1、儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 20121 (Ultraviolet-visible absorption spectromtry, UV-VIS)儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 20122 目 錄n3-1 概述概述n3-2 化合物電子光譜的產生化合物電子光譜的產生n3-3 紫外紫外-可見分光光度計可見分光光度計n3-4 誤差和測量條件的選擇誤差和測量條件的選擇n3-5 紫外紫外-可見吸收光譜的應用可見吸收光譜的應用n3-6 有機化合物結構輔助解析有機化合物結構輔助解析儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 20123儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 20124 包括比色

2、分析法與分光光度法。比較有色溶液深淺來確定物質含量的方法，屬于可見吸收光度法的的范疇使用分光光度計進行吸收光譜分析的方法。儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 20125波長不同的電磁波，引起人眼的顏色感覺不同。 實驗背景實驗背景 1666 年，年，英國英國科學家科學家牛頓牛頓第一個揭示了光的色學性質第一個揭示了光的色學性質和顏色的秘密。他用實驗說和顏色的秘密。他用實驗說明太陽光是各種顏色的混合明太陽光是各種顏色的混合光，并發現光的顏色決定于光，并發現光的顏色決定于光的波長。光的波長。可見光顏色對應的波長物質顯色的原因物質顯色的原因掌握兩個基本概念：復合光，互補色光 比色分析法比色分析法儀器

3、分析塔里木大學 2010塔里木大學 20126溶液的顏色與光吸收的關系溶液的顏色與光吸收的關系完全吸收完全吸收完全透過完全透過吸收黃色光吸收黃色光光譜示意光譜示意表觀現象示意表觀現象示意儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 20127（1）：目視比色法）：目視比色法優點：優點： 1.儀器簡單，操作方便，適儀器簡單，操作方便，適宜于大批試樣的分析。宜于大批試樣的分析。 2.測定的靈敏度高，適宜于測定的靈敏度高，適宜于稀溶液中微量物質的測定。稀溶液中微量物質的測定。 3.不需要單色光，可直接在不需要單色光，可直接在白光下進行。白光下進行。 缺點：準確度較差，相對誤缺點：準確度較差，相對誤差達差達

4、5%-20%儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 20128(2) 光電比色法光電比色法測試方法：標準曲線法和標準試樣比較法測試方法：標準曲線法和標準試樣比較法儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 20129 分光光度法：分光光度法： 定量方法和基本原理與光電比色法相同。利用定量方法和基本原理與光電比色法相同。利用單單色器色器來獲得所需的單色光。通過調節單色器，即可來獲得所需的單色光。通過調節單色器，即可連續地改變單色光的波長。連續地改變單色光的波長。特點：特點： 純度較高的單色光，準確度較高。純度較高的單色光，準確度較高。 利用利用吸光度的加和性吸光度的加和性，可以同時測定溶液中兩種，可

5、以同時測定溶液中兩種或兩種以上的組分或兩種以上的組分。 儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 201210u遠紫外光區：遠紫外光區：10-200 nm； u近紫外光區：近紫外光區：200-400 nm；u可見光區：可見光區： 400-780 nm。u儀器較簡單，價格較便宜；儀器較簡單，價格較便宜；u分析操作簡單，速度快；分析操作簡單，速度快；u靈敏度高，靈敏度高，10-6g；u準確度、精密度高，準確度、精密度高，1-5%，差示分光光度法；u選擇性好，應用廣泛。選擇性好，應用廣泛。儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 201211n在分子中，除了電子相對于原子核的運動；原子核在在分子中，除了

6、電子相對于原子核的運動；原子核在其平衡位置附近的相對振動；分子本身繞其重心的轉其平衡位置附近的相對振動；分子本身繞其重心的轉動。動。電磁波吸收與分子能量變化A ：轉動能級躍遷（遠紅外區）B： 轉動/振動能級躍遷（近紅外區）C：轉動/振動/電子能級躍遷（可見、紫外區）儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 201212電子能級、振動電子能級、振動能級和轉動能級。能級和轉動能級。 E分子分子=Ee +Ev +Er。 Ee Ev Er儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 201213間的能量差：間的能量差：0.0050.05 eV，躍遷產生吸收躍遷產生吸收光譜位于遠紅外區（光譜位于遠紅外區（）；）

7、；的能量差：的能量差：0.051 eV，躍遷產生的吸收光譜躍遷產生的吸收光譜位于紅外區（位于紅外區（）；）；的能量差較大，約為的能量差較大，約為120 eV。電子躍遷產生電子躍遷產生的吸收光譜在紫外的吸收光譜在紫外-可見光區可見光區()。儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 201214u電子躍遷可以從基態激發到激發態的任一振動、轉動能電子躍遷可以從基態激發到激發態的任一振動、轉動能級上。故電子能級躍遷產生的吸收光譜包含了大量譜線級上。故電子能級躍遷產生的吸收光譜包含了大量譜線，并由于這些，并由于這些而成為連續的吸收帶。而成為連續的吸收帶。u絕大多數的分子光譜分析，都是用液體樣品，加之儀器絕

8、大多數的分子光譜分析，都是用液體樣品，加之儀器的的，因而使記錄所得電子光譜的譜帶變寬。，因而使記錄所得電子光譜的譜帶變寬。儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 201215 當一束光照射到物質上時，光與物質發生相互作用，當一束光照射到物質上時，光與物質發生相互作用，于是產生于是產生。溶液對光的作用示意圖儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 201216 當一束光照射到某物質或其溶液時，組成該物質的分子、當一束光照射到某物質或其溶液時，組成該物質的分子、原子或離子與光子發生原子或離子與光子發生“”。光子的能量被分子、原子。光子的能量被分子、原子所吸收，由最低能態（基態）躍遷到較高能態（激發態

9、）。所吸收，由最低能態（基態）躍遷到較高能態（激發態）。光子能量的躍遷儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 201217hEEE12u分子、原子或離子具有分子、原子或離子具有不連續不連續的量子化能級的量子化能級u不同的物質由于其結構不同而具有不同的量子化能級不同的物質由于其結構不同而具有不同的量子化能級，其能量差也不相同，物質對光的吸收具有，其能量差也不相同，物質對光的吸收具有物質對光的選擇性吸收物質對光的選擇性吸收 儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 201218 將不同波長的光透過某一固定濃度待測溶液，測量每一將不同波長的光透過某一固定濃度待測溶液，測量每一波長下溶液對光的吸收程度，

10、以波長為橫坐標，吸光度為縱波長下溶液對光的吸收程度，以波長為橫坐標，吸光度為縱坐標作圖，即可得到吸收曲線坐標作圖，即可得到吸收曲線。 。光的吸收曲線儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 201219u同一種物質對不同波長光的吸光度不同。吸光度最大處對同一種物質對不同波長光的吸光度不同。吸光度最大處對應的波長稱為應的波長稱為;u不同濃度的同一種物質，其吸收曲線形狀相似，不同濃度的同一種物質，其吸收曲線形狀相似，max不變不變。而對于不同物質，它們的吸收曲線形狀和。而對于不同物質，它們的吸收曲線形狀和max不同不同;不同濃度KMnO4的光的吸收曲線儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 2012

11、20：由產生譜帶的躍遷能級間：由產生譜帶的躍遷能級間的能量差所決定，反映了分子內部能級分布狀況的能量差所決定，反映了分子內部能級分布狀況，是，是；。通常將在最大吸收。通常將在最大吸收波長處測得的摩爾吸光系數波長處測得的摩爾吸光系數max也作為定性的依據也作為定性的依據。不同物質的。不同物質的max有時可能相同，但有時可能相同，但max不一定相不一定相同同；儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 201221u值得指出的是：值得指出的是：紫外吸收光譜只能作為定性的依據之一，而不能僅根據紫外光譜來定性儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 201222Lambert-Beer 定律 入射光的強度為

12、入射光的強度為I0，透過光的強度為，透過光的強度為It，有色溶液的濃，有色溶液的濃度為度為c，液層厚度為，液層厚度為b。朗伯。朗伯-比爾定律比爾定律nk 為吸光系數，與溶液性質、溫度和入射波長有關。其物為吸光系數，與溶液性質、溫度和入射波長有關。其物理意義是：濃度為理意義是：濃度為1g/L,液層厚度為液層厚度為1cm時，在一定波長下時，在一定波長下測得的吸光度。測得的吸光度。 在吸光光度分析中，通常把在吸光光度分析中，通常把 稱為透光率，用符號稱為透光率，用符號T表示：表示：0lgtIAKcbI0l gl gtIATI0tIII0It思考：偏離朗伯-比爾定律的因素有哪些？儀器分析塔里木大學 2

13、010塔里木大學 2012231. 有機化合物電子躍遷類型有機化合物電子躍遷類型2. 幾個概念幾個概念. 影響紫外影響紫外-可見吸收光譜的因素可見吸收光譜的因素有機化合物的最大吸收波長計算有機化合物的最大吸收波長計算儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 201224 有機化合物有機化合物的紫外的紫外-可見吸收光譜是三種可見吸收光譜是三種電子躍遷電子躍遷的的結果：結果：。np ps sCOHH反鍵軌道反鍵軌道 s s*、p p*電子軌道圖儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 201225 當外層電子吸收紫外或可見輻射后，就從基態（成鍵軌道）向激發態（反鍵軌道）躍遷。主要有四種躍遷。電子能級及

14、電子躍遷示意圖儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 201226；電子只有吸電子只有吸收遠紫外光的能量才能發生躍收遠紫外光的能量才能發生躍遷；遷；u飽和烷烴的分子吸收光譜出現飽和烷烴的分子吸收光譜出現在遠紫外區；在遠紫外區；u吸收波長吸收波長200 nm；s sp p *s s *np p E例例：甲烷的：甲烷的max為為125 nm , 乙烷乙烷max為為135 nm。只能被真只能被真空紫外分光光度計檢測到；故可作為溶劑使用。空紫外分光光度計檢測到；故可作為溶劑使用。儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 201227u所需能量較大，中等強度吸收；所需能量較大，中等強度吸收；u吸收波長為吸

15、收波長為150250 nm，大部分在遠紫外區，近紫外區大部分在遠紫外區，近紫外區不易觀察到；不易觀察到； 600215CH3NH2365258CH3I200173CH3CL150184CH3OH1480167H2Omaxmax（nm）化合物儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 201228u所需能量較小；所需能量較小；u吸收波長處于（吸收波長處于（200 nm附近）遠紫外區的近紫外附近）遠紫外區的近紫外端或近紫外區；端或近紫外區；儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 2012291.4 n p* 躍遷：躍遷： 發生在近紫外光區和可見光區，它是簡單的生色團（見后）如羰基、硝基等中的孤對電子向

16、反鍵軌道躍遷引起的。 其特點是譜帶強度弱，摩爾吸光系數小，通常小于100，。儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 201230儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 2012311. *躍遷：躍遷：飽和烴（甲烷，乙烷） n * * n *儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 2012322. 幾個概念：4個概念生色團生色團（Chromogenesis group）：）： 分子中含有分子中含有非鍵或非鍵或p p鍵鍵的電子體系，能吸收的電子體系，能吸收特征特征外來輻外來輻射時并引起射時并引起n-p p*和和p p-p p*躍遷，可產生此類躍遷或吸收的結躍遷，可產生此類躍遷或吸收的結構單元，稱為

17、生色團。構單元，稱為生色團。助色團助色團（Auxochromous group） ： 含有含有孤對電子孤對電子，本身不產生吸收峰，但與發色團相連，本身不產生吸收峰，但與發色團相連時，可使生色團吸收峰向長波方向移動并提高吸收強度的時，可使生色團吸收峰向長波方向移動并提高吸收強度的一些官能團，稱之為助色團。常見助色團助色順序為：一些官能團，稱之為助色團。常見助色團助色順序為：-F-CH3-Br-OH-OCH3-NH2-NHCH3-NH(CH3)2-NHC6H5-O-儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 201233吸收帶吸收帶 吸收峰在紫外-可見光譜中的波帶位置稱為吸收帶，分為以下四種：R帶 屬

18、于弱吸收帶，溶劑效應比較明顯，R帶是含雜原子基團的共軛分子的吸收帶，如C=O，N=O，N=N等基團，為n*躍遷產生，摩爾吸光系數max100 Lmol-1cm-1，200-400 nm之間；K帶（應用最多） 共軛體系的*躍遷所產生的吸收帶，如共軛烯烴，烯酮等。K帶的吸收強度很高，一般max10000Lmol-1cm-1。躍遷所需能量大，吸收峰通常在217-280 nm。儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 201234B帶 芳香和雜環化合物*的特征吸收帶。吸收峰在230-270 nm之間， max100，并出現包含有多重峰或精細結構的寬吸收帶（這也是為什么有饅頭峰的原因）。這是由于振動躍遷在

19、基態電子躍遷上的疊加。但取代芳香烴的B帶精細結構會消失，極性溶劑也會使精細結構消失。E帶 含有苯環的物質一般在B帶和E帶有吸收，也屬于芳香結構的特征吸收，由處于環狀共軛的三個乙烯鍵的苯型體系中的*躍遷所產生。E帶又分為E1和E2帶。E1帶出現在185 nm處為強吸收，max10000 Lmol-1cm-1，E2帶出現在204 nm處，為較強吸收max1000 Lmol-1cm-1儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 201235儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 201236u羰基雙鍵與苯環共扼：羰基雙鍵與苯環共扼：K帶帶強，苯的強，苯的E2帶與帶與K帶合并，帶合并，紅移；紅移；u取代基

20、使取代基使B帶簡化。帶簡化。CC H3Onp*，R帶pp*，K帶儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 201237nmax向長波方向移動稱為向長波方向移動稱為紅移紅移，向短波方向移動稱為，向短波方向移動稱為藍移藍移 (或紫移或紫移)；n吸收強度即摩爾吸光系數吸收強度即摩爾吸光系數增大或減小的現象分別稱為增大或減小的現象分別稱為增增色效應色效應或或減色效應減色效應。儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 2012383.1.3.1.溶劑效應溶劑效應非極性 極性p p*躍遷：紅移； ；n p*躍遷：藍移藍移； ； 極性溶劑使精細結構極性溶劑使精細結構消失消失；3. 影響紫外影響紫外-可見吸收光譜

21、的因素可見吸收光譜的因素儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 201239up pp p* *躍遷基團，大多數激發態的極性比基態強，因躍遷基團，大多數激發態的極性比基態強，因而溶劑極性增大后，而溶劑極性增大后，使激發態能量降低的使激發態能量降低的程度大，從而使基態和激發態的能量差減小，吸收峰程度大，從而使基態和激發態的能量差減小，吸收峰紅移，紅移，max下降下降；un np p* *躍遷基團，基態時躍遷基團，基態時，使，使n n軌道的能量降低一個氫鍵的軌道的能量降低一個氫鍵的能量值，相比之下激發態能量降低較小，因而隨溶劑能量值，相比之下激發態能量降低較小，因而隨溶劑極性增大，吸收峰藍移，極性

22、增大，吸收峰藍移，max升高升高。儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 201240儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 201241u比較未知物與已知物的吸收光譜時，必須采用比較未知物與已知物的吸收光譜時，必須采用相同的溶劑；相同的溶劑；u應盡可能地使用非極性溶劑，以便獲得物質吸應盡可能地使用非極性溶劑，以便獲得物質吸收光譜的特征精細結構；收光譜的特征精細結構；u所選溶劑在需要測定的波長范圍內無吸收或吸所選溶劑在需要測定的波長范圍內無吸收或吸收很小。收很小。儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 201242（a）苯酚的）苯酚的UV光譜圖光譜圖 （b）苯胺的）苯胺的UV光譜圖光譜圖 溶液

23、酸堿性對紫外光譜的影響溶液酸堿性對紫外光譜的影響3.2 pH pH值的影響值的影響儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 2012433.3 助色效應助色效應儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 2012443.4 共軛效應共軛效應儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 2012453.5 3.5 立體結構和互變結構對吸收帶的影響立體結構和互變結構對吸收帶的影響CCHHCCHH順反異構順反異構： 順式：順式：max=280nm； max=10500反式：反式：max=295.5 nm；max=29000互變異構互變異構： 酮式：酮式：max=204 nm 烯醇式：烯醇式：max=243 nm

24、 H3CCH2CCOEtOOH3CCHCCOEtOHO儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 201246 共軛烯烴（不多于四個雙鍵）共軛烯烴（不多于四個雙鍵）p pp p*躍遷吸收峰位置可躍遷吸收峰位置可由由估算估算:165nm217nm p* p p p* p*3 p1p2 p*4 4. 有機化合物的最大吸收波長計算有機化合物的最大吸收波長計算儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 201247n無環、非稠環二烯母體：無環、非稠環二烯母體： max=217 nmn異環（稠環）二烯母體：異環（稠環）二烯母體： max=214 nmn同環（非稠環或稠環）二烯母體：同環（非稠環或稠環）二烯母體：

25、 max=253 nmn每增加一個共軛雙鍵：每增加一個共軛雙鍵：+30；n環外雙鍵環外雙鍵 ：+5；n雙鍵上取代基：雙鍵上取代基：n酰基（酰基（-OCOR）：0 n鹵素（鹵素（-Cl，-Br）：+5n烷基（烷基（-R）： +5 n烷氧基（烷氧基（-OR）： +6 : 由由雙鍵上取代基雙鍵上取代基種類和個數決定的校正項種類和個數決定的校正項CH3CH2CH3-由非環或六元環共軛二烯母體決定的基準值由非環或六元環共軛二烯母體決定的基準值 (以己烷為溶劑）以己烷為溶劑）儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 201248母體同環二烯基本值 253 nm烷基取代3 35 nm環外雙鍵 1 5 nmma

26、x計算值=273 nm母體異環二烯基本值 214 nm烷基取代5 55 nm延伸一個共軛雙鍵 30 nm環外雙鍵2 25 nm max計算值=279 nm儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 201249儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 2012503-3 紫外紫外-可見分光光度計可見分光光度計儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 201251紫外-可見分光光度計由光源、單色器、吸收池、檢測光源、單色器、吸收池、檢測器器以及數據處理及記錄（計算機）等部分組成。雙光束分光光度計的原理圖雙光束分光光度計的原理圖一、紫外一、紫外-可見分光光度計的基本結構可見分光光度計的基本結構儀器分析塔里

27、木大學 2010塔里木大學 2012521. 1. 光源光源光源的作用是提供激發能光源的作用是提供激發能, ,使待測分子產生吸收。使待測分子產生吸收。要求能夠提供足夠強的連續光譜、有良好的穩定性、較長的要求能夠提供足夠強的連續光譜、有良好的穩定性、較長的使用壽命使用壽命, ,且輻射能量隨波長無明顯變化。且輻射能量隨波長無明顯變化。常用的光源有常用的光源有熱輻射光源熱輻射光源和和氣體放電光源氣體放電光源。利用固體燈絲材料高溫放熱產生的輻射作為光源的是熱輻射利用固體燈絲材料高溫放熱產生的輻射作為光源的是熱輻射光源。如光源。如鎢燈、鹵鎢燈鎢燈、鹵鎢燈。氣體放電光源是指在低壓直流電條件下氣體放電光源是

28、指在低壓直流電條件下, ,氫或氘氣放電所產氫或氘氣放電所產生的連續輻射。生的連續輻射。儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 2012531. 1. 光源光源儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 201254氙燈氙燈氘燈氘燈鎢燈鎢燈儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 201255單色器單色器的作用是使光源發出的光變成所需要的單色光。通常由入射狹縫、準直鏡、色散元件、物鏡和出射狹縫構成。入射狹縫用于限制雜散光進入單色器，準直鏡將入射光束變為平行光束后進入色散元件。后者將復合光分解成單色光，然后通過物鏡將出自色散元件的平行光聚焦于出口狹縫。出射狹縫用于限制通帶寬度。2.2.單色器單色器儀器分

29、析塔里木大學 2010塔里木大學 201256兩種不同的單色器兩種不同的單色器儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 201257u3.3.吸收池吸收池用于盛放試液。石英池用于紫外-可見區的測量，玻璃池只用于可見區。 u4.4.檢測器檢測器 簡易分光光度計上使用光電池或光電管作為檢測器。目前最常見的檢測器是光電倍增管，有的用二極管陣列作為檢測器。u光電倍增管在紫外-可見區的靈敏度高，響應快。但強光照射會引起不可逆損害，因此高能量檢測不宜，需避光。二極管陣列檢測器的特點是響應速度快。但靈敏度不如光電倍增管，因后者具有很高的放大倍數。儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 201258u單光束儀器

30、中，分光后的單色光直接透過吸收池，交互測定待測池和參比池。這種儀器結構簡單，適用于測定特定波長的吸收，進行定量。而雙光束儀器中，從光源發出的光經分光后再經扇形旋轉鏡分成兩束，交替通過參比池和樣品池，測得的是透過樣品溶液和參比溶液的光信號強度之比。雙光束儀器克服了單光束儀器由于光源不穩引起的誤差，并且可以方便地對全波段進行掃描。 u紫外-可見分光光度計有單光束、雙光束以及雙波長等不同類型的儀器二、儀器的類型二、儀器的類型儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 201259雙光束雙光束儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 201260雙波長雙波長儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 20126

31、11.1.波長校正波長校正u可采用輻射光源法校正。常用氫燈(486.13, 656.28 nm)、氘燈(486.00, 656.10 nm)或石英低壓汞燈(253.65, 435.88, 546.07 nm)校正。u鐠釹玻璃在可見區有特征吸收峰，也可用來校正。 u苯蒸汽在紫外區的特征吸收峰可用于校正。在吸收池內滴一滴液體苯，蓋上吸收池蓋，待苯揮發后繪制苯蒸汽的吸收光譜。三、分光光度計的校正三、分光光度計的校正儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 201262以重鉻酸鉀水溶液的吸收曲線為標準值校正。將0.0303克重鉻酸鉀溶于1 升的0.05mol/l 氫氧化鉀中，以1cm 吸收池，25C測定

32、吸收光譜。2.2.吸光度校正吸光度校正重鉻酸鉀溶液的吸光度波長(nm)吸光度透光率(%)波長(nm) 吸光度 透光率(%)波長(nm) 吸光度 透光率(%)2200.44635.83000.14970.93800.93211.72300.17167.43100.04889.53900.69520.22400.29550.73200.06386.44000.39640.22500.49631.93300.14971.04200.12475.12600.63323.33400.31648.34400.05488.22700.74518.03500.55927.64600.01896.02800.7

33、1219.43600.83014.84800.00499.12900.42837.33700.98710.35000.000 100儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 201263四、分光光度測定方法四、分光光度測定方法 1.1.分光光度滴定分光光度滴定 以一定的標準溶液滴定待測物溶液，測定滴定中溶液的吸光度變化，通過作圖法求得滴定終點，從而計算待測組分含量的方法稱為分光光度滴定。儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 2012642.2.差示分光光度法差示分光光度法 吸光度A在0.2-0.8范圍內誤差最小。超出此范圍，如高濃度或低濃度溶液，其吸光度測定誤差較大。尤其是高濃度溶液，更適合用

34、差示法。一般分光光度測定選用試劑空白或溶液空白作為參比，差示法則選用一已知濃度的溶液作參比。該法的實質是相當于透光率標度放大。四、分光光度測定方法四、分光光度測定方法 儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 201265高吸收法高吸收法在測定高濃度溶液時使用。選用比待測溶液濃度稍低的已知濃度溶液作標準溶液，調節透光率為100%。 差示分光光度法差示分光光度法四、分光光度測定方法四、分光光度測定方法 儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 201266差示分光光度法差示分光光度法四、分光光度測定方法四、分光光度測定方法 低吸收法低吸收法在測定低濃度溶液時使用。選用比待測液濃度稍高的已知濃度溶液作

35、標準溶液，調節透光率為0。 儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 201267差示分光光度法差示分光光度法四、分光光度測定方法四、分光光度測定方法 最精密法最精密法是同時用濃度比待測液濃度稍高或稍低的兩份已知溶液作標準溶液，分別調節透光率為0或100%。 儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 2012683.3.導數分光光度法導數分光光度法 用吸光度對波長求一階或高階導數并對波長作圖，可以得到導數光譜。四、分光光度測定方法四、分光光度測定方法 儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 201269四、分光光度測定方法四、分光光度測定方法 4.4.雙波長分光光度法雙波長分光光度法 雙波長分光光

36、度計是通過兩個單色器分別將光源發出的光分成兩束單色光，經斬光器并束后交替通過同一吸收池。因此檢測的是試樣溶液對兩波長光吸收后的吸光度差。222111:2:1ssAbCAAbCAAs1和As2為背景吸收，一般只與樣品的渾濁程度有關而與波長無關，因此兩束光通過吸收池后的吸光度差與待測組分濃度成正比。 bCAAA)(1212儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 201270五、雙波長分光光度法的特點五、雙波長分光光度法的特點 u可用于懸濁液和懸浮液的測定，消除背景吸收。可用于懸濁液和懸浮液的測定，消除背景吸收。因懸濁液的參比溶液不易配制，使用雙波長分光光度法時，可固定波長1為不受待測組分含量影響的

37、等吸收點處，測定波長2處的吸光度變化，可以抵消混濁的干擾，提高測定精度。儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 201271 無須分離，可用于吸收峰相互重疊的混合組分的同時測定。無須分離，可用于吸收峰相互重疊的混合組分的同時測定。 111222212211212112()()xxyyxxyyxxyyxxyyxxxyyyxyAbCbCAbCbCAAAbCbCbCbCbCbC設有混合組分 和時，時，五、雙波長分光光度法的特點五、雙波長分光光度法的特點 儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 201272可測定導數譜。可測定導數譜。 固定波長1和波長2兩波長差為1-2nm進行波長掃描，得到一階導數光

38、譜。有的儀器還帶有測定二階導數光譜的電路。五、雙波長分光光度法的特點五、雙波長分光光度法的特點 儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 201273膠束增溶分光光度法膠束增溶分光光度法 膠束增溶分光光度法，是利用表面活性劑膠束的增溶、增敏、增穩、褪色、析相等作用，以提高顯色反應的靈敏度、對比度或選擇性，改善顯色反應條件，并在水相中直接進行光度測量的光度分析方法。簡言之，膠束增溶分光光度法是指，表面活性劑的存在提高了分光光度法測定靈敏度的一類方法。六、其它分光光度測定方法六、其它分光光度測定方法 儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 2012743-4 誤差和測量條件的選擇誤差和測量條件的選擇

39、n一、偏離朗伯一、偏離朗伯-比爾定律的原因比爾定律的原因0.01標準曲線法測定未知溶液的濃度時，發現：標準曲線常發生彎曲（尤其標準曲線法測定未知溶液的濃度時，發現：標準曲線常發生彎曲（尤其當溶液濃度較高時），這種現象稱為對朗伯當溶液濃度較高時），這種現象稱為對朗伯比耳定律的偏離。引起偏比耳定律的偏離。引起偏離的因素：離的因素：儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 201275（1）物理性因素 難以獲得真正的純單色光難以獲得真正的純單色光。 朗伯朗伯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。 分光光度計只能獲得近乎單色的狹窄光帶。復合光可導分光光度計只能獲

40、得近乎單色的狹窄光帶。復合光可導致對朗伯致對朗伯比耳定律的正或負偏離。比耳定律的正或負偏離。 非單色光、雜散光、非平行入射非單色光、雜散光、非平行入射光都會引起對朗伯光都會引起對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。 儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 201276非單色光作為入射光引起的偏離 假設由波長為假設由波長為1和和2的兩單色光的兩單色光組成的入射光通過濃度為組成的入射光通過濃度為c的溶液，則：的溶液，則： A 1lg（o1 /t1 ）1bc A 2lg(o2 /t2 ）2bc故：故：式中：式中：o1、o

41、2分別為分別為1、2 的入射光強度；的入射光強度； t1、t2分別為分別為1、2 的透射光強度；的透射光強度； 1、2分別為分別為1、2的摩爾吸光系數；的摩爾吸光系數；因實際上只能測總吸光度因實際上只能測總吸光度A總總，并不能分別測得，并不能分別測得A1和和A2，故，故12112tOtO210;10b cb cIIII儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 201277 A總總 lg（o總總/t總總 ) lg(Io1+o2)/(t1+t2） lg(Io1+o2)/(o110-1bc +o210-2bc ）令：令： 2- 1 ；設：設： o1 o2 A總總 lg(2Io1)/t1(110- bc

42、 ） A 1 + lg2 - lgt1(110- bc ) 討論:儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 201278討論討論: :A總總 lg(2Io1)/t1(110 - bc ） A 1 + lg2 - lgt1(110- bc )(1) = 0； 即：即： 1= 2 = 則：則： A總 lg（o/t） bc(2) 0 若若 0 ；即；即 20, lg(110 - bc )值隨值隨c值增大而增大，則標準曲線偏離值增大而增大，則標準曲線偏離直線向直線向c 軸彎曲，即負偏離；反之，則向軸彎曲，即負偏離；反之，則向A軸彎曲，即正偏軸彎曲，即正偏離。離。儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 2

43、01279討論討論: : A總總 lg(2Io1)/t1(110 - bc ） A 1 + lg2 - lgt1(110- bc ) (3) 很小時，即很小時，即12： 可近似認為是單色光。在低濃度范圍內，不發生偏離。若可近似認為是單色光。在低濃度范圍內，不發生偏離。若濃度較高，即使濃度較高，即使 很小，很小， A總總 1 ，且隨著，且隨著c值增大，值增大， A總總 與與A 1的差異愈大，在圖上則表現為的差異愈大，在圖上則表現為Ac曲線上部曲線上部(高濃度區高濃度區)彎曲愈嚴重。彎曲愈嚴重。故朗伯故朗伯比耳定律只適用于稀溶液比耳定律只適用于稀溶液。 (4) 為克服非單色光引起的偏離，首先應選擇

44、比較好的單為克服非單色光引起的偏離，首先應選擇比較好的單色器。此外還應將入射波長選定在待測物質的最大吸收波長且色器。此外還應將入射波長選定在待測物質的最大吸收波長且吸收曲線較平坦處。吸收曲線較平坦處。儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 201280(2) 化學性因素 朗伯朗伯比耳定律的假定：所有的吸光質點之間不發生相比耳定律的假定：所有的吸光質點之間不發生相互作用；互作用；假定只有在稀溶液假定只有在稀溶液(c10 2 mol/L 時，吸光質點間可能發生締合等時，吸光質點間可能發生締合等相互作用，直接影響了對光的吸收。相互作用，直接影響了對光的吸收。 故：朗伯故：朗伯比耳定律只適用于稀溶液比

45、耳定律只適用于稀溶液。 溶液中存在著離解、聚合、互變異構、配合物的形成等溶液中存在著離解、聚合、互變異構、配合物的形成等化學平衡時。使吸光質點的濃度發生變化，影響吸光度。化學平衡時。使吸光質點的濃度發生變化，影響吸光度。 例：例： 鉻酸鹽或重鉻酸鹽溶液中存在下列平衡：鉻酸鹽或重鉻酸鹽溶液中存在下列平衡： CrO42- 2H = Cr2O72- H2O 溶液中溶液中CrO42-、 Cr2O72-的顏色不同，吸光性質也不相的顏色不同，吸光性質也不相同。故此時溶液同。故此時溶液pH 對測定有重要影響。對測定有重要影響。儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 2012811. 1. 分析條件的選擇分析

46、條件的選擇溶劑溶劑 所選擇的溶劑應易于溶解樣品并不與樣品作用，且在測定波所選擇的溶劑應易于溶解樣品并不與樣品作用，且在測定波長區間內吸收小，不易揮發。下表為某些常見溶劑可用于測長區間內吸收小，不易揮發。下表為某些常見溶劑可用于測定的最短波長。定的最短波長。常見溶劑可用于測定的最短波長常見溶劑可用于測定的最短波長可用于測定的最短波長可用于測定的最短波長(nm)常見溶劑常見溶劑200蒸餾水，乙腈，環己烷蒸餾水，乙腈，環己烷220甲醇，乙醇，異丙醇，醚甲醇，乙醇，異丙醇，醚250二氧六環，氯仿，醋酸二氧六環，氯仿，醋酸270N,N-二甲基甲酰胺二甲基甲酰胺(DMF)，乙酸乙酯，四氯化碳，乙酸乙酯，四

47、氯化碳 (275)290苯，甲苯，二甲苯苯，甲苯，二甲苯335丙酮，甲乙酮，吡啶，二硫化碳丙酮，甲乙酮，吡啶，二硫化碳(380)二、測量條件的選擇二、測量條件的選擇 儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 2012822.2. 分析條件的選擇分析條件的選擇測定濃度測定濃度 溶液吸光度值在0.2-0.8范圍內誤差小(A=0.434時誤差最小)，因此可根據樣品的摩爾吸光系數確定最佳濃度。 儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 201283 = 0.434 lgT TT作作 - T曲線曲線 CCT=15-65%A=0.2-0.8T=0.368A=0.434A = KC A = K C CC= AA

48、A= - lgT= - 0.434lnTdA =- dT0.434T A =- T0.434T CC= AA光度誤差最小光度誤差最小控制濃度和調控制濃度和調整比色皿厚度整比色皿厚度 C/C儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 201284一般選擇最大吸收波長以獲得高的靈敏度及測定精度。但一般選擇最大吸收波長以獲得高的靈敏度及測定精度。但所選擇的測定波長下其他組分不應有吸收，否則需選擇其所選擇的測定波長下其他組分不應有吸收，否則需選擇其他吸收峰或采用其它分析方法。他吸收峰或采用其它分析方法。 3. 3. 分析條件的選擇分析條件的選擇測定波長測定波長 儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 20

49、12853-5 紫外吸收光譜的應用紫外吸收光譜的應用 利用紫外光譜可以推導有機化合物的分子骨架中是否含利用紫外光譜可以推導有機化合物的分子骨架中是否含有共軛結構體系，如有共軛結構體系，如C CC CC CC C、C CC CC CO O、苯環等。、苯環等。利用紫外光譜鑒定有機化合物遠不如利用紅外光譜有效，利用紫外光譜鑒定有機化合物遠不如利用紅外光譜有效，因為很多化合物在紫外沒有吸收或者只有微弱的吸收，因為很多化合物在紫外沒有吸收或者只有微弱的吸收，并且紫外光譜一般比較簡單，特征性不強。利用紫外光并且紫外光譜一般比較簡單，特征性不強。利用紫外光譜可以用來檢驗一些具有大的共軛體系或發色官能團的譜可

50、以用來檢驗一些具有大的共軛體系或發色官能團的化合物，可以作為其他鑒定方法的補充。化合物，可以作為其他鑒定方法的補充。 儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 201286一、定性、定量分析一、定性、定量分析1.1.定性分析定性分析 max：化合物特性參數，可作為定性依據； 有機化合物紫外吸收光譜：反映結構中生色團和助色團的特性，不完全反映分子特性； 計算吸收峰波長，確定共扼體系等 甲苯與乙苯：譜圖基本相同； 結構確定的輔助工具； max ， max都相同，可能是一個化合物； 標準譜圖庫：46000種化合物紫外光譜的標準譜圖 The sadtler standard spectra ,Ultra

51、violet 儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 2012872. 定量分析 依據：朗伯依據：朗伯-比耳定律比耳定律 吸光度： A= b c 透光度：-lgT = b c 靈敏度高： max：104105 L mol-1 cm -1；（比紅外大） 儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 201288u紫外紫外- -可見吸收光譜是進行定量分析最廣泛使用的、可見吸收光譜是進行定量分析最廣泛使用的、最有效的手段之一。尤其在醫院的常規化驗中，最有效的手段之一。尤其在醫院的常規化驗中，95%95%的定量的定量分析都用此法。分析都用此法。u其用于定量分析的優點是：其用于定量分析的優點是： 可用于無機及

52、有機體系。可用于無機及有機體系。 一般可檢測一般可檢測1010-4-4-10-10-5-5 mol/Lmol/L的微量組分，通過某些特殊方法的微量組分，通過某些特殊方法( (如膠束增溶如膠束增溶) )可檢測可檢測1010-6-6-10-10-7-7 mol/Lmol/L 的組分。的組分。 準確度高，一般相對誤差準確度高，一般相對誤差1-3%1-3%，有時可降至百分之零點幾。，有時可降至百分之零點幾。2.1 2.1 單組分定量分析單組分定量分析儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 201289配制不同濃度的標準溶液，由低濃度至高濃度依次測定其吸配制不同濃度的標準溶液，由低濃度至高濃度依次測定其

53、吸收光譜，作一定波長下濃度與吸光度的關系曲線，在一定范收光譜，作一定波長下濃度與吸光度的關系曲線，在一定范圍內應得到通過原點的直線，即標準曲線。通過標準曲線可圍內應得到通過原點的直線，即標準曲線。通過標準曲線可求得未知樣品的濃度。求得未知樣品的濃度。 2.2 2.2 定量方法定量方法標準曲線法標準曲線法 儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 2012902.2 2.2 定量方法定量方法標準曲線法標準曲線法 儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 201291校正曲線只有在建立這條曲線的濃度范圍內有效，高或校正曲線只有在建立這條曲線的濃度范圍內有效，高或低于這些點都可能引起計算錯誤低于這些點都可能引起計算錯誤. .注意：注意：儀器分析塔里木大學 2010塔里木大學 201292樣品組成比較復雜，難于制備組成匹配的標樣時用標準加入法。樣品組成比較復雜，難于制備組成匹配的標樣時用標準加入法。將待測試樣分成若干等份，分別加入不同已知量將待測試樣分成若干等份，分別加入不同已知量0, C1