎn)無(wú)明顯吸收，兩種有色物最大吸收波長(zhǎng)之差：最大吸收波長(zhǎng)之差：“對(duì)比度，要求對(duì)比度，要求 60nm 60nm。2.2.配位顯色反響配位顯色反響 當(dāng)金屬離子與有機(jī)顯色劑構(gòu)成配合當(dāng)金屬離子與有機(jī)顯色劑構(gòu)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)物時(shí)，通常會(huì)發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移躍遷，產(chǎn)生很強(qiáng)

28、的紫外的紫外可見(jiàn)吸收光譜?？梢?jiàn)吸收光譜。3.3.氧化復(fù)原顯色反響氧化復(fù)原顯色反響 某些元素的氧化態(tài)，如Mn、Cr在紫外或可見(jiàn)光區(qū)能劇烈吸收，可利用氧化復(fù)原反響對(duì)待測(cè)離子進(jìn)展顯色后測(cè)定。 例如：鋼中微量錳的測(cè)定，Mn2不能直接進(jìn)展光度測(cè)定 2 Mn2 5 S2O82-8 H2O =2 MnO4 + 10 SO42- 16H+ 將Mn2 氧化成紫紅色的MnO4后，在525 nm處進(jìn)展測(cè)定。4.4.顯色劑顯色劑 無(wú)機(jī)顯色劑：硫氰酸鹽、鉬酸銨、過(guò)氧化氫等幾種。無(wú)機(jī)顯色劑：硫氰酸鹽、鉬酸銨、過(guò)氧化氫等幾種。 有機(jī)顯色劑：種類繁多有機(jī)顯色劑：種類繁多 偶氮類顯色劑：本身是有色物質(zhì)，生成配合物后，顏偶氮類顯

29、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)定、顯色反響靈敏度高、選色發(fā)生明顯變化；具有性質(zhì)穩(wěn)定、顯色反響靈敏度高、選擇性好、對(duì)比度大等優(yōu)點(diǎn)，運(yùn)用最廣泛。偶氮胂擇性好、對(duì)比度大等優(yōu)點(diǎn)，運(yùn)用最廣泛。偶氮胂、PARPAR等。等。 三苯甲烷類：鉻天青三苯甲烷類：鉻天青S S、二甲酚橙等、二甲酚橙等二、顯色反響條件的選擇二、顯色反響條件的選擇1.1.顯色劑用量顯色劑用量 吸光度吸光度A A與顯色劑用與顯色劑用量量CRCR的關(guān)系會(huì)出現(xiàn)如下圖的關(guān)系會(huì)出現(xiàn)如下圖的幾種情況。選擇曲線變的幾種情況。選擇曲線變化平坦處。化平坦處。2.2.反響體系的酸度反響體系的酸度 在一樣實(shí)驗(yàn)條件下，分別測(cè)定

30、不同在一樣實(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。選擇曲線中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)的吸光度較大且恒定的平坦區(qū)所對(duì)應(yīng)的pHpH范范圍。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 普通盡量采用水相測(cè)定，普通盡量采用水相測(cè)定，三、共存離子干擾的消除三、共存離子干擾的消除1.1.參與掩蔽劑參與掩蔽劑 選擇掩蔽劑的原那么是：掩蔽劑不與待測(cè)組分選擇掩蔽劑的原那么是：掩蔽劑不與待測(cè)組分反響；掩蔽劑本身及掩蔽劑與干擾組分的反響產(chǎn)物反響；掩蔽劑本身及掩蔽劑與干擾組分的反響產(chǎn)物不干擾待測(cè)組分的測(cè)定。不干擾待測(cè)組分的測(cè)定。

31、 例：測(cè)定例：測(cè)定Ti4Ti4，可參與，可參與H3PO4H3PO4掩蔽劑使掩蔽劑使Fe3+(Fe3+(黃色黃色) )成為成為Fe(POFe(PO)23-()23-(無(wú)色無(wú)色) )，消除消除Fe3+Fe3+的干擾；又如用鉻天菁的干擾；又如用鉻天菁S S光度法測(cè)定光度法測(cè)定Al3+Al3+時(shí)，參與抗壞血酸作掩蔽劑將時(shí)，參與抗壞血酸作掩蔽劑將Fe3+Fe3+復(fù)原為復(fù)原為Fe2+Fe2+，消，消除除Fe3+Fe3+的干擾。的干擾。2.2.選擇適當(dāng)?shù)娘@色反響條件選擇適當(dāng)?shù)娘@色反響條件3.3.分別干擾離子分別干擾離子四、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) 普通應(yīng)該

32、選擇普通應(yīng)該選擇maxmax為入射光波長(zhǎng)。為入射光波長(zhǎng)。 假設(shè)假設(shè)maxmax處有共存組分干擾時(shí)，那么應(yīng)思索處有共存組分干擾時(shí)，那么應(yīng)思索選擇靈敏度稍低但能防止干擾的入射光波長(zhǎng)。選擇靈敏度稍低但能防止干擾的入射光波長(zhǎng)。 2.選擇適宜的參比溶液 為什么需求運(yùn)用參比溶液？為什么需求運(yùn)用參比溶液？ 測(cè)得的的吸光度真正反映待測(cè)溶液吸光強(qiáng)度。測(cè)得的的吸光度真正反映待測(cè)溶液吸光強(qiáng)度。 參比溶液的選擇普通遵照以下原那么：參比溶液的選擇普通遵照以下原那么： 假設(shè)僅待測(cè)組分與顯色劑反響產(chǎn)物在測(cè)定波優(yōu)點(diǎn)有吸假設(shè)僅待測(cè)組分與顯色劑反響產(chǎn)物在測(cè)定波優(yōu)點(diǎn)有吸收，其它所加試劑均無(wú)吸收，用純?nèi)軇┧?，其它所加試劑均無(wú)吸收，

33、用純?nèi)軇┧? )作參比溶液；作參比溶液； 假設(shè)顯色劑或其它所加試劑在測(cè)定波優(yōu)點(diǎn)略有吸收，假設(shè)顯色劑或其它所加試劑在測(cè)定波優(yōu)點(diǎn)略有吸收，而試液本身無(wú)吸收，用而試液本身無(wú)吸收，用“試劑空白試劑空白( (不加試樣溶液不加試樣溶液) )作參比作參比溶液；溶液；參比溶液的選擇普通遵照以下原那么：參比溶液的選擇普通遵照以下原那么： 假設(shè)待測(cè)試液在測(cè)定波優(yōu)點(diǎn)有吸收，而顯色劑等無(wú)吸假設(shè)待測(cè)試液在測(cè)定波優(yōu)點(diǎn)有吸收，而顯色劑等無(wú)吸收，那么可用收，那么可用“試樣空白試樣空白( (不加顯色劑不加顯色劑) )作參比溶液；作參比溶液； 假設(shè)顯色劑、試液中其它組分在丈量波優(yōu)點(diǎn)有吸收，假設(shè)顯色劑、試液中其它組分在丈量波優(yōu)點(diǎn)有

34、吸收，那么可在試液中參與適當(dāng)掩蔽劑將待測(cè)組分掩蔽后再加顯色那么可在試液中參與適當(dāng)掩蔽劑將待測(cè)組分掩蔽后再加顯色劑，作為參比溶液。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： lgT=bclgT=bc微分：微分：dlgTdlgT0.434dlnT = - 0.434T -1 dT =b dc0.434dlnT = - 0.434T -1 dT =b dc兩式相除得：兩式相除得： dc/c = dc/c = 0.434 / TlgT 0.434 / TlgT dT dT 以有限值表示可得：以

35、有限值表示可得： c/c = c/c =0.434/TlgT0.434/TlgTT T 濃度丈量值的相對(duì)誤差濃度丈量值的相對(duì)誤差c/cc/c不僅與儀器的透不僅與儀器的透光度誤差光度誤差T T 有關(guān)，而且與其透光度讀數(shù)有關(guān)，而且與其透光度讀數(shù)T T 的值也有關(guān)。的值也有關(guān)。 能否存在最正確讀數(shù)范圍？何值時(shí)誤差最?。磕芊翊嬖谧钫_讀數(shù)范圍？何值時(shí)誤差最小？ 最正確讀數(shù)范圍與最正確值最正確讀數(shù)范圍與最正確值 設(shè)：設(shè)：T =1%T =1%，那么可繪出溶液濃，那么可繪出溶液濃度相對(duì)誤差度相對(duì)誤差c/cc/c與其透光度與其透光度T T 的關(guān)系的關(guān)系曲線。如下圖：曲線。如下圖： 當(dāng)：當(dāng)：T =1%T =1%

36、，T T 在在20%20%65%65%之間時(shí)，濃度相對(duì)誤差較小，最正確之間時(shí)，濃度相對(duì)誤差較小，最正確讀數(shù)范圍。讀數(shù)范圍。 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Tmin為：為： Tmin36.8%, Amin0.434 用儀器測(cè)定時(shí)應(yīng)盡量使溶液透光度值在用儀器測(cè)定時(shí)應(yīng)盡量使溶液透光度值在T %=20T %=2065% (65% (吸光度吸光度 A =0.70 A =0.700.20)0.20)。第二章第二章 紫外紫外- -可見(jiàn)可見(jiàn)分光光度法分光光度法一、普通分光光度法一、普通分光光度法二、示差分光光度法二、示差分光光度法三、雙波長(zhǎng)分光光度法三、雙波長(zhǎng)分光光度法四、導(dǎo)數(shù)分光光度法四、導(dǎo)數(shù)分光光度法第四節(jié)第四節(jié) 分光光度測(cè)定方法分光光度測(cè)定方法一、普通分光光度法一、普通分光光度法1.1.單組分的測(cè)定單組分的測(cè)定 通常采用通常采用 A-C A-C 規(guī)范曲線法定規(guī)范曲線法定量測(cè)定。量測(cè)定。2.2.多組分的同時(shí)測(cè)定多組分的同時(shí)測(cè)定 假設(shè)各組分的吸收曲線互不假設(shè)各組分的吸收曲線互不重疊