1、1第二章第二章 紫外可見吸收光譜法分析法紫外可見吸收光譜法分析法第一節(jié)第一節(jié) 基本原理基本原理一、概述一、概述二、紫外二、紫外可見吸收光譜可見吸收光譜 三、光的吸收定律三、光的吸收定律2 光的基本性質(zhì)光的基本性質(zhì) 光是一種電磁波，具有波粒二象性。光是一種電磁波，具有波粒二象性。 單色光：單一波長的光單色光：單一波長的光( (由具有相同能量的光子組成由具有相同能量的光子組成) ) 白光：由各種單色光組成的復(fù)合光白光：由各種單色光組成的復(fù)合光一、概述一、概述3 在光譜分析中，依據(jù)物質(zhì)對光的選擇性在光譜分析中，依據(jù)物質(zhì)對光的選擇性吸收吸收而建立起來的而建立起來的分析方法稱為分析方法稱為吸光光度法吸光

2、光度法。1.1.定義定義 光譜分析法光譜分析法是指在光的作用下，通過測量物質(zhì)產(chǎn)生的發(fā)射是指在光的作用下，通過測量物質(zhì)產(chǎn)生的發(fā)射光、吸收光或散射光的光、吸收光或散射光的波長波長和和強度強度來進(jìn)行分析的方法。來進(jìn)行分析的方法。本章主要講授本章主要講授紫外紫外- -可見吸光光度法可見吸光光度法。二二、紫外紫外可見吸收光譜分析法可見吸收光譜分析法42.2.物質(zhì)對光的選擇性吸收及其吸收曲線物質(zhì)對光的選擇性吸收及其吸收曲線 E E = = E E2 2 - - E E1 1 = = h h 量子化；選擇性吸收量子化；選擇性吸收; ; 分子結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性使其對不同波長光的吸收程度不同；分子結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性使其對不

3、同波長光的吸收程度不同； 用不同波長的用不同波長的單色光單色光照射，照射，吸收曲線吸收曲線測吸光度與吸收波測吸光度與吸收波長之間的關(guān)系長之間的關(guān)系。M + M + h h M M * *基態(tài)基態(tài) 激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)E E1 1 （E E） E E2 25吸收曲線的討論：吸收曲線的討論： （1 1）同一種物質(zhì)對不同波長的光）同一種物質(zhì)對不同波長的光的吸光度不同。吸光度最大處對應(yīng)的的吸光度不同。吸光度最大處對應(yīng)的波長稱為波長稱為最大吸收波長最大吸收波長maxmax（2 2）不同濃度的同一種物質(zhì)，其）不同濃度的同一種物質(zhì)，其吸收曲線形狀相似，吸收曲線形狀相似，maxmax不變。而不變。而對于不同物質(zhì)，它們

4、的吸收曲線形狀對于不同物質(zhì)，它們的吸收曲線形狀和和maxmax則不同。則不同。 （3 3）吸收曲線可以提供物質(zhì)的結(jié)構(gòu)信息，并作為物質(zhì)定性分析的依據(jù)之一）吸收曲線可以提供物質(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 4）不同濃度的同一種物質(zhì)，在每一波長下吸光度）不同濃度的同一種物質(zhì)，在每一波長下吸光度 A A 有差異，在有差異，在maxmax處吸處吸光度光度A A 的差異最大的差異最大，所以測定最靈敏，所以測定最靈敏，此特性可作為物質(zhì)定量分析的依據(jù)。此特性可作為物質(zhì)定量分析的依據(jù)。63.3.紫外紫外- -可見吸收光譜可見吸收光譜與與電子躍遷電子躍遷的關(guān)系的關(guān)系 物質(zhì)分子內(nèi)部三種運動形式

5、：物質(zhì)分子內(nèi)部三種運動形式： （1）電子相對于原子核的運動）電子相對于原子核的運動 （2）原子核在其平衡位置附近的相對振動）原子核在其平衡位置附近的相對振動 （3）分子本身繞其重心的轉(zhuǎn)動）分子本身繞其重心的轉(zhuǎn)動 分子具有三種不同能級：電子能級、振動能級和轉(zhuǎn)動能級分子具有三種不同能級：電子能級、振動能級和轉(zhuǎn)動能級 三種能級都是三種能級都是量子化量子化的，且各自具有相應(yīng)的能量。的，且各自具有相應(yīng)的能量。 分子的內(nèi)能：電子能量分子的內(nèi)能：電子能量Ee 、振動能量、振動能量Ev 、轉(zhuǎn)動能量、轉(zhuǎn)動能量Er 即即 E Ee + Ev + Er evr 7 紫外紫外- -可見光譜屬可見光譜屬于電子躍遷光譜。

6、于電子躍遷光譜。 電子能級間躍遷的電子能級間躍遷的同時總伴隨有振動和轉(zhuǎn)同時總伴隨有振動和轉(zhuǎn)動能級間的躍遷。即電動能級間的躍遷。即電子光譜中總包含有振動子光譜中總包含有振動能級和轉(zhuǎn)動能級間躍遷能級和轉(zhuǎn)動能級間躍遷產(chǎn)生的若干譜線而呈現(xiàn)產(chǎn)生的若干譜線而呈現(xiàn)寬譜帶。寬譜帶。能級躍遷能級躍遷8吸收光譜與電子躍遷吸收光譜與電子躍遷1 1紫外紫外可見吸收光譜可見吸收光譜 有機化合物的紫外有機化合物的紫外- -可見吸收光譜，是其原子中外層價電可見吸收光譜，是其原子中外層價電子躍遷的結(jié)果（三種）：子躍遷的結(jié)果（三種）：電子、電子、電子、電子、n n電子電子。分子軌道理論：分子軌道理論：一個成鍵軌一個成鍵軌道必定

7、有一個相應(yīng)的反鍵軌道必定有一個相應(yīng)的反鍵軌道。通常外層電子均處于分道。通常外層電子均處于分子軌道的基態(tài)，即成鍵軌道子軌道的基態(tài)，即成鍵軌道或非鍵軌道上。或非鍵軌道上。 外層電子吸收紫外或可見光后，就從基態(tài)向激發(fā)態(tài)外層電子吸收紫外或可見光后，就從基態(tài)向激發(fā)態(tài)( (反反鍵軌道鍵軌道) )躍遷。主要有四種躍遷所需能量躍遷。主要有四種躍遷所需能量大小順序為大小順序為：n n n n 9 躍遷躍遷 所需能量最大，所需能量最大，電子只有吸收遠(yuǎn)紫外光的能量才能發(fā)生電子只有吸收遠(yuǎn)紫外光的能量才能發(fā)生躍遷。躍遷。飽和烷烴飽和烷烴的分子吸收光譜出現(xiàn)在遠(yuǎn)紫外區(qū)的分子吸收光譜出現(xiàn)在遠(yuǎn)紫外區(qū)( (吸收波長吸收波長200

8、nm200nm，只能被真空紫外分光光度計檢測到，只能被真空紫外分光光度計檢測到) )。如甲烷的。如甲烷的為為125125nm,nm,乙烷乙烷maxmax為為135135nmnm。 n n 躍遷躍遷 所需能量較大。吸收波長為所需能量較大。吸收波長為150150250250nmnm，大部分在遠(yuǎn)紫，大部分在遠(yuǎn)紫外區(qū)，近紫外區(qū)仍不易觀察到。含外區(qū)，近紫外區(qū)仍不易觀察到。含非鍵電子非鍵電子的飽和烴衍生物的飽和烴衍生物( (含含N N、O O、S S和鹵素等雜原子和鹵素等雜原子) )均呈現(xiàn)均呈現(xiàn)n n * *躍遷。如一氯甲烷躍遷。如一氯甲烷、甲醇、三甲基胺、甲醇、三甲基胺n n * *躍遷的躍遷的分別為分

9、別為173173nmnm、183nm183nm和和227227nmnm。n n 200nm200nm。這類躍遷在躍遷選律。這類躍遷在躍遷選律上屬于上屬于禁阻禁阻躍遷，摩爾吸光系數(shù)一般為躍遷，摩爾吸光系數(shù)一般為1010100100LmolLmol-1-1cmcm- -1 1，吸收譜帶強度較弱。，吸收譜帶強度較弱。分子中孤對電子和分子中孤對電子和鍵鍵同時存在，同同時存在，同時發(fā)生時發(fā)生n n 躍遷。丙酮躍遷。丙酮n n 躍遷的躍遷的為為275275nm,nm,maxmax為為22 22 LmolLmol-1-1 cm cm -1-1（溶劑環(huán)己烷（溶劑環(huán)己烷) )。11生色團(tuán)與助色團(tuán)生色團(tuán)與助色團(tuán)生

10、色團(tuán)生色團(tuán)： 最有用的紫外最有用的紫外- -可見光譜是由可見光譜是由和和n n躍遷產(chǎn)生躍遷產(chǎn)生的。這兩種躍遷均要求有機物分子中含有的。這兩種躍遷均要求有機物分子中含有不飽和基團(tuán)不飽和基團(tuán)。這類這類含有含有鍵等不飽和基團(tuán)稱為鍵等不飽和基團(tuán)稱為生色團(tuán)生色團(tuán)。簡單的生色團(tuán)由雙鍵或簡單的生色團(tuán)由雙鍵或叁鍵體系組成，叁鍵體系組成，如乙烯基、羰基、亞硝基、偶氮基如乙烯基、羰基、亞硝基、偶氮基-N-NN-N-、乙炔基、腈基乙炔基、腈基-C-CN N等等。助色團(tuán)助色團(tuán)： 有一些含有有一些含有n n電子的基團(tuán)電子的基團(tuán)( (如如-OH-OH、-OR-OR、-NH-NH、-NHR-NHR、-X-X等等) )，它們

11、本身沒有生色功能它們本身沒有生色功能( (不能吸收不能吸收200nm200nm的光的光) )，但當(dāng)，但當(dāng)它們與生色團(tuán)相連時，就會發(fā)生它們與生色團(tuán)相連時，就會發(fā)生n n-共軛共軛作用，增強生色團(tuán)作用，增強生色團(tuán)的生色能力的生色能力( (吸收波長向長波方向移動，且吸收強度增加吸收波長向長波方向移動，且吸收強度增加) )，這樣的基團(tuán)稱為這樣的基團(tuán)稱為助色團(tuán)助色團(tuán)。12紅移紅移和和藍(lán)移藍(lán)移 有機化合物的吸收譜帶常常因有機化合物的吸收譜帶常常因引入引入取代基取代基或改變或改變?nèi)軇┤軇┦棺畲笪帐棺畲笪詹ㄩL波長maxmax和吸收強度發(fā)生變化和吸收強度發(fā)生變化: : maxmax向長波方向移動稱為紅移向長

12、波方向移動稱為紅移，向短波方向移動稱為藍(lán)移向短波方向移動稱為藍(lán)移。 吸收強度即摩爾吸光系數(shù)吸收強度即摩爾吸光系數(shù)增增大或減小的現(xiàn)象分別稱為增色效應(yīng)大或減小的現(xiàn)象分別稱為增色效應(yīng)或減色效應(yīng)，如圖所示。或減色效應(yīng)，如圖所示。134. 定性和定量分析依據(jù)定性和定量分析依據(jù)（1 1）定性分析依據(jù)）定性分析依據(jù)： 可根據(jù)吸收光譜曲線的形狀，即曲線上吸收可根據(jù)吸收光譜曲線的形狀，即曲線上吸收峰的數(shù)峰的數(shù)目目，峰所對應(yīng)的，峰所對應(yīng)的波長波長及及峰的相對高度峰的相對高度來進(jìn)行定性分析。來進(jìn)行定性分析。（2 2）定量分析的依據(jù)）定量分析的依據(jù)： 根據(jù)某一特征根據(jù)某一特征峰的高度峰的高度與與物質(zhì)濃度物質(zhì)濃度成成正

13、比正比的關(guān)系來的關(guān)系來進(jìn)行定量分析。進(jìn)行定量分析。 Alg(I0/It)= b c 14三、三、光的吸收定律光的吸收定律 1.1.朗白朗白- -比爾定律比爾定律 布格布格( (Bouguer)Bouguer)和朗伯和朗伯( (Lambert)Lambert)先后于先后于17291729年和年和17601760年闡年闡明了光的吸收程度與吸收層厚度的關(guān)系。明了光的吸收程度與吸收層厚度的關(guān)系。A A b b 18521852年比爾年比爾( (Beer)Beer)又提出了光的吸收程度與吸收物濃度之又提出了光的吸收程度與吸收物濃度之間的關(guān)系。間的關(guān)系。A A c c 二者的結(jié)合稱為二者的結(jié)合稱為朗伯朗伯

14、- -比爾定律比爾定律 A =b c 15 Alg(I0/It) b c 式中式中A：吸光度；描述溶液對光的吸收程度；（：吸光度；描述溶液對光的吸收程度；（A無單位無單位） b：液層厚度：液層厚度(光程長度光程長度)，通常以，通常以cm為單位；為單位； c：溶液的摩爾濃度，單位：溶液的摩爾濃度，單位 molL-1； ：摩爾吸光系數(shù)，單位：摩爾吸光系數(shù)，單位Lmol-1cm-1；在數(shù)值上等于濃度為在數(shù)值上等于濃度為1mol/L、液層厚度為、液層厚度為1cm時該溶液在某一波長下的吸光度；時該溶液在某一波長下的吸光度； 或或: Alg(I0/It) a b c （A無單位無單位） c：溶液的濃度，單

15、位：溶液的濃度，單位 gL-1 a：吸光系數(shù)，單位：吸光系數(shù)，單位 Lg-1cm-1，相當(dāng)于濃度為，相當(dāng)于濃度為1g/L、液層厚、液層厚度為度為1cm時該溶液在某一波長下的吸光度。時該溶液在某一波長下的吸光度。朗伯朗伯比爾定律數(shù)學(xué)表達(dá)式比爾定律數(shù)學(xué)表達(dá)式16摩爾吸收系數(shù)摩爾吸收系數(shù)的討論的討論（1） 在數(shù)值上等于濃度為在數(shù)值上等于濃度為1mol/L、液層厚度為、液層厚度為1cm時該溶液在時該溶液在某一波長下的吸光度。某一波長下的吸光度。（2 2）是吸收物質(zhì)在一定是吸收物質(zhì)在一定溫度溫度、波長波長和和溶劑溶劑條件下的條件下的特征常數(shù)。特征常數(shù)。（3 3）不隨濃度）不隨濃度c c和光程長度和光程長

16、度b b的改變而改變的改變而改變。僅與吸收物質(zhì)本僅與吸收物質(zhì)本身的性質(zhì)有關(guān)，與待測物濃度無關(guān)；身的性質(zhì)有關(guān)，與待測物濃度無關(guān)；（4）同一吸收物質(zhì)在不同波長下的同一吸收物質(zhì)在不同波長下的值是不同的。在最大吸收波值是不同的。在最大吸收波長長max處的摩爾吸光系數(shù)，常以處的摩爾吸光系數(shù)，常以max表示表示。max表明了該表明了該吸收物質(zhì)吸收物質(zhì)最大限度的吸光能力最大限度的吸光能力，也反映了光度法測定該物質(zhì)可能達(dá)到的最，也反映了光度法測定該物質(zhì)可能達(dá)到的最大靈敏度。大靈敏度。 17（5 5）max越大表明該物質(zhì)的吸光能力越強，用光度法測定該物越大表明該物質(zhì)的吸光能力越強，用光度法測定該物質(zhì)的靈敏度越高

17、。質(zhì)的靈敏度越高。 （6）可作為定性鑒定的參數(shù)；可作為定性鑒定的參數(shù)；18透過度透過度T T: : 描述入射光透過描述入射光透過溶液的程度溶液的程度: : T = I T = It /I/I0 0吸光度吸光度A A與透光度與透光度T T的關(guān)系的關(guān)系: : A A = -lgT -lgT 朗伯朗伯- -比爾定律比爾定律是是吸光光度法吸光光度法的理論基礎(chǔ)和的理論基礎(chǔ)和定量測定定量測定的依據(jù)。應(yīng)的依據(jù)。應(yīng)用于各種光度法的吸收測量。用于各種光度法的吸收測量。2.2.透光度透光度T T19應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例 某有色物質(zhì)溶液的濃度為某有色物質(zhì)溶液的濃度為4.54.51010-3-3gLgL-1-1, ,在在

18、530nm530nm波長下用波長下用2.0cm2.0cm的吸收池所測得的吸光度為的吸收池所測得的吸光度為0.3000.300，試計算試計算 （a a）吸收系數(shù)；）吸收系數(shù)； （b) b) 使用使用5cm5cm的吸收池時溶液的百分透光度。的吸收池時溶液的百分透光度。 解：解：20應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例 某有色物質(zhì)溶液的濃度為某有色物質(zhì)溶液的濃度為4.54.51010-3-3gLgL-1-1, ,在在530nm530nm波長下用波長下用2.0cm2.0cm的吸收池所測得的吸光度為的吸收池所測得的吸光度為0.3000.300，試計算試計算(a)(a)吸收系數(shù)；吸收系數(shù)；(b)(b)使用使用5cm5cm的吸

19、收池時溶液的百的吸收池時溶液的百分透光度。分透光度。解：解：（a a）a=A/bc=0.300/2.0a=A/bc=0.300/2.04.54.51010-3-3=33.3Lg=33.3Lg-1-1cmcm-1-1（b b）T=10T=10-abc-abc=10=10-A-A T%=10 T%=10-abc-abc100100=10=10-A-A100100=17.81=17.81213. 3. 朗伯朗伯- -比爾定律比爾定律偏離偏離的原因的原因 標(biāo)準(zhǔn)曲線法測定未知溶液的濃度標(biāo)準(zhǔn)曲線法測定未知溶液的濃度時，發(fā)現(xiàn)：標(biāo)準(zhǔn)曲線常發(fā)生彎曲時，發(fā)現(xiàn)：標(biāo)準(zhǔn)曲線常發(fā)生彎曲( (尤尤其當(dāng)溶液濃度較高時其當(dāng)溶液

20、濃度較高時) )，這種現(xiàn)象稱，這種現(xiàn)象稱為對朗伯為對朗伯- -比爾定律的偏離。比爾定律的偏離。 引起這種偏離的因素（兩大類）：引起這種偏離的因素（兩大類）：（1 1）物理性因素，）物理性因素，（2 2）化學(xué)性因素。）化學(xué)性因素。22（1 1）物理性因素）物理性因素朗白朗白- -比爾定律的前提條件之一是入射光為比爾定律的前提條件之一是入射光為單色光單色光。難以獲得真正的純單色光難以獲得真正的純單色光。 分光光度計只能獲得近似于單色的狹窄光帶。復(fù)合光可導(dǎo)分光光度計只能獲得近似于單色的狹窄光帶。復(fù)合光可導(dǎo)致對朗伯致對朗伯- -比爾定律的正或負(fù)偏離。比爾定律的正或負(fù)偏離。 非單色光非單色光、雜散光雜散

21、光、非平行入射光非平行入射光都都會引起對會引起對朗白朗白-比爾定律比爾定律的偏離，最主要的的偏離，最主要的是非單色光作為入射光引起的偏離。是非單色光作為入射光引起的偏離。 23非單色光作為入射光引起的偏離非單色光作為入射光引起的偏離 假設(shè)由波長為假設(shè)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 1 lg(o1 /t1 ）1bc A 2 lg(o2 /t2 ）2bc故：故： It1= Io110 -1bc； It2 =Io210-2bc 式中：式中：o1、o2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

22、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(shù)；的摩爾吸光系數(shù)；因?qū)嶋H上只能測總吸光度因?qū)嶋H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24 A總總 lg(Io總總/It總總 ) lg(Io1+Io2)/(It1+It2） lg(Io1+Io2)/(Io110 -1bc +Io210-2bc )令：令： 2 1 ； Io1 Io2 A總總 lg(2Io1)/It1(110- bc ) A1 + lg2 - lg(110- bc ) 討論如下:25討論討論: : A總總 =A1 + lg2 - lg(110- bc ) (1) = 0；

23、 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(biāo)準(zhǔn)曲線偏離值增大而增大，則標(biāo)準(zhǔn)曲線偏離直線向直線向c 軸彎曲，即軸彎曲，即負(fù)偏離負(fù)偏離；反之，則向；反之，則向A軸彎曲，即軸彎曲，即正正偏離。偏離。26討論討論: : A A總總 = =A A1 1 + lg2 - lg(1 + lg2 - lg(11010- - bcbc ) ) (3)(3)很小時，即很小時，即1 12 2： 可近似認(rèn)為是單色光。在低濃度范圍內(nèi)，不發(fā)生偏離可近似認(rèn)為是單色光。在低濃度范圍內(nèi)，不發(fā)生偏離。若濃度較高，即使。

24、若濃度較高，即使很小，很小，A A總總1 1 ，且隨著，且隨著c c值值增大，增大， A A總總與與A A1 1的差異愈大，在圖上則表現(xiàn)為的差異愈大，在圖上則表現(xiàn)為A-cA-c曲線上部曲線上部( (高濃度區(qū)高濃度區(qū)) )彎曲愈嚴(yán)重。彎曲愈嚴(yán)重。故朗伯故朗伯- -比爾定律只適用于稀溶比爾定律只適用于稀溶液液。 (4) (4)為克服非單色光引起的偏離，首先應(yīng)選擇比較好的單色器。為克服非單色光引起的偏離，首先應(yīng)選擇比較好的單色器。此外還應(yīng)將入射光波長選定在待測物質(zhì)的此外還應(yīng)將入射光波長選定在待測物質(zhì)的最大吸收波長最大吸收波長且吸收曲線且吸收曲線較較平坦處平坦處。27(2) (2) 化學(xué)性因素化學(xué)性因

25、素 朗白朗白- -比爾定律的假定：所有的吸光質(zhì)點之間不發(fā)生相互作比爾定律的假定：所有的吸光質(zhì)點之間不發(fā)生相互作用用；此假定只有在稀溶液；此假定只有在稀溶液( (c c 1010 10-2 2 mol/L mol/L 時，吸光質(zhì)點間可能發(fā)生時，吸光質(zhì)點間可能發(fā)生締合締合等相等相互作用，直接影響了對光的吸收。互作用，直接影響了對光的吸收。 故：朗伯故：朗伯- -比爾定律只適用于比爾定律只適用于稀溶液稀溶液。 溶液中存在著溶液中存在著離解離解、聚合聚合、互變異構(gòu)互變異構(gòu)、配合物的形成配合物的形成等化學(xué)等化學(xué)平衡時。使吸光質(zhì)點的濃度發(fā)生變化，影響吸光度。平衡時。使吸光質(zhì)點的濃度發(fā)生變化，影響吸光度。例

26、：鉻酸鹽和重鉻酸鹽溶液中存在下列平衡：例：鉻酸鹽和重鉻酸鹽溶液中存在下列平衡： CrOCrO4 42- 2- 2 2H H = = Cr Cr2 2O O7 72- 2- H H2 2O O 溶液中溶液中CrOCrO4 42-2-、CrCr2 2O O7 72-2-的顏色不同，吸光性質(zhì)也不相同。故此的顏色不同，吸光性質(zhì)也不相同。故此時溶液時溶液pHpH對測定有重要影響。對測定有重要影響。28紫外可見吸收分光光度法紫外可見吸收分光光度法 第二節(jié)第二節(jié) 紫外紫外可見分光光度計可見分光光度計一一、儀器舉例、儀器舉例二二、基本組成、基本組成三、分光光度計的類型三、分光光度計的類型29二、基本組成二、基

27、本組成光源單色器樣品室檢測器顯示1.1.光源光源 在整個紫外光區(qū)或可見光譜區(qū)可以發(fā)射連續(xù)光譜，具有足在整個紫外光區(qū)或可見光譜區(qū)可以發(fā)射連續(xù)光譜，具有足夠的輻射強度、較好的穩(wěn)定性、較長的使用壽命。夠的輻射強度、較好的穩(wěn)定性、較長的使用壽命。 可見光區(qū)：鎢燈作為光可見光區(qū)：鎢燈作為光源，其輻射波長范圍在源，其輻射波長范圍在32032025002500nmnm。 紫外區(qū)：氫、氘燈。發(fā)紫外區(qū)：氫、氘燈。發(fā)射射185185400400nmnm的連續(xù)光譜。的連續(xù)光譜。302.2.單色器單色器 將光源發(fā)射的復(fù)合光分解成單色光并可從中選出任一波將光源發(fā)射的復(fù)合光分解成單色光并可從中選出任一波長單色光的光學(xué)系統(tǒng)

28、。長單色光的光學(xué)系統(tǒng)。入射狹縫入射狹縫準(zhǔn)直透鏡準(zhǔn)直透鏡棱鏡棱鏡聚焦透鏡聚焦透鏡出射狹縫出射狹縫白光白光紅紅紫紫1 12 2313.3.樣品室樣品室 樣品室放置各種類型的吸收池（樣品室放置各種類型的吸收池（比色皿）和相應(yīng)的池架附件。吸收池比色皿）和相應(yīng)的池架附件。吸收池主要有石英池和玻璃池兩種。主要有石英池和玻璃池兩種。在紫外在紫外區(qū)須采用區(qū)須采用石英池石英池，可見區(qū)一般用，可見區(qū)一般用玻璃玻璃池池。4.4.檢測器檢測器 利用光電效應(yīng)將透過吸收池的光利用光電效應(yīng)將透過吸收池的光信號變成可測的電信號，常用的有信號變成可測的電信號，常用的有光光電池、光電管或光電倍增管電池、光電管或光電倍增管。5.5

29、.結(jié)果顯示記錄系統(tǒng)結(jié)果顯示記錄系統(tǒng) 檢流計、數(shù)字顯示、微機進(jìn)行儀檢流計、數(shù)字顯示、微機進(jìn)行儀器自動控制和結(jié)果處理器自動控制和結(jié)果處理32三、分光光度計的類型三、分光光度計的類型1.1.單光束單光束 簡單，價廉，適于在給定波長處測量吸光度或透光度，一簡單，價廉，適于在給定波長處測量吸光度或透光度，一般不能作全波段掃描，要求光源和檢測器具有很高的穩(wěn)定性。般不能作全波段掃描，要求光源和檢測器具有很高的穩(wěn)定性。2.雙光束雙光束 自動記錄，快速全波段掃描。可自動記錄，快速全波段掃描。可消除光源不穩(wěn)定、檢測器靈敏度變化消除光源不穩(wěn)定、檢測器靈敏度變化等因素的等因素的影響，特別適合于結(jié)構(gòu)分析。儀器復(fù)雜，價格

30、較高。影響，特別適合于結(jié)構(gòu)分析。儀器復(fù)雜，價格較高。333.3.雙波長雙波長 將不同波長的兩束單色光將不同波長的兩束單色光( (1 1、2 2) ) 快速交替通快速交替通過同一吸收池后到達(dá)檢測器過同一吸收池后到達(dá)檢測器, ,產(chǎn)生交流信號產(chǎn)生交流信號, ,無需參比無需參比池池, , = =1 12 2nmnm, ,兩波長同時掃描即可獲得導(dǎo)數(shù)光譜。兩波長同時掃描即可獲得導(dǎo)數(shù)光譜。應(yīng)用范圍：大部分重疊、有背景吸收、懸濁液、膠體應(yīng)用范圍：大部分重疊、有背景吸收、懸濁液、膠體34第三節(jié)第三節(jié)分光光度測定方法分光光度測定方法一一、普通分光光度法普通分光光度法二二、示差分光光度法示差分光光度法三三、雙波長分

31、光光度法雙波長分光光度法35一一、普通分光光度法普通分光光度法1.1.單組分的測定單組分的測定 通常采用通常采用 A-CA-C 標(biāo)準(zhǔn)曲線法定量測定。標(biāo)準(zhǔn)曲線法定量測定。2.2.多組分的同時測定多組分的同時測定 若各組分的吸收曲線互不重疊，則可在各自最大吸收波長若各組分的吸收曲線互不重疊，則可在各自最大吸收波長處分別進(jìn)行測定。這本質(zhì)上與單組分測定沒有區(qū)別。處分別進(jìn)行測定。這本質(zhì)上與單組分測定沒有區(qū)別。若各組分的吸收曲線互有重疊，則可若各組分的吸收曲線互有重疊，則可根據(jù)吸光度的加合性求解聯(lián)立方程組得根據(jù)吸光度的加合性求解聯(lián)立方程組得出各組分的含量。出各組分的含量。 A1=a1bCa b1bCb A

32、2=a2bCa b2bCb 36二二、示差分光光度法示差分光光度法 普通分光光度法一般只適于測定微量組分，當(dāng)待測組分含量普通分光光度法一般只適于測定微量組分，當(dāng)待測組分含量較高時，將產(chǎn)生較大的誤差，可需采用示差法，即提高入射光強較高時，將產(chǎn)生較大的誤差，可需采用示差法，即提高入射光強度，并采用濃度稍低于待測溶液濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液作度，并采用濃度稍低于待測溶液濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液作參比溶液參比溶液。 設(shè)：待測溶液濃度為設(shè)：待測溶液濃度為c cx x，標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度為標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度為c cs s( (c cs s 60 60nmnm。2.2.顯色途徑顯色途徑(1)(1)配位顯色反應(yīng)配位顯色反應(yīng) 當(dāng)金屬離子與有機

33、顯色劑形成配合物時，通常會發(fā)當(dāng)金屬離子與有機顯色劑形成配合物時，通常會發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移躍遷，產(chǎn)生很強的紫外生電荷轉(zhuǎn)移躍遷，產(chǎn)生很強的紫外- -可見吸收光譜。可見吸收光譜。一、一、顯色顯色條件的選擇條件的選擇42(2)(2)氧化還原顯色反應(yīng)氧化還原顯色反應(yīng) 某些元素的氧化態(tài)，如某些元素的氧化態(tài)，如Mn()Mn()、Cr()Cr()在紫外或可在紫外或可見光區(qū)能強烈吸收，可利用氧化還原反應(yīng)對待測離子進(jìn)見光區(qū)能強烈吸收，可利用氧化還原反應(yīng)對待測離子進(jìn)行顯色后測定。行顯色后測定。例如：鋼中微量錳的測定，例如：鋼中微量錳的測定，MnMn2 2不能直接進(jìn)行光度測定不能直接進(jìn)行光度測定將將MnMn2 2氧化成紫紅

34、色的氧化成紫紅色的MnOMnO4 4_ _后后，在在525525nmnm處進(jìn)行測定。處進(jìn)行測定。 2 2MnMn2 2 + 5S5S2 2O O8 82- 2- + 8H8H2 2O = 2MnOO = 2MnO4 4_ _ + 10SO+ 10SO4 42- 2- + 16H16H+ +433.3.顯色劑顯色劑 無機顯色劑：無機顯色劑：硫氰酸鹽、鉬酸銨、過氧化氫等幾種。硫氰酸鹽、鉬酸銨、過氧化氫等幾種。 有機顯色劑：鄰菲羅啉，有機顯色劑：鄰菲羅啉，種類繁多種類繁多 偶氮類顯色劑：偶氮類顯色劑：本身是有色物質(zhì)，生成配合物后，顏色發(fā)本身是有色物質(zhì)，生成配合物后，顏色發(fā)生明顯變化；具有性質(zhì)穩(wěn)定、顯

35、色反應(yīng)靈敏度高、選擇性好、生明顯變化；具有性質(zhì)穩(wěn)定、顯色反應(yīng)靈敏度高、選擇性好、對比度大等優(yōu)點，應(yīng)用最廣泛。偶氮胂對比度大等優(yōu)點，應(yīng)用最廣泛。偶氮胂、PARPAR等。等。 三苯甲烷類：三苯甲烷類：鉻天青鉻天青S S、二甲酚橙等、二甲酚橙等44二、顯色反應(yīng)條件的選擇二、顯色反應(yīng)條件的選擇1.1.顯色劑用量顯色劑用量 吸光度吸光度A A與顯色劑用量與顯色劑用量C CR R的的關(guān)系會出現(xiàn)如圖所示的幾種情況。關(guān)系會出現(xiàn)如圖所示的幾種情況。選擇曲線變化平坦處。選擇曲線變化平坦處。2.2.反應(yīng)體系的酸度反應(yīng)體系的酸度 在相同實驗條件下，分別測定不同在相同實驗條件下，分別測定不同pHpH值條件下值條件下顯色

36、溶液的吸光度。選擇曲線中吸光度較大且恒定顯色溶液的吸光度。選擇曲線中吸光度較大且恒定的平坦區(qū)所對應(yīng)的的平坦區(qū)所對應(yīng)的pHpH范圍。范圍。3.3.顯色時間與溫度顯色時間與溫度 由實驗確定由實驗確定4.4.溶劑溶劑 一般盡量采用水相測定，一般盡量采用水相測定，45三、共存離子干擾的消除三、共存離子干擾的消除1.1.加入掩蔽劑加入掩蔽劑 選擇掩蔽劑的原則是：掩蔽劑不與待測組分反應(yīng)；掩蔽劑選擇掩蔽劑的原則是：掩蔽劑不與待測組分反應(yīng)；掩蔽劑本身及掩蔽劑與干擾組分的反應(yīng)產(chǎn)物不干擾待測組分的測定。本身及掩蔽劑與干擾組分的反應(yīng)產(chǎn)物不干擾待測組分的測定。例：測定例：測定TiTi4 4，可加入可加入H H3 3P

37、OPO4 4掩蔽劑使掩蔽劑使FeFe3+3+( (黃色黃色) )成為成為Fe(POFe(PO) )2 23-3-( (無色無色) )，消除，消除FeFe3+3+的干擾；的干擾；又如用鉻天菁又如用鉻天菁S S光度法測定光度法測定AlAl3+3+時，加時，加入抗壞血酸作掩蔽劑將入抗壞血酸作掩蔽劑將FeFe3+3+還原為還原為FeFe2+2+，消除消除FeFe2+2+的干擾。的干擾。2.2.選擇適當(dāng)?shù)娘@色反應(yīng)條件選擇適當(dāng)?shù)娘@色反應(yīng)條件3.3.分離干擾離子：萃取，離子交換，吸附等。分離干擾離子：萃取，離子交換，吸附等。46四、測定條件的選擇四、測定條件的選擇1.1.選擇適當(dāng)?shù)娜肷洳ㄩL選擇適當(dāng)?shù)娜肷洳ㄩL

38、 一般應(yīng)該選擇一般應(yīng)該選擇maxmax為入射光波長。為入射光波長。 如果如果maxmax處有共存組分干擾時，則應(yīng)考慮選擇靈敏度處有共存組分干擾時，則應(yīng)考慮選擇靈敏度稍低但能避免干擾的入射光波長。稍低但能避免干擾的入射光波長。472.2.選擇合適的參比溶液選擇合適的參比溶液 為什么需要使用參比溶液？為什么需要使用參比溶液？測得的的吸光度真正反映待測溶液吸光強度。測得的的吸光度真正反映待測溶液吸光強度。 參比溶液的選擇一般遵循以下原則：參比溶液的選擇一般遵循以下原則： 若僅待測組分與顯色劑反應(yīng)的若僅待測組分與顯色劑反應(yīng)的產(chǎn)物產(chǎn)物在測定波長處有吸收，其它所加試在測定波長處有吸收，其它所加試劑均無吸收

39、，用純?nèi)軇▌┚鶡o吸收，用純?nèi)軇ㄋ? )作參比溶液；作參比溶液； 若若顯色劑或其它所加試劑顯色劑或其它所加試劑在測定波長處略有吸收，而試液本身無吸收在測定波長處略有吸收，而試液本身無吸收，用，用“試劑空白試劑空白”( (不加試樣溶液不加試樣溶液) )作參比溶液；作參比溶液； 若若待測試液待測試液在測定波長處有吸收在測定波長處有吸收( (吸收小吸收小) )，而顯色劑等無吸收，則可，而顯色劑等無吸收，則可用用“試樣試樣空白空白”(”(不加顯色劑不加顯色劑) )作參比溶液；作參比溶液； 若顯色劑、試液中若顯色劑、試液中其它組分其它組分在測量波長處有吸收，則可在試液中加入在測量波長處有吸收，則可在

40、試液中加入適當(dāng)掩蔽劑，將其它組分掩蔽后再加顯色劑，作為參比溶液。適當(dāng)掩蔽劑，將其它組分掩蔽后再加顯色劑，作為參比溶液。483.3.控制適宜的吸光度（讀數(shù)范圍）控制適宜的吸光度（讀數(shù)范圍） 不同的透光度讀數(shù)，產(chǎn)生的誤差大小不同：不同的透光度讀數(shù)，產(chǎn)生的誤差大小不同： lgT =bc （1）微分：微分：dlgT0.434dlnT = 0.434T -1 dT =b dc （2）(2)與與(1)相除得：相除得： dc/c = (0.434 / TlgT )dT 以有限值表示可得：以有限值表示可得： c/c = (0.434/TlgT)T 濃度測量值的相對誤差（濃度測量值的相對誤差（c c/ /c c

41、）不僅與儀器的透光度誤差不僅與儀器的透光度誤差T T 有關(guān)，而且與其透光度讀數(shù)有關(guān)，而且與其透光度讀數(shù)T T 的值也有關(guān)。的值也有關(guān)。 是否存在最佳讀數(shù)范圍？何值時誤差最小？是否存在最佳讀數(shù)范圍？何值時誤差最小？ 49最佳讀數(shù)范圍與最佳值最佳讀數(shù)范圍與最佳值 設(shè)：設(shè)：T T = 1%= 1%，則可繪出溶液濃度相則可繪出溶液濃度相對誤差對誤差c c/ /c c與其透光度與其透光度T T 的關(guān)系曲線。的關(guān)系曲線。如圖所示：如圖所示： 當(dāng)：當(dāng)：T T = 1%= 1%，T T%在在15%15%65%65%之間時之間時，濃度相對誤差較小，濃度相對誤差較小，最佳讀數(shù)范圍。最佳讀數(shù)范圍。 可求出濃度相對誤差最小時的透光度可求出濃度相對誤差最小時的透光度T Tminmin為：為： T Tminmin 36.8%, 36.8%, A Aminmin 0.434 0.434 用儀器測定時應(yīng)盡量使溶液透光度值在