紫外可見分光光度法

紫外可見分光光度法本章內(nèi)容紫外-可見分光光度法分子吸收光譜紫外光：200-400nm可見光：400-700nm光的波長、頻率及顏色不發(fā)光的物體為何有顏色？700nm530nm420nm570nm460nm610nm500nm亞甲基藍(lán)700nm530nm420nm460nm610nm500nm堿性品紅700nm530nm420nm460nm610nm500nm問題：Na2SO4溶液無色透明，其分子吸光情況?CuS(固態(tài))呈黑色，其分子吸光又如何？分子吸收如何產(chǎn)生？pH試紙甲醛檢測試劑盒產(chǎn)生條件光的能量與分子的電子能級躍遷所需能量一致。外層電子能級能量對應(yīng)紫外-可見光區(qū)分子的最外層有哪些電子？電子躍遷類型有哪些？1.

-

*躍遷所需能量高

遠(yuǎn)紫外區(qū)(

<150nm)CH4:125nm；CH3CH3:135nm2.

-

*躍遷所需能量較低

紫外區(qū)(

200nm左右)3.n-

*躍遷

能量較低

紫外區(qū)(

200nm左右)三甲基胺(CH3)3N：n-

*吸收峰在227nm

4.n-

*躍遷

能量低

近紫外、可見區(qū)(

200~700nm)含有雜原子的不飽和基團(tuán):-C=O，-C

N

分子吸收的主要原因1、生色團(tuán) 具有

軌道的不飽和官能團(tuán)?！肮曹棿?/p>

鍵”的

與

*間的能量差減小，生色作用大大增強(qiáng)。2、助色團(tuán)能使生色團(tuán)生色效應(yīng)增強(qiáng)的官能團(tuán)。含有孤對電子的給電子基團(tuán)：—NH2—OH—SH

吸收光譜與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系基值217nm基值253nmWoodward-Fieser規(guī)則計算共軛二烯、多烯烴最大吸收波長增加一個共軛雙鍵 30環(huán)外雙鍵 5每個烷基取代 5-O-乙?；?-O-R 6-S-R 30-Cl,-Br 5-NR2 60

基值253nm烷基取代(3×5)15nm環(huán)外雙鍵5nm273nm

基值253nm共軛系統(tǒng)延長(2×30)60nm烷基取代(5×5)25nm-O-乙酰基取代0nm環(huán)外雙鍵(3×5)15nm353nm

孔雀石綠蘇丹Ⅰ亞甲基藍(lán)甲基橙蕃茄紅素700nm530nm420nm460nm610nm500nm1、生色團(tuán)

具有

軌道的不飽和官能團(tuán)稱為生色團(tuán)。有“共軛大

鍵”（離域鍵）時，

與

*間的能量差減小，生色作用大大增強(qiáng)。2、助色團(tuán)本身不“生色”，但能使生色團(tuán)生色效應(yīng)增強(qiáng)的官能團(tuán)。含有孤對電子的給電子基團(tuán)：—NH2—OH—SH

2、紅移和紫移 紅移：吸收峰向長λ移動的現(xiàn)象； 紫移（藍(lán)移）：吸收峰向短λ移動的現(xiàn)象； 增強(qiáng)效應(yīng)：吸收強(qiáng)度增強(qiáng)的現(xiàn)象； 減弱效應(yīng)：吸收強(qiáng)度減弱的現(xiàn)象。吸收光譜(吸收曲線):吸光度（A）

波長（

）吸收峰：曲線上比左右相鄰處都高的一處；

max：吸收程度最大所對應(yīng)的

谷：曲線上比左右相鄰處都低的一處；

min：最低谷所對應(yīng)的

；肩峰：介于峰與谷之間，形狀像肩的弱吸收峰；1、金屬離子：d電子躍遷稀土離子：f電子躍遷2、配合物電荷轉(zhuǎn)移Fe3+—SCN-Fe2+—SCNhv一、透射比和吸光度I0=Ia+It+IrI0——入射光Ia——吸收光It——透過光Ir——反射光I0ItIrIr基本不變，扣除后：

I0ItIrI0ItIr采用空白溶液作為參比：在比色皿中裝上空白溶液，測量透過光強(qiáng)度It。I0=Ia+It

對光吸收程度表示： 透光率：T=It/I0

吸光度：A=lg(1/T)=lg(I0

/It)T=10%時，A=1.0空白測定：設(shè)定空白溶液的吸光度為0，即透過率T＝100％。二、Lambert-Beer定律

——光吸收基本定律

物質(zhì)對單色光吸收的強(qiáng)弱與吸光物質(zhì)的濃度（c）和液層厚度（b）的關(guān)系，是紫外-可見光度法定量的基礎(chǔ)。Lambert-Beer定律推導(dǎo)：P28吸收介質(zhì)之間沒有相互作用吸光度具有加合性A=

lc當(dāng)c用g/L、b用cm為單位時，k用吸光系數(shù)a表示，單位為L/g·cm當(dāng)c用mol/L、b用cm為單位時，k用摩爾吸光系數(shù)

表示，單位為L/mol·cm

Lambert定律：A=k'lBeer定律：A=k"cLambert-Beer定律：A=klcA1+A2+···+An=lgI0/I1+lgI1/I2+···+lgIn-1/In=lgI0/In

A=lgI0/In=A1+A2+···+An···I0I1I2InA1A2An三、引起偏離Lambert-Beer定律的因素一、主要部件

光

源

單色器

信號輸出

檢測器

樣品池1.光源：提供入射光的裝置；

UVregionVisibleregion碘鎢燈氘燈氙燈（1）鎢燈或碘鎢燈>350nm，可見光（2）氫燈或氘燈：150~400nm，紫外光（3）氙燈200~700nm色散元件：光柵狹縫光源色散元件入射狹縫單邊可調(diào)式狹縫I光柵準(zhǔn)光鏡聚焦元件光學(xué)玻璃吸收池

——只能用于可見區(qū)

石英吸收池

——可用于紫外及可見區(qū)硒光電池光電管光電倍增管（靈敏度最高）二極管陣列（同時檢測多個波長）photochathodeanodehighvoltagevoltagedividernetworkdynodeslightelectronsLightLensEntranceSlitRotatingGratingExitSlitDetectorMeasureonewavelengthbandatatime.Serialdetectionscheme.ArrayDetectorMeasurealargerangeofwavelengthssimultaneously.Paralleldetectionscheme.電表指針數(shù)字顯示熒光屏顯示電腦數(shù)字顯示熒光屏顯示電腦1.單波長、單光束分光光度計（721、722、752型等） 一個單色器；一種波長的單色光；一束單色光。雙光束分光光度計：兩束單色光。

兩單色光分別通過試樣溶液及參比溶液，后照交替射到同一光電倍增管上消除儀器不穩(wěn)定性3.雙波長分光光度計 兩個單色器得到兩個不同波長的單色光。 兩束波長不同的單色光（

1、

2）交替地通過同一試樣溶液（同一吸收池）后照射到同一光電倍增管上，最后得到的是溶液對

1和

2兩束光的吸光度差值?A。（一）顯色反應(yīng)的選擇1.選擇性好：干擾少或易排除；2.靈敏度高（S）：尤其是對低含量組分，一般選擇

：104~105L/mol·cm3.有色化合物穩(wěn)定、組成恒定4.有色化合物與顯色劑的顏色差別大一.影響顯色反應(yīng)的因素及反應(yīng)條件的選擇（二）影響顯色反應(yīng)的因素及反應(yīng)條件二.分光光度法測量誤差及實驗條件的選擇（一）測量誤差及A范圍的選擇當(dāng)T%=36.8%即A=0.434時，?c/c最??；當(dāng)T%在15-65%之間即A在0.2~0.8范圍內(nèi)，?c/c較小。(P503.16)溶劑參比：當(dāng)溶液中只有待測組分在測定波長下有吸收，而其它組分無吸收時

—用純?nèi)軇┳鲄⒈龋辉噭﹨⒈龋喝绻@色劑或其它試劑有吸收，而待測試樣溶液無吸

—用不加待測組分的其它試劑作參比；試樣參比：如果試樣基體有吸收，而顯色劑或其它試劑無吸收

—用不加顯色劑的試樣溶液作參比；三、參比溶液的選擇四、干擾及消除方法一、定性分析(輔助方法) 比較待測試樣和標(biāo)準(zhǔn)品的溶液的吸收光譜：吸收峰數(shù)目及位置、吸收谷及肩峰所在的位置等；分子結(jié)構(gòu)相同的化合物應(yīng)有完全相同的吸收光譜。 1、Woodward-Fieser規(guī)則計算共軛二烯、多烯烴及共軛烯酮類化合物躍遷最大吸收波長的經(jīng)驗規(guī)則。共軛二烯、多烯烴:p39

共軛烯酮類化合物:p40

2、Scott規(guī)則類似于Woodward-Fieser規(guī)則，用于計算芳香族羰基衍生物的躍遷最大吸收波長的經(jīng)驗規(guī)則。(1)(2)1、判別順反異構(gòu)番茄紅素、偶氮苯反式異構(gòu)體的lmax和emax大2、判別互變異構(gòu)烯醇式——酮式烯醇式的lmax和emax大半定量：比色法定量分析方法的依據(jù)是Lambert-Beer定律（一）單組分定量1.標(biāo)準(zhǔn)曲線法：通常在最大吸收處1）靈敏度高2）吸光度隨波長變化小2.直接比較法： 已知試樣溶液基本組成，配制相同基體、相近濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，分別測定吸光度A標(biāo)、A樣

（二）多組分定量吸光度具有加合性的特點。吸收光譜三種相互重疊的情況：

1.第一種情況： 分別在

1及

2處測定a及b組分的c2.第二種情況： 先在

1處測得ca，再在

2處測得混合組分的吸光度Aa+b，根據(jù)吸收定律加和性：Aa+b(

2)

=Aa(

2)

+Ab(

2)

=

a(

2)

·b·ca+

b(

2)

·b·

cb 應(yīng)先求得

a(

2)與

b(

2)，并使用相同b,即可求得cb。3.第三種情況：兩吸收曲線互相重疊(1)解方程組法：選定兩個波長

1及

2，測A1和A2，解方程組：A1=

a(

1)

·b·ca+

b(

1)

·b·

cbA2

=

a(

2)

·b·ca+

b(

2)

·b·

cb

對含有n個組分的混合物，解n個聯(lián)立方程以求得各組分的濃度。（2）等吸光度雙波長（消去）法吸收光譜重疊的P(虛線)、Q(實線)兩組分共存，現(xiàn)設(shè)法把一種組分(Q)的吸光度消去。A1=A1P+A1Q+A1sA2=A2P+A2Q+A2s

A=A2P-A1P+A2Q-A1Q

=A2P-A1P

=(

2P-

1P)·b·cP(三)、示差分光光度法用于待測組分含量高的樣品。采用比試樣濃度稍低的樣品做參比，結(jié)果相當(dāng)于標(biāo)尺放大。Ax=

·b·cxAs=

·b·cs

A=

·b·(cx-cs)=

·b·

c待測試液的透射比為5％（A＝1.3），若用透射比為10％（A＝1.0），此時透射比則為50％（A＝0.3）1、摩爾比法（飽和法）根據(jù)金屬離子M在與配體R反應(yīng)過程中被飽和的原則來測定配合物組成。M+nR=MRn適合于離解度小、組成比高的配合物組成的測定。[MRn]=(1-α)c[M]=αc[R]=αn

cα=(A’-A)/A’一元弱酸在溶液中的離解反應(yīng)為：HL=H++L-離解常數(shù):Ka=[H+][L-]/[HL]pKa=pH+lg[HL]/[L-]配制出三份不同pH的HL溶液:1、強(qiáng)堿性溶液，計算出L-的摩爾吸光系數(shù)。2、強(qiáng)酸性溶液，計算出HL的摩爾吸光系數(shù)。3、已知pH

值的緩沖液，其pH

值在pKa

附近，用雙組分測定的方法算出L-和HL的濃度。

例：準(zhǔn)確稱取弱酸HB試樣1.00g8份，分別用不同pH值的緩沖溶液溶解，全部溶液在某一波長、同一操作條件下測定其吸光度。已知弱酸HB的陰離子B-在該測定波長下為唯一的吸光成份，試根據(jù)下列數(shù)據(jù)計算該弱酸HB的Ka.pH4567891011A0.000.000.060.390.951.131.181.18解：由上述數(shù)據(jù)可知，pH≤5時，弱酸全部以HB形式存在，A=0.0；pH≥10時，弱酸全部以B-形式存在，A=1.18。所有溶液HB的分析濃度均相同為c0，則有1.18=ebc0

→

→c0=1.18/eb①在任何pH條件下，〔B-〕Ka[H+]+Ka又A=eb[B-]=1.18Ka/([H+]+Ka)②已知pH=8時、A=0.95代入②，求得Ka=4.1×10-8pH=9時、A=1.13、Ka=2.3×10-8pH6789A0.060.390.951.13Ka×1085.34.94.12.3Ka的平均值：

為所求。A=ebc或c=A/eb，欲使待測組分濃度c盡可能小，決定于以下因素:分光光度法已成為痕量分析的重要工具常規(guī)分光光度法的極限測定濃度:假定可準(zhǔn)確測量的A=0.0001,采用5cm的比色皿，e為5.0×106,則c=4×10-10molL-1③增大有色化合物的e:目前，有不少二元或三元配合物的顯色反應(yīng)生成的有色絡(luò)合物的e為105級,少數(shù)達(dá)106級。②增大吸收池光程:用1～4m全反射長光路毛細(xì)吸收管用于天然水中超痕量磷，可測至0.1ppt級。①可準(zhǔn)確測量的吸光度A值愈小:這始終是儀器制造商追求的目標(biāo)，目前，高精度分光光度計可準(zhǔn)確測量到0.0001吸收單位

無機(jī)陰、陽離子的測定利用高靈敏、高選擇性的有機(jī)顯色劑，與被測無機(jī)離子發(fā)生配合或氧化還原反應(yīng)，可測定周期表中絕大多數(shù)元素兩組分的同時測定例：臨床中麻醉劑：普魯卡因丁卡因注射液它含有兩種成分：鹽酸普魯卡因和鹽酸丁卡因這兩種化合物結(jié)構(gòu)相似，最大吸收波長分別為291和312nm。但鹽酸丁卡因的毒性比前者大10倍，因此配制時應(yīng)嚴(yán)格限制其含量雙波長法的應(yīng)用可采用雙波長，利用吸光度具有加和性來測定和求解，以減少二種化合物吸收峰重疊而產(chǎn)生的測量誤差

參見