現(xiàn)代儀器分析-紫外可見(jiàn)吸收光譜分析-2011

第3章紫外-可見(jiàn)吸收光譜分析內(nèi)容介紹：1概述（信號(hào)和信息的特征）2紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)的基本組成與結(jié)構(gòu)3紫外-可見(jiàn)吸收光譜法的基本實(shí)驗(yàn)技術(shù)4

紫外-可見(jiàn)吸收光譜的應(yīng)用1概述（信號(hào)和信息的特征）1.1紫外-可見(jiàn)光譜的產(chǎn)生1.2分子吸收曲線(xiàn)1.3紫外吸收光譜分析法1概述（信號(hào)和信息的特征）1.1紫外可見(jiàn)吸收光譜:分子價(jià)電子能級(jí)躍遷。波長(zhǎng)范圍：100-800nm.(1)遠(yuǎn)紫外光區(qū):10-200nm(2)近紫外光區(qū):200-400nm(3)可見(jiàn)光區(qū):400-800nm（760nm）250300350400nm1234eλ

可用于結(jié)構(gòu)鑒定和定量分析。電子躍遷的同時(shí)，伴隨著振動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的躍遷;帶狀光譜。1概述（信號(hào)和信息的特征）1.2電子躍遷與分子吸收光譜物質(zhì)分子內(nèi)部三種運(yùn)動(dòng)形式：1.電子相對(duì)于原子核的運(yùn)動(dòng)；2.原子核在其平衡位置附近的相對(duì)振動(dòng)；3.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)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Ee、振動(dòng)能量Ev、轉(zhuǎn)動(dòng)能量Er即:E＝Ee+Ev+Er

ΔΕe>ΔΕv>ΔΕr1概述（信號(hào)和信息的特征）討論：（1）

轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)間的能量差ΔΕr：0.005～0.050eV，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；（2）振動(dòng)能級(jí)的能量差ΔΕv約為：0.05～１eV，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；（3）電子能級(jí)的能量差ΔΕe較大1～20eV。電子躍遷產(chǎn)生的吸收光譜在紫外—可見(jiàn)光區(qū)，紫外—可見(jiàn)光譜或分子的電子光譜；1概述（信號(hào)和信息的特征）討論：

（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)；（5）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。通常將在最大吸收波長(zhǎng)處測(cè)得的摩爾吸光系數(shù)εmax也作為定性的依據(jù)。不同物質(zhì)的λmax有時(shí)可能相同，但εmax不一定相同；（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，定量分析的依據(jù)。1概述（信號(hào)和信息的特征）1.3有機(jī)物吸收光譜與電子躍遷（P24-25）有機(jī)化合物的紫外—可見(jiàn)吸收光譜是三種電子躍遷的結(jié)果：σ電子、π電子、n電子。sp

*s*RKE,BnpECOHnpsH分子軌道：是指在分子中各原子核的周?chē)羁赡苷业浇o定電子的區(qū)域。1概述（信號(hào)和信息的特征）①σ→σ＊躍遷

特點(diǎn)：所需能量最大；σ電子只有吸收遠(yuǎn)紫外光的能量才能發(fā)生躍遷；含有C-C,C-H鍵的飽和烷烴的分子產(chǎn)生的躍遷。吸收光譜出現(xiàn)在遠(yuǎn)紫外區(qū),吸收波長(zhǎng)λ<200nm；例：甲烷的λmax為125nm,乙烷λmax為135nm。①只能被真空紫外分光光度計(jì)檢測(cè)到；

②多數(shù)作為溶劑使用（水、甲醇等）；

當(dāng)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)躍遷。主要有四種躍遷所需能量ΔΕ大小順序?yàn)椋簄→π＊<π→π＊<n→σ＊<σ→σ＊：按其理論：成鍵軌道—反鍵軌道及非鍵軌道（五種軌道）1概述（信號(hào)和信息的特征）②n→σ＊躍遷特點(diǎn)：所需能量較大。吸收波長(zhǎng)為150～250nm，大部分在遠(yuǎn)紫外區(qū)，近紫外區(qū)仍不易觀(guān)察到。

含N、O、S和鹵素等雜原子飽和烴衍生物均呈現(xiàn)n→σ*躍遷。ε＝100～1000sp*s*RKE,BnpE1概述（信號(hào)和信息的特征）③n→π﹡躍遷sp*s*RKE,BnpE特點(diǎn)：所需能量較小。吸收波長(zhǎng)為200～700nm，既含有c﹦c雙鍵，又含有N、O、S和鹵素等雜原子的有機(jī)分子。ε＝10～1001概述（信號(hào)和信息的特征）④π→π＊躍遷

特點(diǎn)：所需能量較小，含有C＝C、C＝O、C≡C有機(jī)分子的躍遷，吸收波長(zhǎng)在遠(yuǎn)紫外區(qū)的近紫外端或近紫外εmax≈104L·mol－1·cm－1以上，屬于強(qiáng)吸收。生色團(tuán)：

要求有機(jī)物分子中含有不飽和鍵和孤對(duì)電子對(duì)的基團(tuán)，能對(duì)光子進(jìn)行吸收并產(chǎn)生電子躍遷的稱(chēng)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—N＝N—、乙炔基、腈基—C≡N等。（最有用的紫外—可見(jiàn)光譜是由π→π＊和n→π＊躍遷產(chǎn)生的。）什么是共軛體系？什么是共軛效應(yīng)？（補(bǔ)）

不飽和鍵（雙鍵或叁鍵）與單鍵彼此相間所組成的體系稱(chēng)為共軛體系。共軛體系中，相鄰π電子的相互重疊，使共軛體系中各鍵上的電子云密度發(fā)生了平均化，因此相鄰單鍵及重鍵間的區(qū)別也部分或全部的消失，共軛體系中這種原子間的影響稱(chēng)為共軛效應(yīng)（或電子通過(guò)共軛體系的傳遞方式稱(chēng)為共軛效應(yīng)）。這種效應(yīng)可歸結(jié)于共軛體系中π電子高度離域的結(jié)果。共軛體系可分為π-π*共軛體系、n-π共軛體系、σ-π共軛體系和σ-σ共軛體系四類(lèi)。

共軛體系中的某一個(gè)原子受到外界試劑的作用時(shí)，其它部分馬上可以受到影響，無(wú)論距離的遠(yuǎn)近，這是因?yàn)閚電子在整個(gè)分子中的離域現(xiàn)象而引起的。基----母體生色團(tuán)的最大吸收波長(zhǎng)二烯母體：

max=217nm

▲共軛烯烴（不多于四個(gè)雙鍵）

*躍遷吸收峰位置可由伍德沃德——菲澤

規(guī)則估算。

max=基+nii

▲niI:由雙鍵上取代基種類(lèi)和個(gè)數(shù)決定的校正項(xiàng)

(1)每增加一個(gè)共軛雙鍵+30nm（主要考慮）(2)環(huán)外雙鍵(直接與環(huán)相連的雙鍵）+5nm

(3)雙鍵上取代基：?；?OCOR）0鹵素（-Cl，-Br）+5nm烷基（-R）+5nm烷氧基（-OR）+6nm1概述（信號(hào)和信息的特征）助色團(tuán)：

有一些含有n電子的基團(tuán)(如—OH、—OR、—NH２、NH等)，它們本身沒(méi)有生色功能，但當(dāng)它們與生色團(tuán)相連時(shí)，就會(huì)發(fā)生n—π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)度增加)，這樣的基團(tuán)稱(chēng)為助色團(tuán)。1概述（信號(hào)和信息的特征）紅移與藍(lán)移/增色效應(yīng)和減色效應(yīng)

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詹ㄩL(zhǎng)λmax和吸收強(qiáng)度發(fā)生變化:

λmax向長(zhǎng)波方向移動(dòng)稱(chēng)為紅移，向短波方向移動(dòng)稱(chēng)為藍(lán)移(或紫移)。吸收強(qiáng)度即摩爾吸光系數(shù)ε增大或減小的現(xiàn)象分別稱(chēng)為增色效應(yīng)或減色效應(yīng)，如圖所示。1概述（信號(hào)和信息的特征）⑤有機(jī)物電荷轉(zhuǎn)移吸收光譜及配位場(chǎng)躍遷：

電荷轉(zhuǎn)移躍遷：指受光的照射后，分子中電子從給體部分向內(nèi)部的受體部分的軌道上躍遷，相應(yīng)的吸收光譜稱(chēng)為電荷轉(zhuǎn)移吸收光譜。[Fe3+CNS-]2+h[Fe2+CNS]2+電子接受體電子給予體實(shí)質(zhì)是分子內(nèi)氧化還原反應(yīng)；>104Fe2+與鄰菲羅啉配合物的紫外吸收光譜屬于此。配位場(chǎng)躍遷：是過(guò)渡金屬元素的無(wú)機(jī)物在紫外可見(jiàn)區(qū)產(chǎn)生的吸收，主要是形成絡(luò)合物。1概述（信號(hào)和信息的特征）1.4分子吸收曲線(xiàn)E=E2-

E1=h量子化；選擇性吸收吸收曲線(xiàn)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;M+熱M+熒光或磷光M+

h

→M*基態(tài)激發(fā)態(tài)E1（△E）E2M

+h

1概述（信號(hào)和信息的特征）吸收曲線(xiàn)的討論：①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(chēng)為最大吸收波長(zhǎng)λmax②不同濃度的同一種物質(zhì)，其吸收曲線(xiàn)形狀相似λmax不變。而對(duì)于不同物質(zhì)，它們的吸收曲線(xiàn)形狀和λmax則不同。

改變通過(guò)某一吸光物質(zhì)的入射光波長(zhǎng)，記錄物質(zhì)在不同波長(zhǎng)處的吸光度，以波長(zhǎng)為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)作圖，這種圖稱(chēng)為該物質(zhì)的吸收曲線(xiàn)

1概述（信號(hào)和信息的特征）③吸收曲線(xiàn)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。④不同濃度的同一種物質(zhì)，在某一定波長(zhǎng)下吸光度A有差異，在λmax處吸光度A的差異最大。此特性可作作為物質(zhì)定量分析的依據(jù)。⑤在λmax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(xiàn)是定量分析中選擇入射光波長(zhǎng)的重要依據(jù)。吸收曲線(xiàn)的討論：1概述（信號(hào)和信息的特征）紫外吸收光譜分析法（UV-VIS）

定義：利用分子吸收紫外和可見(jiàn)光產(chǎn)生躍遷所記錄的吸收光譜圖，對(duì)該物質(zhì)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析（定性分析），根據(jù)最大吸收波長(zhǎng)強(qiáng)度變化可進(jìn)行定量分析。紫外吸收可見(jiàn)光譜法的特點(diǎn)：1.研究的區(qū)域是紫外可見(jiàn)光譜區(qū)域，所發(fā)射的能量可以使外層電子發(fā)生躍遷。2.該方法可用于無(wú)機(jī)有機(jī)物的定量分析，也可進(jìn)行有機(jī)物的定性及結(jié)構(gòu)分析。3.具有較高的靈敏度（10-4～10-7g.mL-1）和較高準(zhǔn)確度（相對(duì)誤差2%-5%）2紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)的基本組成與結(jié)構(gòu)內(nèi)容：2.1基本組成（功能及類(lèi)型）2.2紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)的類(lèi)型2.1基本組成generalprocess①光源

在整個(gè)紫外光區(qū)或可見(jiàn)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。可見(jiàn)光區(qū)：鎢燈作為光源，其輻射波長(zhǎng)范圍在350～2500nm。

紫外區(qū)：氫、氘燈。發(fā)射160～360nm的連續(xù)光譜。氙弧燈：紫外可見(jiàn)區(qū)光源單色器樣品室檢測(cè)器顯示分光系統(tǒng)光度計(jì)系統(tǒng)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；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；出射狹縫2.1基本組成generalprocessⅠ棱鏡：棱鏡對(duì)不同波長(zhǎng)的光具有不同的折射率，波長(zhǎng)長(zhǎng)的光，折射率小；波長(zhǎng)短的光，折射率大。平行光經(jīng)過(guò)棱鏡后按波長(zhǎng)順序排列成為單色光；經(jīng)聚焦后在焦面上的不同位置上成像，獲得按波長(zhǎng)展開(kāi)的光譜；

棱鏡的分辨能力取決于棱鏡的幾何尺寸和材料；

棱鏡的光學(xué)特性可用色散率和分辨率來(lái)表征；色散元件棱鏡的特性與參數(shù)（1）色散率

角色散率：用dθ/dλ表示，偏向角θ對(duì)波長(zhǎng)的變化率：

棱鏡的頂角越大或折射率越大，角色散率越大，分開(kāi)兩條相鄰譜線(xiàn)的能力越強(qiáng)，但頂角越大，反射損失也增大，通常為60度角；

線(xiàn)色散率：用dl/dλ表示，兩條相鄰譜線(xiàn)在焦面上被分開(kāi)的距離對(duì)波長(zhǎng)的變化率；倒線(xiàn)色散率：用dλ/dl表示。

相鄰兩條譜線(xiàn)分開(kāi)程度的度量：：兩條相鄰譜線(xiàn)的平均波長(zhǎng)；△λ：兩條譜線(xiàn)的波長(zhǎng)差；b：棱鏡的底邊長(zhǎng)度；n：棱鏡介質(zhì)材料的折射率。

分辨率與波長(zhǎng)有關(guān)，長(zhǎng)波的分辨率要比短波的分辨率小，棱鏡分離后的光譜屬于非均排光譜。（2）分辨率

若要增加棱鏡角色散率，可以采用下列辦法：①增加棱鏡的數(shù)目

使用這種辦法時(shí)，要考慮成本和光強(qiáng)減小的問(wèn)題。

②增大棱鏡的頂角這種辦法將受到入射角大于臨界角時(shí)發(fā)生全反射的限制。例如，對(duì)于棱鏡，當(dāng)頂角等于65時(shí)，紫外線(xiàn)就不能折射出來(lái)，所以其頂角一般為60。

③改變棱鏡的材料

即改變dn/d。在400nm~800nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)，玻璃棱鏡比石英棱鏡的色散率大。但在200nm~400nm的波長(zhǎng)范圍內(nèi)，由于玻璃強(qiáng)烈地吸收紫外光，無(wú)法采用，故只能采用石英棱鏡。Ⅱ、光柵：使用光柵作為分光元件的優(yōu)點(diǎn)是：①波長(zhǎng)范圍比玻璃棱鏡寬；②反射光束強(qiáng)度對(duì)波長(zhǎng)的依賴(lài)性比棱鏡的透射光束要小得多；③光柵的角色散率幾乎不隨波長(zhǎng)而變化，近似于均勻色散；④分辨率大，一塊寬50mm刻槽數(shù)為1200條/mm的光柵，分辨率可達(dá)6×104。⑤集光能力強(qiáng)，用優(yōu)質(zhì)的閃爍光柵可將80%以上的光能量聚集到所需要的波長(zhǎng)范圍。色散元件反射光柵，透射光柵：

光柵光譜的產(chǎn)生是多狹縫干涉與單狹縫衍射共同作用的結(jié)果，前者決定光譜出現(xiàn)的位置，后者決定譜線(xiàn)強(qiáng)度分布；2紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)的基本組成與結(jié)構(gòu)

如果：

DB-AC=d(sinα±sinθ)=nλ

即光柵公式：d(sinα±sinθ)=nλα角規(guī)定取正值，如果θ角與α角在光柵法線(xiàn)同側(cè)，θ角取正值，反之區(qū)負(fù)值；當(dāng)n=0時(shí)，零級(jí)光譜，衍射角與波長(zhǎng)無(wú)關(guān)，無(wú)分光作用。

可看到：一級(jí)光譜的1200nm與二級(jí)光譜的600nm、三級(jí)光譜的400nm、四級(jí)光譜的300nm、五級(jí)光譜的240nm、六級(jí)光譜的200nm疊加在一起。實(shí)驗(yàn)上必須予以分離才能正確測(cè)量光譜信號(hào)。分離的方法有兩類(lèi)：一類(lèi)，利用濾光器，用于低級(jí)光譜分離；另一類(lèi)，采用預(yù)色散器，用于高譜級(jí)分離。

光柵的特性可用色散率和分辨率來(lái)表征，當(dāng)入射角不變時(shí)，光柵的角色散率可通過(guò)對(duì)光柵公式求導(dǎo)得到：

dθ/dλ為入射角對(duì)波長(zhǎng)的變化率，即光柵的角色散率。

當(dāng)θ很小，且變化不大時(shí)，cosθ≈1，光柵的角色散率決定于光柵常數(shù)d和光譜級(jí)數(shù)n，常數(shù)，不隨波長(zhǎng)改變，均排光譜（優(yōu)于棱鏡之處）。

角色散率只與色散元件的性能有關(guān)；線(xiàn)色散率還與儀器的焦距有關(guān)。

f為會(huì)聚透鏡的焦距。

光柵的分辨能力根據(jù)Rakleigh準(zhǔn)則來(lái)確定：

等強(qiáng)度的兩條譜線(xiàn)（I，II）中，一條（II）的衍射最大強(qiáng)度落在另一條的第一最小強(qiáng)度上時(shí)，兩衍射圖樣中間的光強(qiáng)約為中央最大的80%，在這種情況下，兩譜線(xiàn)中央最大距離即是光學(xué)儀器能分辨的最小距離（可分離的最小波長(zhǎng)間隔）；光柵的線(xiàn)色散率

光柵的分辨率R

等于光譜級(jí)次（n）與光柵刻痕條數(shù)（N）的乘積：

光柵越寬、單位刻痕數(shù)越多、R越大。

寬度50mm，N=1200條/mm，

一級(jí)光譜的分辨率：

R=1×50×1200=6×104光柵的分辨率R狹縫:兩邊的邊緣應(yīng)銳利且位于同一平面上。

單色器的進(jìn)口狹縫起著單色器光學(xué)系統(tǒng)虛光源的作用。復(fù)合光經(jīng)色散元件分開(kāi)后，在出口曲面上形成相當(dāng)于每條光譜線(xiàn)的像，即光譜。轉(zhuǎn)動(dòng)色散元件可使不同波長(zhǎng)的光譜線(xiàn)依次通過(guò)。

分辨率大小不僅與色散元件的性能有關(guān)，也取決于成像的大小，因此希望采用較窄的進(jìn)口狹縫。分辨率用來(lái)衡量單色器能分開(kāi)波長(zhǎng)的最小間隔的能力；最小間隔的大小用光譜有效帶寬表示：

S=DWD為線(xiàn)色散率的倒數(shù)；W為狹縫寬度；①

在原子發(fā)射光譜分析中，定性分析時(shí)，減小狹縫寬度，使相鄰譜線(xiàn)的分辨率提高；定量分析時(shí)，增大狹縫寬度，可使光強(qiáng)增加。②在原子吸收光譜分析中,一般原則是,在不引起吸光度減小的情況下,采用盡可能小的狹縫寬度(降低火焰背景）。

③試樣裝置（樣品室）

光源與試樣相互作用的場(chǎng)所（1）吸收池紫外-可見(jiàn)分光光度法：比色皿（2）特殊裝置原子吸收分光光度：霧化器中霧化，在火焰中，元素由離子態(tài)→原子；原子發(fā)射光譜分析：試樣噴入等離子體；紅外分光光度法：將試樣與溴化鉀壓制成透明片詳細(xì)內(nèi)容在相關(guān)章節(jié)中介紹。2.1基本組成generalprocess④檢測(cè)器光電檢測(cè)器，主要有以下幾種：硒光電池、光電二極管、光電倍增管、硅二極管陣列檢測(cè)器、半導(dǎo)體檢測(cè)器；

檢測(cè)原理：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(chǎng)的作用下要流向陽(yáng)極，從而造成在整個(gè)回路中有電流通過(guò)。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。2.1基本組成generalprocess硒光電池

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：1光電管的陽(yáng)極，它由一個(gè)鎳環(huán)或鎳片組成；2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電池，其作用是在陰、陽(yáng)極之間加上一電壓；4放大器，放大由光電管產(chǎn)生的電信號(hào)；1234紅敏管625-1000nm藍(lán)敏管200-625nm光電倍增管1個(gè)光電子可產(chǎn)生106～107個(gè)電子光電倍增管：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。

熱導(dǎo)檢測(cè)器，主要有：

真空熱電偶檢測(cè)器：紅外光譜儀中常用的一種；熱釋電檢測(cè)器：⑤信號(hào)、與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)

現(xiàn)代分析儀器多配有計(jì)算機(jī)完成數(shù)據(jù)采集、信號(hào)處理、數(shù)據(jù)分析、結(jié)果打印，工作站軟件系統(tǒng)；2.1基本組成generalprocess2.2紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)的類(lèi)型1.單光束

特點(diǎn)：

結(jié)構(gòu)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)器具有很高的穩(wěn)定性。2.雙光束

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。儀器復(fù)雜，價(jià)格較高。2.2紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)的類(lèi)型3.雙波長(zhǎng)光源發(fā)出的光被分為兩束，分別經(jīng)過(guò)兩個(gè)單色器，獲得兩束不同波長(zhǎng)的單色光，將兩束單色光(λ1、λ2)快速交替通過(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。對(duì)于多組分混合物或存在背景及共存物的干擾的溶液適用，靈敏度高，選擇性強(qiáng)。2.2紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)的類(lèi)型儀器紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)2.3紫外-可見(jiàn)吸收光譜法的基本實(shí)驗(yàn)技術(shù)內(nèi)容：2.3.1分光光度計(jì)的性能調(diào)試2.3.2分光光度計(jì)的校正2.3.3分析條件的選擇2.3.1分光光度計(jì)的性能調(diào)試波長(zhǎng)范圍

波長(zhǎng)準(zhǔn)確度波長(zhǎng)精確度單色光帶寬雜散光強(qiáng)度實(shí)現(xiàn)分析項(xiàng)目的能力分析的準(zhǔn)確度分析的精確度分析的準(zhǔn)確度

分析的檢測(cè)限信噪比分析的檢測(cè)限1、光度計(jì)的性能指標(biāo)：2.性能指標(biāo)對(duì)分析的影響波長(zhǎng)準(zhǔn)確度（波長(zhǎng)誤差）：儀器所指示的波長(zhǎng)值和單色器實(shí)際輸出單色光的波長(zhǎng)值之間相符的程度（兩值之差）。影響定性分析：直接關(guān)系到光譜吸收峰的位置定量分析：影響測(cè)定值測(cè)葉綠素B，波長(zhǎng)偏差1-2nm,測(cè)量結(jié)果偏差10-20％ε隨波長(zhǎng)變化越快，對(duì)測(cè)量結(jié)果影響越大2.3.1分光光度計(jì)的性能調(diào)試單色光帶寬的影響：

雜散光的影響：雜散光會(huì)造成分光光度計(jì)的測(cè)量本底，影響濃度的檢測(cè)限。在高吸光度時(shí)，雜散光引起的相對(duì)誤差比低吸光度時(shí)要大得多。單色光帶寬決定了儀器的波長(zhǎng)分辨率精確的定性、定量分析，要求單色光的帶寬相當(dāng)于樣品吸收峰的1/5~1/10。2.3.1分光光度計(jì)的性能調(diào)試2.3.2分光光度計(jì)的校正吸收池校正：在測(cè)定溶液的吸光度時(shí)，除了待測(cè)物質(zhì)吸收使透過(guò)光減弱外，吸收池中的反射、散射等也會(huì)影響透過(guò)光的強(qiáng)度，因此，進(jìn)行定量分需進(jìn)行吸收池的配對(duì)和校正。方法：在吸收池A內(nèi)裝入試樣溶液，在吸收池B內(nèi)裝入?yún)⒈热芤?，測(cè)量試驗(yàn)的吸光度，然后倒出吸收池內(nèi)的溶液，洗凈吸收池。再分別在吸收池A內(nèi)裝入?yún)⒈热芤海粘谺內(nèi)裝入試樣溶液，測(cè)量吸光度。要求前后兩次測(cè)得的吸光度值應(yīng)小于0.005。2.3.2分光光度計(jì)的校正2.整機(jī)校正（動(dòng)態(tài)）步驟：第一步調(diào)零點(diǎn)把光源的光擋住，在檢測(cè)器不見(jiàn)光的條件下，將輸出調(diào)為零。第二步調(diào)滿(mǎn)刻度在樣品池中放入樣品中除待測(cè)成分以外的背景成分，再將儀器的輸出調(diào)為100％。2.3.3分析條件的選擇1.光源的調(diào)節(jié)通過(guò)燈電流和燈位置的調(diào)整，充分發(fā)揮光源的強(qiáng)度，

使單色器獲得最大光強(qiáng)。2.測(cè)量波長(zhǎng)的選擇

一般情況下，為了使測(cè)定結(jié)果有較高的靈敏度，分析用的單色光應(yīng)選擇被測(cè)定物質(zhì)溶液的最大吸收波長(zhǎng)，以得到較大的吸光度值，且受分析波長(zhǎng)誤差的影響較小。但有時(shí)也根據(jù)分析要求選擇。

例如：共存雜質(zhì)干擾；樣品濃度差異等2.3.3分析條件的選擇3.狹縫的調(diào)節(jié)狹縫寬度直接影響測(cè)定的靈敏度和校正曲線(xiàn)的線(xiàn)性范圍。調(diào)節(jié)原則：⑴依據(jù)測(cè)定靈敏度，能保證吸光度不明顯降低時(shí)的最大狹縫寬度就是應(yīng)該選擇的最合適的寬度。⑵依據(jù)待測(cè)物質(zhì)在擬選擇波長(zhǎng)附近吸收光譜的斜率變化，如果斜率變化較大，應(yīng)適當(dāng)調(diào)小狹縫寬度。sΔλ靈敏度線(xiàn)性破壞

；s信號(hào)強(qiáng)度信噪比Δλ=s/dl/d入2.3.3分析條件的選擇

由于儀器光源的不穩(wěn)定性、讀數(shù)的不確定性和雜散光的影響，都會(huì)給測(cè)定帶來(lái)誤差。當(dāng)分析高濃度樣品時(shí)，誤差更大。為了減小誤差，一般應(yīng)控制吸光度在0.2~0.7的范圍。方法：控制濃度和光程4.控制適宜的吸光度范圍5.參比溶液的選擇：

參比溶液應(yīng)包括待測(cè)成分以外的全部背景成分,以消除由于樣品池壁及溶劑等背景成分對(duì)作用光的反射和吸收帶來(lái)的誤差。2.3.3分析條件的選擇顯色劑的作用：⑴可使在譜區(qū)沒(méi)有吸收的物質(zhì)生成有強(qiáng)烈吸收的產(chǎn)物。⑵可使某些低吸收物質(zhì)的吸光系數(shù)比未結(jié)合前增大幾個(gè)數(shù)量級(jí)，提高測(cè)定靈敏度。顯色劑要求：靈敏度高、穩(wěn)定性好、選擇性強(qiáng)。顯色劑的選擇:使被測(cè)物質(zhì)顯色生成有色化合物的試劑稱(chēng)顯色劑6.顯色反應(yīng)

2.4紫外-可見(jiàn)吸收光譜的應(yīng)用1.化合物純度的鑒定如果某一化合物在紫外區(qū)無(wú)吸收峰,而雜質(zhì)有較強(qiáng)的吸收峰,則可用紫外吸收光譜法檢出該化合物中的痕量物質(zhì)。2.未知物的定性鑒定（對(duì)比法）

一般可通過(guò)對(duì)未知樣品所作的光譜與文獻(xiàn)記載的標(biāo)準(zhǔn)光譜加以比較（相同的測(cè)試條件）。若相同，則可能為同一化合物。

有機(jī)化合物的紫外吸收光譜反映結(jié)構(gòu)中生色團(tuán)和助色團(tuán)團(tuán)的特性，不完全反映分子特性。3.分子結(jié)構(gòu)判斷：定性分析2.4紫外-可見(jiàn)吸收光譜的應(yīng)用光譜解析確認(rèn)max，并算出㏒ε，初步估計(jì)屬于何種吸收帶；(2)觀(guān)察主要吸收帶的范圍，判斷屬于何種共軛體系；在解析有機(jī)物的紫外-可見(jiàn)光譜時(shí)，可把吸收帶分為四類(lèi)：R吸收帶

n→π﹡躍遷產(chǎn)生的較弱K吸收帶π→π﹡躍遷產(chǎn)生的強(qiáng)B吸收帶是芳香族化合物（包括雜環(huán)芳香族）的特征吸收帶E吸收帶也是芳香族化合物的特征譜帶，苯為184nm和204nm2.4紫外-可見(jiàn)吸收光譜的應(yīng)用

（1）200-400nm無(wú)吸收峰。飽和化合物，單烯。

（2）

270-350nm有吸收峰（ε=10-100）醛酮n→π*躍遷產(chǎn)生的R帶。

（3）

250-300nm有中等強(qiáng)度的吸收峰（ε=200-2000），芳環(huán)的特征吸收（具有精細(xì)解構(gòu)的B帶）。

（4）

200-250nm有強(qiáng)吸收峰（ε104），表明含有一個(gè)共軛體系（K）帶。共軛二烯：K帶（230nm）；不飽和醛酮：K帶230nm，R帶310-330nm260nm,300nm,330nm有強(qiáng)吸收峰，3,4,5個(gè)雙鍵的共軛體系。（5）紫外光譜中有許多吸收峰，有的在可見(jiàn)區(qū)域；該化合物可能具有長(zhǎng)鏈共軛體系或稠環(huán)芳香生色團(tuán)

1.位阻影響：化合物中若有兩個(gè)生色團(tuán)產(chǎn)生共軛效應(yīng)，吸收帶紅移，但若兩生色團(tuán)由于立體結(jié)構(gòu)阻礙他們處于同一平面，就會(huì)影響共軛效應(yīng)。順?lè)串悩?gòu)：順式：λmax=280nm；εmax=10500反式：λmax=295.5nm；εmax=29000互變異構(gòu)：

酮式：λmax=204nm

烯醇式：λmax=243nm

乙苯乙稀乙烯丙酮影響吸收的因素（4點(diǎn)）：立體結(jié)構(gòu)和互變結(jié)構(gòu)的影響2.溶劑的影響非極性極性n

np

n<p

n

p

非極性極性n>p①n

→

*躍遷：蘭移；

；

②→*躍遷：紅移；；

max(正己烷)max(氯仿)max(甲醇)max(水)230238239243n329315309305**溶劑的影響1：乙醚2：水12250300苯酰丙酮

非極性→極性n→*躍遷：蘭移；；→*躍遷：紅移；；③極性溶劑使精細(xì)結(jié)構(gòu)消失；4.體系pH值的影響：無(wú)論是對(duì)酸性、堿性或中性樣品都有明顯影響。

加NaOH紅移→酚類(lèi)化合物，烯醇。加HCl蘭移→苯胺類(lèi)化合物。3.跨環(huán)效應(yīng)：①在有些β、γ不飽