紫外可見光度分析相關(guān)材料課件

第二部分

紫外-可見分光光度法

(UltravioletandVisibleSpectrophotometry,UV-Vis)利用被測(cè)物質(zhì)的分子對(duì)紫外-可見光選擇性吸收的特性而建立起來的方法。2.1紫外-可見吸收光譜2.2吸收光譜的測(cè)量-----Lambert-Beer定律2.3紫外-可見光度計(jì)儀器結(jié)構(gòu)2.4分析條件選擇2.5UV-Vis分光光度法的應(yīng)用2.6納氏試劑比色法測(cè)水中氨氮紫外--可見光在電磁波譜中的位置電磁輻射本質(zhì)是一樣的，區(qū)別在于頻率不一樣。

按波長不同排列起來就形成電磁波譜。

高能輻射區(qū)γ射線能量最高，來源于核能級(jí)躍遷χ射線來自內(nèi)層電子能級(jí)的躍遷光學(xué)光譜區(qū)紫外光來自原子和分子外層電子能級(jí)的躍遷可見光紅外光來自分子振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的躍遷波譜區(qū)微波來自分子轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)及電子自旋能級(jí)躍遷無線電波來自原子核自旋能級(jí)的躍遷(10-3~10nm)(10nm~10μm)(0.1cm~1000m)電磁波譜：γ射線→X射線→紫外光→可見光→紅外光→微波→無線波10-20.1nm10nm102nm103nm0.1cm100cm1cm103m|||||||波長

短長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。一．分子吸收光譜的產(chǎn)生即：E分子=E電子+E振動(dòng)+E轉(zhuǎn)動(dòng)分子中的這三種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)都對(duì)應(yīng)有一定的能級(jí)。即在分子中存在著電子能級(jí)、振動(dòng)能級(jí)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)。這三種能級(jí)都是量子化的。其中電子能級(jí)的間距最大（每個(gè)能級(jí)間的能量差叫間距或能級(jí)差），振動(dòng)能級(jí)次之，轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的間距最小。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)由于組成分子能量的幾部分都具有一定的能級(jí)，所以分子也具有一定的能級(jí)，如圖是雙原子分子的能級(jí)圖：由圖可見，在每一個(gè)電子能級(jí)上有許多間距較小的振動(dòng)能級(jí)，在每一個(gè)振動(dòng)能級(jí)上又有許多間距更小的轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)。由于這個(gè)原因，處在同一電子能級(jí)的分子，可能因振動(dòng)能量不同而處于不同的能級(jí)上。同理，處于同一電子能級(jí)和同一振動(dòng)能級(jí)上的分子，由于轉(zhuǎn)動(dòng)能量不同而處于不同的能級(jí)上。當(dāng)用光照射分子時(shí)，分子就要選擇性的吸收某些波長（頻率）的光而由較低的能級(jí)E躍遷到較高能級(jí)E‘上，所吸收的光的能量就等于兩能級(jí)的能量之差：△E=E’－E其光的頻率為：γ=△E/h或光的波長為：λ=hc/△E其中Ee最大：1-20eV;Ev次之：0.05-1eV;Er最?。?.05eV可見，電子能級(jí)間隔比振動(dòng)能級(jí)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)間隔大1-2個(gè)數(shù)量級(jí)，在發(fā)生電子能級(jí)躍遷時(shí)，伴有振-轉(zhuǎn)能級(jí)的躍遷，形成所謂的帶狀光譜。由于分子選擇性的吸收了某些波長的光，所以這些光的能量就會(huì)降低，將這些波長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。過程：運(yùn)動(dòng)的分子外層電子--------吸收外來輻射------產(chǎn)生電子能級(jí)躍遷-----分子吸收譜。二、分子吸收光譜類型

遠(yuǎn)紅外光譜、紅外光譜及紫外-可見光譜三類。分子的轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)躍遷，需吸收波長為遠(yuǎn)紅外光，因此，形成的光譜稱為轉(zhuǎn)動(dòng)光譜或遠(yuǎn)紅外光譜。分子的振動(dòng)能級(jí)差一般需吸收紅外光才能產(chǎn)生躍遷。在分子振動(dòng)時(shí)同時(shí)有分子的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。這樣，分子振動(dòng)產(chǎn)生的吸收光譜中，包括轉(zhuǎn)動(dòng)光譜，故常稱為振-轉(zhuǎn)光譜。由于它吸收的能量處于紅外光區(qū)，故又稱紅外光譜。電子的躍遷吸收光的波長主要在真空紫外到可見光區(qū)，對(duì)應(yīng)形成的光譜，稱為電子光譜或紫外-可見吸收光譜。三．有機(jī)化合物的紫外—可見吸收光譜（一）、躍遷類型主要有σ→σ*、n→σ*、n→π*、π→π*

*

n*

n***nσ→σ*

躍遷主要發(fā)生在真空紫外區(qū)。b.π→π*

躍遷吸收的波長較長，孤立的π→π*躍遷一般在200nm左右C、n→π*

躍遷一般在近紫外區(qū)（200~400nm），吸光強(qiáng)度較小，n→σ*

躍遷吸收波長仍然在150~250nm范圍，因此在紫外區(qū)不易觀察到這類躍遷。在以上幾種躍遷中，只有-*和n-*兩種躍遷的能量小，相應(yīng)波長出現(xiàn)在近紫外區(qū)甚至可見光區(qū)，且對(duì)光的吸收強(qiáng)烈，是研究的重點(diǎn)。（二）、常用術(shù)語1.生色團(tuán):有機(jī)物中含有n→π*或π→π*躍遷的基團(tuán)；2.助色團(tuán):助色團(tuán)是指帶有非鍵電子對(duì)的基團(tuán)；可使生色團(tuán)吸收峰向長波方向移動(dòng)并提高吸收強(qiáng)度的一些官能團(tuán)，常見助色團(tuán)助色順序?yàn)椋?F<-CH3<-Br<-OH<-OCH3<-NH2<-NHCH3<-NH(CH3)2<-NHC6H5<-O-3，紅移與藍(lán)移（紫移）某些有機(jī)化合物經(jīng)取代反應(yīng)引入含有未共享電子對(duì)的基團(tuán)之后，吸收峰的波長將向長波方向移動(dòng)，這種效應(yīng)稱為紅移效應(yīng)。在某些生色團(tuán)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(huì)向短波方向移動(dòng)，這種效應(yīng)稱為藍(lán)移（紫移）效應(yīng)。如-R，-OCOR，四．溶劑對(duì)紫外、可見吸收光譜的影響改變?nèi)軇┑臉O性，會(huì)引起吸收帶形狀的變化。改變?nèi)軇┑臉O性，還會(huì)使吸收帶的最大吸收波長發(fā)生變化。下表為溶劑對(duì)一種丙酮紫外吸收光譜的影響。

正己烷CHCl3CH3OHH2O

*230238237243n

*

329315309305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同。在進(jìn)行紫外光譜法分析時(shí)，必須正確選擇溶劑。五．吸收曲線（吸收光譜）及最大吸收波長1．吸收曲線：每一種物質(zhì)對(duì)不同波長光的吸收程度是不同的。如果讓各種不同波長的光分別通過被測(cè)物質(zhì)，分別測(cè)定物質(zhì)對(duì)不同波長光的吸收程度。以波長為橫坐標(biāo)，吸收程度為縱坐標(biāo)作圖所得曲線。例：丙酮

max=279nm(=15)

nm300400500600700/nm350525545Cr2O72-MnO4-1.00.80.60.40.2Absorbance350Cr2O72-、MnO4-的吸收光譜-胡羅卜素咖啡因阿斯匹林丙酮幾種有機(jī)化合物的分子吸收光譜圖。2、吸收峰和最大吸收波長max吸收曲線表明了某種物質(zhì)對(duì)不同波長光的吸收能力分布。曲線上的各個(gè)峰叫吸收峰。峰越高，表示物質(zhì)對(duì)相應(yīng)波長的光的吸收程度越大。其中最高的那個(gè)峰叫最大吸收峰，它的最高點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的波長叫最大吸收波長，用λmax表示。

3．物質(zhì)的吸收曲線和最大吸收波長的特點(diǎn)：

1）不同的物質(zhì)，吸收曲線的形狀不同，最大吸收波長不同。2）對(duì)同一物質(zhì)，其濃度不同時(shí)，吸收曲線形狀和最大吸收波長不變，只是吸收程度要發(fā)生變化，表現(xiàn)在曲線上就是曲線的高低發(fā)生變化。六．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：在可見光范圍內(nèi)，不同波長的光的顏色是不同的。平常所見的白光（日光、白熾燈光等）是一種復(fù)合光，它是由各種顏色的光按一定比例混合而得的。利用棱鏡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。白光除了可由所有波長的可見光復(fù)合得到外，還可由適當(dāng)?shù)膬煞N顏色的光按一定比例復(fù)合得到。能復(fù)合成白光的兩種顏色的光叫互補(bǔ)色光。/nm顏色互補(bǔ)光400-450紫黃綠450-480藍(lán)黃480-490綠藍(lán)橙490-500藍(lán)綠紅500-560綠紅紫560-580黃綠紫580-610黃藍(lán)610-650橙綠藍(lán)650-760紅藍(lán)綠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)上時(shí)，如果物質(zhì)對(duì)白光中某種顏色的光產(chǎn)生了選擇性的吸收，則物質(zhì)就會(huì)顯示出一定的顏色。物質(zhì)所顯示的顏色是吸收光的互補(bǔ)色。完全吸收完全透過吸收黃色光光譜示意表觀現(xiàn)象示意復(fù)合光物質(zhì)顏色吸收光物質(zhì)顏色吸收光顏色波長范圍（nm）顏色波長范圍(nm)黃綠紫400～450紫綠560～580黃藍(lán)450～480藍(lán)黃580～600橙綠藍(lán)480～490綠藍(lán)橙600～650紅藍(lán)綠490～500藍(lán)綠紅650～760紫紅綠500～560

1．基本概念：當(dāng)強(qiáng)度為I0的一定波長的單色入射光束通過裝有均勻待測(cè)物的溶液介質(zhì)時(shí)，該光束將被部分吸收Ia，部分反射Ir，余下的則通過待測(cè)物的溶液It即有：I0=Ia+It+Ir二、光吸收定律—朗伯—比耳定律（Lambert-BeerLaw）如果吸收介質(zhì)是溶液（測(cè)定中一般是溶液），式中反射光強(qiáng)度主要與器皿的性質(zhì)及溶液的性質(zhì)有關(guān)，在相同的測(cè)定條件下，這些因素是固定不變的，并且反射光強(qiáng)度一般很小。所以可忽略不記，這樣：Io=Ia+It即：一束平行單色光通過透明的吸收介質(zhì)后，入射光被分成了吸收光和透過光。待測(cè)物的溶液對(duì)此波長的光的吸收程度可以用透光率T和吸光度A來表示透光率——透光率表示透過光強(qiáng)度與入射光強(qiáng)度的比值，用T來表示，計(jì)算式為：T=It/IoT常用百分比（T%）表示。吸光度——透光率的倒數(shù)的對(duì)數(shù)叫吸光度。用A表示：A=-lgT二、朗伯—比耳定律：（一）定律內(nèi)容：當(dāng)用一束強(qiáng)度為Io的單色光垂直通過厚度為b、吸光物質(zhì)濃度為c的溶液時(shí)，溶液的吸光度正比于溶液的厚度b和溶液中吸光物質(zhì)的濃度c的乘積。數(shù)學(xué)表達(dá)式為：A=-lgT=Kbc

（二）比例常數(shù)K的幾種表示方法：吸收定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式中的比例常數(shù)叫“吸收系數(shù)”，它的大小可表示出吸光物質(zhì)對(duì)某波長光的吸收程度它與吸光物質(zhì)的性質(zhì)、入射光的波長及溫度等因素有關(guān)。另外，K的值隨著b和c的單位不同而不同。1．吸光系數(shù)：當(dāng)溶液濃度c的單位為g/L,溶液液層厚度b的單位為cm時(shí)，K叫“吸光系數(shù)”，用a表示，其單位為L/g·cm，此時(shí)：A=abc由式可知：a=A/bc，它表示的是當(dāng)c=1g/L、b=1cm時(shí)溶液的吸光度。2．摩爾吸光系數(shù)：當(dāng)溶液濃度c的單位為mol/L，液層厚度b的單位為cm時(shí)，K叫“摩爾吸光系數(shù)”，用ελ表示，其單位為L/mol·cm，此時(shí)：A=ελbc由此式可知：ελ=A/bc，它表示的是當(dāng)c=1mol/L，b=1cm時(shí)，物質(zhì)對(duì)波長為λ的光的吸光度。對(duì)于K的這兩種表示方法，它們之間的關(guān)系為：ελ=aMM為吸光物質(zhì)的分子量。ελ和a的大小都可以反映出吸光物質(zhì)對(duì)波長為λ的單色光的吸收能力。但更常用和更好的是用ελ來表示吸光物質(zhì)對(duì)波長為λ的光的吸收能力。摩爾吸光系數(shù)越大，表示物質(zhì)對(duì)波長為λ的光的吸收能力越強(qiáng)，同時(shí)在分光光度法中測(cè)定的靈敏度也越大。

（三）吸收定律的適用條件：1．入射光必須為單色光；2．溶液為稀溶液；3．吸收定律能夠用于彼此不相互作用的多組分溶液。它們的吸光度具有加合性，且對(duì)每一組分分別適用，即：A總=A1+A2+A3…+An=ε1bc1+ε2bc2+ε3bc3…+εnbcn4．吸收定律對(duì)紫外光、可見光、紅外光都適用例：已知某化合物的相對(duì)分子量為251，將此化合物用已醇作溶劑配成濃度為0.150mmol·L-1溶液，在480nm處用2.00cm吸收池測(cè)得透光率為39.8%，求該化合物在上述條件下的摩爾吸光系數(shù)和吸光系數(shù)。解：已知溶劑濃度c=0.150mmol.L-1，b=2.00cm,T=0.398,由Lambert-Beer定律得：ε（480nm）=A/cb=-lg0.398/0.150×10-3×2.00=1.33×103(L·mol-1·cm-1)由ε=aM,得:a=ε/M=ε/251=5.30(L·g-1·cm-1)三．實(shí)際溶液對(duì)吸收定律的偏離及原因：（一）偏離：被測(cè)物質(zhì)濃度與吸光度不成線性關(guān)系的現(xiàn)象，如下圖。AC（二）偏離吸收定律的原因：1．入射光為非單色光：嚴(yán)格地說吸收定律只適用于入射光為單色光的情況。但在紫外可見光分光光度法中，入射光是由連續(xù)光源經(jīng)分光器分光后得到的，這樣得到的入射光并不是真正的單色光，而是一個(gè)有限波長寬度的復(fù)合光，這就可能造成對(duì)吸收定律的偏離。對(duì)非單色光引起的偏離，其原因是由于同一物質(zhì)對(duì)不同波長的光的摩爾吸光系數(shù)不同造成的。所以只要在入射光的波長范圍內(nèi)，摩爾吸光系數(shù)差別不是太大，由此引起的偏離是較小的。2．非平行光和光的散射：當(dāng)入射光是非平行光時(shí)，所有光通過介質(zhì)的光的光程不同，引起小的偏離。另外，當(dāng)溶液中含有懸浮物或膠粒等散射質(zhì)點(diǎn)時(shí)，入射光通過溶液時(shí)就會(huì)有一部分光因散射而損失掉，使透過光強(qiáng)度減小，測(cè)得的吸光度增大，從而引起偏離吸收定律。3．化學(xué)因素引起的偏離：1）離解作用：2）酸效應(yīng)：3）溶劑作用：1）離解作用：在可見光區(qū)域的分析中常常是將待測(cè)組分同某種試劑反應(yīng)生成有色配合物來進(jìn)行測(cè)定的。有色配合物在水中不可避免的要發(fā)生離解，從而使得有色配合物的濃度要小于待測(cè)組分的濃度，導(dǎo)致對(duì)吸收定律的偏離。特別是在稀溶液中時(shí)，更是如此。2）酸效應(yīng)：如果待測(cè)組分包括在一種酸堿平衡體系中，溶液的酸度將會(huì)使得待測(cè)組分的存在形式發(fā)生變化，而導(dǎo)致對(duì)吸收定律的偏離。3）溶劑作用：溶劑對(duì)吸收光譜的影響是比較大的，溶劑不同時(shí)，物質(zhì)的吸收光譜不同。紫外-可見分光光度計(jì)一．分光光度計(jì)的主要部件和工作原理：0.575光源單色器吸收池檢測(cè)器顯示（一）光源：用于提供足夠強(qiáng)度和穩(wěn)定的連續(xù)光譜。分光光度計(jì)中常用的光源有熱輻射光源和氣體放電光源兩類。熱輻射光源用于可見光區(qū)，如鎢絲燈和鹵鎢燈；氣體放電光源用于紫外光區(qū)，如氫燈和氘燈。鎢燈和碘鎢燈可使用的范圍在340~2500nm。氫燈和氘燈。它們可在160~375nm范圍內(nèi)產(chǎn)生連續(xù)光源。另外，為了使光源發(fā)出的光在測(cè)量時(shí)穩(wěn)定，光源的供電一般都要用穩(wěn)壓電源，即加有一個(gè)穩(wěn)壓器。（二）分光系統(tǒng)：分光系統(tǒng)也叫單色器。單色器是能從光源輻射的復(fù)合光中分出單色光的光學(xué)裝置，其主要功能：產(chǎn)生光譜純度高的光波且波長在紫外可見區(qū)域內(nèi)任意可調(diào)。單色器一般由入射狹縫、準(zhǔn)光器（透鏡或凹面反射鏡使入射光成平行光）、色散元件、聚焦元件和出射狹縫等幾部分組成。其核心部分是色散元件，起分光的作用。能起分光作用的色散元件主要是棱鏡和光柵。棱鏡有玻璃和石英兩種材料。它們的色散原理是依據(jù)不同的波長光通過棱鏡時(shí)有不同的折射率而將不同波長的光分開。由于玻璃可吸收紫外光，所以玻璃棱鏡只能用于350~3200nm的波長范圍，即只能用于可見光域內(nèi)。石英棱鏡可使用的波長范圍較寬，可從185~4000nm，即可用于紫外、可見和近紅外三個(gè)光域。入射狹縫準(zhǔn)直透鏡棱鏡聚焦透鏡出射狹縫白光紅紫λ1λ2800600500400光柵是利用光的衍射與干涉作用制成的，它可用于紫外、可見及紅外光域，而且在整個(gè)波長區(qū)具有良好的、幾乎均勻一致的分辨能力。（三）吸收池（比色皿）：在紫外可見分光光度法中，一般都是用液體溶液進(jìn)行測(cè)定的，用于盛放試液的器皿就是吸收池或比色皿。有玻璃和石英兩種。（四）光檢測(cè)系統(tǒng)：用于檢測(cè)光信號(hào)。利用光電效應(yīng)將光強(qiáng)度信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的裝置，也叫光電器件。分光光法中，得到的是一定強(qiáng)度的光信號(hào)，這個(gè)信號(hào)需要用一定的部件檢測(cè)出來。檢測(cè)時(shí)，需要將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)才能測(cè)量得到。光檢測(cè)系統(tǒng)的作用就是進(jìn)行這個(gè)轉(zhuǎn)換。常用的光檢測(cè)系統(tǒng)主要有光電池、光電管和光電倍增管。1、光電池：用半導(dǎo)體材料制成的光電轉(zhuǎn)換器。用得最多的是硒光電池。其結(jié)構(gòu)和作用原理為：硒光電池光電管：它是在抽成真空或充有惰性氣體的玻璃或石英泡內(nèi)裝上2個(gè)電極構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)如圖：12341是光電管的陽極，它由一個(gè)鎳環(huán)或鎳片組成；2是光電管的陰極，它由一個(gè)金屬片上涂一層光敏物質(zhì)構(gòu)成，如涂上一層氧化銫。涂上的光敏物質(zhì)具有這樣一個(gè)特性：當(dāng)光照射到光敏物質(zhì)上時(shí)，它能夠放出電子；3為電池，其作用是在陰、陽極之間加上一電壓；4為放大器，放大由光電管產(chǎn)生的電信號(hào)；光電管將光強(qiáng)度信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的過程是這樣的：當(dāng)一定強(qiáng)度的光照射到陰極上時(shí)，光敏物質(zhì)要放出電子，放出電子的多少與照射到它的光的大小成正比，而放出的電子在電場的作用下要流向陽極，從而造成在整個(gè)回路中有電流通過。而此電流的大小與照射到光敏物質(zhì)上的光的強(qiáng)度的大小成正比。這就是光電管產(chǎn)生光電效應(yīng)的原理。紅敏管625-1000nm藍(lán)敏管200-625nm光電管光電倍增管：它是一個(gè)非常靈敏的光電器件，可以把微弱的光轉(zhuǎn)換成電流。其靈敏度比前2種都要高得多。它是利用二次電子發(fā)射以放大光電流，放大倍數(shù)可達(dá)到108倍。光電倍增管1個(gè)光電子可產(chǎn)生106～107個(gè)電子（五）信號(hào)指示系統(tǒng)它的作用是放大信號(hào)并以適當(dāng)方式指示或記錄下來。常用的信號(hào)指示裝置有直讀檢流計(jì)、電位調(diào)節(jié)指零裝置以及數(shù)字顯示或自動(dòng)記錄裝置等。很多型號(hào)的分光光度計(jì)裝配有微處理機(jī)，一方面可對(duì)分光光度計(jì)進(jìn)行操作控制，另一方面可進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。二、分光光度計(jì)的類型：（一）單光束分光光度計(jì)：0.575光源單色器吸收池檢測(cè)器顯示這類分光光度計(jì)的特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格便宜。主要適用于定量分析，而不適用于作定性分析。另外，結(jié)果受電源的波動(dòng)影響較大。（二）單波長雙光束分光光度計(jì)比值光源單色器吸收池檢測(cè)器顯示光束分裂器雙光束分光光度計(jì)是自動(dòng)比較了透過參比溶液和樣品溶液的光的強(qiáng)度，它不受光源（電源）變化的影響。雙光束分光光度計(jì)還能進(jìn)行波長掃描，并自動(dòng)記錄下各波長下的吸光度，很快就可得到試液的吸收光譜。所以能用于定性分析。光源單色器單色器檢測(cè)器切光器狹縫吸收池（三）雙光束雙波長分光光度計(jì)：雙波長分光光度法21XAY∵∴Y

的存在不干擾X的測(cè)定三、分光光度計(jì)的校正通常在實(shí)驗(yàn)室工作中，驗(yàn)收新儀器或?qū)嶒?yàn)室使用過一段時(shí)間后都要進(jìn)行波長校正和吸光度校正。建議采用下述的較為簡便和實(shí)用的方法來進(jìn)行校正：鐠銣玻璃或鈥玻璃都有若干特征的吸收峰，可用來校正分光光度計(jì)的波長標(biāo)尺，前者用于可見光區(qū)，后者則對(duì)紫外和可見光區(qū)都適用。也可用K2CrO4標(biāo)準(zhǔn)溶液來校正吸光度標(biāo)度。4.顯色反應(yīng)及其影響因素一．顯色反應(yīng)和顯色劑：（一）顯色反應(yīng)：在光度分析中將試樣中的待測(cè)組分轉(zhuǎn)變成有色化合物的反應(yīng)叫顯色反應(yīng)。顯色反應(yīng)一般分為兩大類：一類是配位反應(yīng)；另一類是氧化還原反應(yīng)。Fe3＋＋SCN－=FeSCN－；Mn2＋－5e＋4H2O=MnO4－＋8H＋在這兩類反應(yīng)中，用得較多的是配位反應(yīng)。（二）顯色劑：與待測(cè)組分生成有色化合物的試劑叫顯色劑；1．無機(jī)顯色劑：2．有機(jī)顯色劑：1）優(yōu)點(diǎn)：a．具有鮮明的顏色，ε都很大（一般可達(dá)到104以上），所以測(cè)定的靈敏度很高；b．生成的一般為螯合物，穩(wěn)定性很好，一般離解常數(shù)都很??；c．選擇性好d．有些有色配合物易溶于有機(jī)溶劑，可進(jìn)行萃取光度分析，提高了測(cè)定的靈敏度和選擇性。3．常見的有機(jī)顯色劑：1．磺基水楊酸：其結(jié)構(gòu)式如下：它可用于測(cè)定三價(jià)鐵離子。2．鄰二氮菲（鄰菲羅啉，1，10—二氮菲）：結(jié)構(gòu)式為：直接在PH=3～9時(shí)與Fe2+生成紅色螯合物。用于鐵的測(cè)定。3．雙硫腙：也叫二苯—硫腙。結(jié)構(gòu)式為：測(cè)定很多重金屬離子，如：鉛、鋅、銅、銀、汞、鎘等。4．偶氮胂Ⅲ（鈾試劑Ⅲ）：可用于測(cè)定鈾、釷、鋯等。其結(jié)構(gòu)式為：

二．選擇顯色反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)：1．選擇性要好：2．靈敏度要高：3．有色化合物的組成要恒定，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。4．顯色劑的顏色與有色化合物的顏色差別要大5．反應(yīng)的條件要易于控制。三．影響顯色反應(yīng)的因素：（一）顯色劑用量：顯色反應(yīng)就是將待測(cè)組分轉(zhuǎn)變成有色化合物的反應(yīng)，其反應(yīng)一般可用下式代表：M＋R=MR反應(yīng)具有一定的可逆性，當(dāng)加入R的用量時(shí)，有利于反應(yīng)向右進(jìn)行。但要注意，加入的顯色劑用量也不能太多，否則產(chǎn)生副反應(yīng)，對(duì)測(cè)定產(chǎn)生不利。例如：用SCN-與Fe3+反應(yīng)生成紅色配合物測(cè)定鐵時(shí)，當(dāng)加入的顯色劑太多時(shí)，就會(huì)對(duì)測(cè)定產(chǎn)生不利。對(duì)于不同的情況，顯色劑的用量對(duì)顯色反應(yīng)的影響是不同的。在實(shí)際選用時(shí)，一般是通過實(shí)驗(yàn)來確定的。（二）溶液酸度：酸度對(duì)顯色反應(yīng)的影響很大，因?yàn)槿芤核岫戎苯佑绊懼饘匐x子、顯色劑的存在形式和有色化合物的組成、穩(wěn)定性等。1．酸度對(duì)金屬離子存在形式的影響：很多高價(jià)金屬離子都要水解，酸度較低時(shí)，不利于顯色反應(yīng)的進(jìn)行。2．酸度對(duì)顯色劑濃度的影響：很多顯色劑都是有機(jī)弱酸，在溶液中有如下平衡：HRH+＋R－而顯色反應(yīng)為M＋RMR所以酸度太高對(duì)反應(yīng)不利。3．酸度對(duì)顯色劑顏色的影響：很多顯色劑本身就是酸堿指示劑，酸度不同時(shí)，它們的顏色不同。如果控制不好酸度，就會(huì)使指示劑顏色與有色化合物的顏色相近而影響測(cè)定。比如：用二甲酚橙為顯色劑，它與金屬離子形成的配合物為紅色，它本身在PH<6.3時(shí)為檸檬黃色，而在PH＞6.3時(shí)為紅紫色。所以在PH＞6.3時(shí)，就無法進(jìn)行測(cè)定。4．酸度對(duì)配合物組成的影響：有些顯色反應(yīng)當(dāng)酸度不同時(shí)，要生成配位比不同的配合物，其顏色也有所不同。如：Fe3+與水揚(yáng)酸的配合物：PH＜4 Fe(C7H4O3)+ 紫色4＜PH＜9 Fe(C7H4O3)2－ 紅色PH＞9 Fe(C7H4O3)

33－黃色由上可見，酸度對(duì)顯色反應(yīng)的影響是很大的，適宜的酸度要由實(shí)驗(yàn)來確定。（三）顯色時(shí)間：顯色反應(yīng)的速度有快有慢，快的幾乎是瞬間完成，顏色很快達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，并且能保持較長時(shí)間。大多數(shù)顯色反應(yīng)的速度是比較慢的，需要一定時(shí)間才能達(dá)到穩(wěn)定。而且有些有色化合物放置過久也會(huì)褪色。適宜的顯色時(shí)間要由實(shí)驗(yàn)來確定。（四）溫度：一般顯色反應(yīng)在室溫下進(jìn)行，但是也有一些反應(yīng)要加熱到一定溫度下才能進(jìn)行。而且還有一些有色配合物在室溫下要分解。（五）溶劑的影響：1．影響有色化合物的溶解度；2．影響有色化合物的顏色；3．影響顯色反應(yīng)進(jìn)行的速度；（六）干擾離子的影響和消除方法：

1．與試劑生成有色配合物及大量干擾離子與試劑生成穩(wěn)定的配合物；2．干擾離子本身有色；3．與被測(cè)離子形成難離解化合物。消除干擾的方法主要有以下幾種：1．控制酸度：2．加入掩蔽劑；3．分離干擾離子；4．進(jìn)行同時(shí)測(cè)定；5．利用氧化還原反應(yīng)改變價(jià)態(tài)；

6、用參比溶液消除顯色劑和某些共存有色離子的干擾；7、選擇適當(dāng)?shù)牟ㄩL；8、分離：以上方法均不奏效時(shí)，采用預(yù)先分離的方法。6.光度測(cè)量誤差及測(cè)量條件的選擇光度分析的誤差來源于兩方面：一方面是各種化學(xué)因素引入的誤差；另一方面是儀器測(cè)量不準(zhǔn)引入的誤差。一．儀器測(cè)量誤差：任何光度計(jì)都有一定的測(cè)量誤差，測(cè)量誤差的來源主要是光源的發(fā)光強(qiáng)度不穩(wěn)定，光電效應(yīng)的非線性，電位計(jì)的非線性，雜散光的影響，單色器的光不純等等因素，T%在80～10%即A=1～0.1時(shí)的濃度測(cè)量的相對(duì)誤差較小。對(duì)于精度較好的儀器，當(dāng)T%在60～20%（A=0.2～0.7）時(shí)，測(cè)量誤差約為1%。當(dāng)T=0.368或A=0.434時(shí)，濃度的測(cè)量誤差最小。二．測(cè)量條件的選擇：1．測(cè)量波長的選擇：一般選用待測(cè)物質(zhì)的λmax最大吸收波長作為測(cè)量波長（入射光

）但當(dāng)在最大吸收波長處有干擾時(shí)，則應(yīng)根據(jù)“吸收最大干擾最小”的原則來選擇波長。

2．控制適當(dāng)?shù)奈舛确秶河蓽y(cè)量誤差可知，當(dāng)吸光度在0.2～0.8之間時(shí)，測(cè)量誤差最小，所以應(yīng)盡量控制吸光度在此范圍進(jìn)行測(cè)定。控制的方法為：1）控制溶液的濃度；2）選用適當(dāng)厚度的比色皿；3．選擇適當(dāng)?shù)膮⒈热芤海篴.如果僅有顯色劑與被測(cè)組分反應(yīng)的產(chǎn)物有吸收，則可以用純?nèi)軇┳鲄⒈热芤?；b.如果顯色劑和其他試劑有顏色，則用試劑溶液作參比液；c.如果顯色劑與試劑中干擾組分反應(yīng)，其反應(yīng)產(chǎn)物有吸收，則按如下方式配置參比液：(1)吸收較弱時(shí)，直接用試劑溶液作參比液；(2)吸收較強(qiáng)時(shí)，可選用合適的掩蔽劑將被測(cè)組分掩蔽后再加顯色劑和其他試劑，以此配制的溶液作參比液。6.紫外—可見分光光度法的應(yīng)用一．紫外-可見分光光度法在定性分析中的應(yīng)用（一）定性分析：（二）結(jié)構(gòu)分析：（三）分析方法：1．比較光譜法，2．制作試樣的吸收曲線并與標(biāo)準(zhǔn)紫外光譜對(duì)照；二、定量分析（一）．微量單組分的測(cè)定：1．標(biāo)準(zhǔn)曲線法：配制一系列不同含量的待測(cè)組分的標(biāo)準(zhǔn)溶液，以不含待測(cè)組分的空白溶液為參比，測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度。并繪制吸光度—濃度曲線，得到標(biāo)準(zhǔn)曲線（工作曲線），然后再在相同條件下測(cè)定試樣溶液的吸光度。由測(cè)得的吸光度在曲線上查得試樣溶液中待測(cè)組分的濃度，最后計(jì)算得到試樣中待測(cè)組分的含量。2．增量法：把未知試樣溶液分成體積相同的若干份，除其中的一份不加入待測(cè)組分的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)外，在其它幾份中都分別加入不同量的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。然后測(cè)定各份試液試液的吸光度并繪制吸光度對(duì)加入的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的濃度（增量）作圖，得一標(biāo)準(zhǔn)曲線：由于每份溶液中都含有待測(cè)組分，因此，標(biāo)準(zhǔn)曲線不經(jīng)過原點(diǎn)。將標(biāo)準(zhǔn)曲線外推延長至與橫坐標(biāo)交于一點(diǎn)，則此點(diǎn)到原點(diǎn)的長度所對(duì)應(yīng)的濃度值就是待測(cè)組分的濃度。3．對(duì)照法：外標(biāo)一點(diǎn)法（二）．多組分的同時(shí)測(cè)定：在含有多種組分的溶液中，如果要測(cè)定多個(gè)組分，可以根據(jù)情況的不同，采用不同的方法來進(jìn)行測(cè)定。如果溶液中各組分之間的吸收曲線互相不干擾，可以選擇適當(dāng)?shù)牟煌牟ㄩL分別測(cè)定。圖a)：X,Y組份最大吸收波長不重迭，相互不干擾，可以按兩個(gè)單一組份處理。氨氮是指水中以游離氨（NH3）和銨離子（NH4）形式存在的氮。

動(dòng)物性有機(jī)物的含氮量一般較植物性有機(jī)物為高。同時(shí)，人畜糞便中含氮有機(jī)物很不穩(wěn)定，容易分解成氨。因此，水中氨氮含量增高時(shí)指以氨或銨離子形式存在的化合氨。氨氮主要來源于人和動(dòng)物的排泄物，雨水徑流以及農(nóng)用化肥的流失也是氮的重要來源。另外，氨氮還來自化工、冶金、石油化工、油漆顏料、煤氣、煉焦、鞣革、化肥等工業(yè)廢水中。納氏試劑比色法

一種測(cè)定飲用水、地面水和廢水中銨的方法。其原理是：以游離的氨或銨離子等形式存在的銨氮與納氏試劑反應(yīng)生成淡紅棕色膠態(tài)絡(luò)合物，該絡(luò)合物的色度與銨氮的含量成正比，分光光度法測(cè)定時(shí)，最低檢出濃度為0.05mg/L，上限濃度為2mg/L。本方法已定為國家標(biāo)準(zhǔn)分析方法（GB7479-87）。氨氮樣品的保存黃委會(huì)流域監(jiān)測(cè)中心研究表明：

測(cè)氨氮的水樣應(yīng)在4℃左右保存，最好放在暗處或冰箱中，抑制微生物的活動(dòng)，減緩物理作用和化學(xué)作用的速度。這種保存方法對(duì)以后的分析測(cè)定沒有影響2.6.氨氮的測(cè)定——納氏試劑光度法2K2[HgI4]+3KOH+NH3＝

[Hg2O·NH2]I+2H2O+7KI(一)原理氨氮與納氏試劑反應(yīng)生成淡紅棕色的絡(luò)合物，其色度與氨氮的含量成正比，通常測(cè)量用波長在410-425nm范圍。

可在420nm波長下使用光程長為10mm的比色皿比色測(cè)定，最低檢出濃度為0.05mg/L。（二）儀器

1．分光光度計(jì)

2．PH計(jì)（三）試劑：

配制試劑用水均應(yīng)為無氨水。1mol/L鹽酸溶液.1mol/L氫氧化納溶液.輕質(zhì)氧化鎂(MgO):將氧化鎂在500℃下加熱,以出去碳酸鹽.0.05%溴百里酚藍(lán)指示液:Ph6.0-7.6.防沫劑,如石蠟碎片.吸收液:(1)硼酸溶液:稱取20g硼酸溶于水,稀釋至1L(2)0.01mol/L硫酸溶液.

納氏試劑:可選擇下列方法之一制備:（1）稱取20g碘化鉀溶于約100mL水中,邊攪拌邊分次少量加入二氯化汞(HgCl2)結(jié)晶粉末(約10g),至出現(xiàn)朱紅色沉淀不易溶解時(shí),改寫滴加飽和二氯化汞溶液,并充分?jǐn)嚢?當(dāng)