紫外-可見分光光度法

第十一章紫外—可見分光光度法本章教學(xué)要求1、了解光譜分析的概念、分類、特點；化合物電子光譜的產(chǎn)生原理及紫外—可見分光光度法的特點。2、掌握透光度、吸光度的定義及朗伯-比爾定律及其使用條件；了解朗伯-比爾定律偏離原因。本章教學(xué)要求5、掌握紫外-可見光分光光度法定性鑒別方法、單組分的定量分析方法；了解多組分的定量分析方法。4、掌握顯色反應(yīng)、顯色劑、顯色條件選擇、參比溶液的概念及應(yīng)用。3、熟悉紫外及可見分光光度計的結(jié)構(gòu)。第一節(jié)概述1、光學(xué)分析法依據(jù)物質(zhì)發(fā)射的電磁輻射或物質(zhì)與電磁輻射相互作用而建立起來的各種分析法的統(tǒng)稱。分類：（1）光譜法（2）非光譜法（1）光譜法：利用物質(zhì)的光譜進(jìn)行定性、定量和結(jié)構(gòu)分析的方法。

按能量交換方向分吸收光譜法發(fā)射光譜法按作用結(jié)果不同分原子光譜→線狀光譜分子光譜→帶狀光譜光譜：當(dāng)物質(zhì)與輻射能作用時，物質(zhì)內(nèi)部發(fā)生能級躍遷，記錄由能級躍遷所產(chǎn)生的輻射能強(qiáng)度隨波長的變化，所得的圖譜。（2）非光譜法：利用物質(zhì)受電磁輻射時，改變電磁波的傳播方向、速度等物理性質(zhì)建立起來的分析方法。分類：折射法旋光法χ射線衍射法2、原子光譜與分子光譜：（1）原子光譜：

由于氣態(tài)原子或離子外層電子在不同能級間躍遷而產(chǎn)生的光譜。

包括：原子吸收光譜、原子發(fā)射光譜、原子熒光光譜。特征：線狀光譜（2）分子光譜：在輻射作用下，分子間能級的躍遷產(chǎn)生的光譜。包括：分子吸收光譜、分子熒光光譜、分子磷光光譜。特征：帶狀光譜3、吸收光譜與發(fā)射光譜（2）發(fā)射光譜

例：γ-射線；x-射線；熒光例：原子吸收光譜，分子吸收光譜（1）吸收光譜

4、分光光度法：利用被測物質(zhì)對光的吸收特征和吸收強(qiáng)度對物質(zhì)進(jìn)行分析的方法。分類：（1）紫外分光光度法（200~400nm)（2）可見分光光度法(400~760nm)（3）紅外分光光度法(0.75~1000μm)紫外—可見分光光度法的特點：1、靈敏度高：能測10-7g/mL級。2、精密度和準(zhǔn)確度高：RE=1~5%3、選擇性好：多組分一般無需分離4、儀器設(shè)備簡單：不太貴重、操作簡便快速；5、應(yīng)用范圍廣。1、波粒二象性：波動性：粒子性：一、電磁輻射與電磁波譜電磁輻射：在空間不需任何物質(zhì)作為傳播媒介的高速傳播的粒子流。2、電磁波譜：光譜區(qū)域：按照電磁波波長大小順序把電磁波劃分成幾個區(qū)域。電磁波譜：由各光譜區(qū)域按順序排成的系列。

射線x射線紫外光紅外光微波無線電波10-2nm10nm102nm104nm0.1cm10cm103cm105cm可見光二、物質(zhì)對光的選擇性吸收：可見光色散1、單色光：單一波長的光。復(fù)合光：由不同波長的光組合而成的光。紅橙黃綠青青藍(lán)藍(lán)紫650-750

nm600-650

nm580-600

nm500-580

nm490-500

nm480-490

nm450-480

nm400-450

nm2、白光：七色光按不同比例混合的復(fù)合光。

互補(bǔ)光：按一定比例混合為白光的兩種光。紅青綠藍(lán)黃青藍(lán)橙紫3、物質(zhì)的顏色與光的關(guān)系：完全吸收：完全透過：吸收黃色光：

溶液顏色取決于被吸收光的互補(bǔ)光的顏色；而顏色的深淺，則取決于溶液中吸光物質(zhì)濃度的高低。

吸收光譜與有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)的關(guān)系：紅外吸收光譜——振動或轉(zhuǎn)動光譜。每一種分子都有其特征光譜。紫外—可見吸收光譜—電子光譜分子中含有芳香環(huán)、共軛雙鍵、含雜原子的不飽和鍵、配位化合物一、吸收光譜：在濃度一定的條件下，以波長或波數(shù)為橫坐標(biāo)、吸光度或吸光系數(shù)為縱坐標(biāo)所描繪的曲線。吸收峰：谷：肩峰：末端吸收：223411強(qiáng)帶：ε>104；弱帶：ε<102A第二節(jié)紫外—可見分光光度法的基本原理（一）透光率與吸光度：1、透光率：入射光I0透射光ItT取值為0.0%~100.0%全部吸收：T=0.0%全部透射：T=100.0%二、朗伯-比爾定律：2、吸光度A：溶液對光的吸收程度。A取值為：0～∞ExampleSolution（1）透光率T=20%，則A=？（2）若吸光度A=0.30，則T=？（二）光的吸收定律：朗伯—比爾定律光吸收定律：A(a+b+c)=Aa+Ab+Ac適用前提：1、入射光為平行單色光且垂直照射；2、均勻非散射體系;3、稀溶液（C<0.01mol/L);4、無熒光和光化學(xué)現(xiàn)象發(fā)生。（三）吸光系數(shù)：1、摩爾吸光系數(shù)或EM：在一定λ下，c=1mol/L，L=1cm時的吸光度。單位：L/mol.cm2、百分吸光系數(shù)：在一定λ下，c=1g/100mL，L=1cm時的吸光度。兩者的關(guān)系：ExampleSolution氯霉素（M=323.15）的水溶液在278nm處有最大吸收。設(shè)用純品配制100mL含2.00mg的溶液，以1.00cm厚的吸收池在278nm處測得透光率為24.3%，求A、ε、影響吸光系數(shù)的因素：1、入射光的波長：同一物質(zhì)在不同波長下一定不同。2、物質(zhì)的性質(zhì)：不同物質(zhì)在同一波長下ε可能不同（選擇性吸收）。3、溫度、酸度、介質(zhì)、有色物結(jié)構(gòu)。ε值的大小不隨

c或A值變化。三、偏離光吸收定律的主要因素：根據(jù)比爾定律：Ac正偏離負(fù)偏離（一）化學(xué)因素：1.溶液濃度過高；2.化學(xué)反應(yīng)—有色物離解、締合.比爾定律適用的前提之一：稀溶液（二）光學(xué)因素：1.非單色光：（儀器本身所致）

儀器使用的是連續(xù)光源，用單色器分光，由于單色器色散能力的限制和出口狹縫要保持一定的寬度，所以我們不可能得到純的單色光。2．雜散光的影響：

從單色器分出的不在入射光譜帶寬度范圍內(nèi)的光。來源：儀器本身缺陷；光學(xué)元件污染造成。雜散光可使吸收光譜變形，吸光度變值。3．反射光和散色光：反射光和散色光均是入射光譜帶寬度內(nèi)的光，直接對T產(chǎn)生影響。散射和反射使T↓，A↑，吸收光譜變形注：一般可用空白對比校正消除4．非平行光的影響：使光程↑，A↑，吸收光譜變形（三）儀器因素1、光源不穩(wěn)定。2、吸收池厚度不一。3、實驗條件的偶然變動。第三節(jié)紫外—可見分光光度計光源單色器吸收池檢測器信號處理及顯示器1．光源：提供入射光鎢燈或鹵鎢燈——可見光源350～1000nm氫燈或氘燈——紫外光源200～360nm一、儀器組成：2．單色器：分離單色光

包括狹縫、準(zhǔn)直鏡、色散元件

（1）色散元件：將復(fù)合光散射成一系列的單色光。

棱鏡：對不同波長的光折射率不同分出光波長不等距

光柵：衍射和干涉

分出光波長等距3．吸收池：盛放樣品溶液的器皿玻璃：能吸收UV光，僅適用于可見光區(qū)石英：不能吸收紫外光，適用于紫外和可見光區(qū)（3）狹縫：光的進(jìn)出口。進(jìn)光狹縫出光狹縫（2）準(zhǔn)直鏡：聚光鏡發(fā)散光平行光聚焦出狹縫4．檢測器：

將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕难b置。包括：光電池、光電管、光電倍增管、二極管陣列檢測器5．記錄裝置：訊號處理和顯示系統(tǒng)顯示方式：T、A、C、ε二、分光光度計的類型：1、單波長單光束分光光度計：特點：

（1）結(jié)構(gòu)簡單，價格較便宜。（2）使用時來回拉動吸收池，存在移動誤差。（3）對光源的穩(wěn)定性要求高。（4）比色池要配對。2、單波長雙光束分光光度計：特點：（1）不用拉動吸收池，可以減小移動誤差（2）對光源穩(wěn)定性要求不高。（3）可以自動掃描吸收光譜。3、雙波長雙光束分光光度計：特點：（1）利用吸光度差值定量，不需要參比溶液（2）消除干擾和吸收池不匹配引起的誤差。（3）價格昂貴，體積較大。三、測量條件的選擇（一）儀器測量條件的選擇：1、吸光度范圍的選擇：A=0.2~0.8方法：（1）濃度高：少取樣或稀釋（2）濃度低：多取樣或富集（3）改變吸收池的厚度。2、入射光波長的選擇：

最強(qiáng)吸收帶的λmax方法：繪制吸收光譜（二）參比溶液的選擇：原則：扣除非待測組分的吸收。

溶劑參比：僅有待測物質(zhì)與顯色劑的反應(yīng)產(chǎn)物有吸收時。消除溶劑、吸收池等因素的影響。

試劑參比：顯色劑或其他試劑在測定波長處有吸收時。消除試劑中的組分的影響。試液參