第二章紫外-可見分光光度(2014.8)

1、第二章紫外-可見分光光度法紫外一可見吸收光譜法是根據(jù)溶液中物質(zhì)對(duì)紫 外和可見光區(qū)輻射能的吸收使分子的價(jià)電子發(fā)生電 子能級(jí)間的躍遷,而產(chǎn)生的吸收光譜 廣泛用于無機(jī) 和有機(jī)物質(zhì)的定性和定量測(cè)定。紫外光區(qū)在200nm-400nm,可見光譜400nm-OOn叫因無機(jī)物的吸收主要集中在可見光區(qū)，故本章節(jié)主要討論可見分光光度法O廣可見度法根據(jù)測(cè)定時(shí)所選用的光源 紫外分光光度法、紅外分光光度法分光光度法的特點(diǎn)：靈敏度咼10 smol-Ld -10 mol-L相對(duì)誤差小*“2%5%應(yīng)用廣泛“醫(yī)藥、衛(wèi)生、環(huán)保、化工等領(lǐng)域第一節(jié)可見分光光度計(jì)一、物質(zhì)對(duì)光的選擇性吸收光的頻罷光速光的波長(zhǎng)I)=光是以電磁波形式傳播的

2、光子流。電磁波能量大小與波長(zhǎng)和頻率有關(guān)。輻射是量子化的，即不連續(xù)地、一份一份地發(fā)射或吸收，每一份稱一個(gè)光子。光子的能量與輻射頻率成正比、與波長(zhǎng)成反比:E hi)=單色光：?jiǎn)我徊ㄩL(zhǎng)的光束復(fù)色光：含有多種波長(zhǎng)的光束電磁波譜：以波長(zhǎng)大小順序排列的電磁波譜圖Y皮長(zhǎng)10pm 3(M)pm 2(Mnm 400nm SDOnm StlOpni 1cm Im光譜丫射線X射線紫外光可見光紅外光微波無線電波380nm78Onni當(dāng)一束光照射到某物質(zhì)或某溶液時(shí)，該物 質(zhì)的分子、原子或離子 與光子作用，光子的能量發(fā)生轉(zhuǎn)移，物質(zhì)中的 這些粒子就會(huì)發(fā)生能級(jí) 躍遷，從較低能量狀態(tài)（基態(tài)）躍遷到較高能量狀態(tài)（激發(fā)態(tài)）；這過程

3、稱為物質(zhì)對(duì)光的吸收也吸收發(fā)射 光譜光譜能量E第三激發(fā)態(tài)農(nóng)3第二激發(fā)態(tài)農(nóng)2第一激發(fā)態(tài)d由于分子、原子或離子的能級(jí)是量子化的，不 連續(xù)的，只有光子的能量e）與被照射物質(zhì)粒子的基 態(tài)和激發(fā)態(tài)能量之差（AE）相等時(shí)，才能被吸收。不同的物質(zhì)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同，基態(tài)和激發(fā)態(tài) 的能量差A(yù)E不同，選擇吸收光子的能量也不同，即 吸收的波長(zhǎng)（頻率）亦不同。亦即不同物質(zhì)只能選擇性地吸收某一波長(zhǎng)的光。光的互補(bǔ):若兩種不同顏色的單色光按一定的強(qiáng)度比例混合得到白光，那么就稱這兩種單色光為互補(bǔ)色的光。物質(zhì)的顏色與光的關(guān)系表觀現(xiàn)象示意完全吸收光譜示意完全透過吸收黃色光暢質(zhì)的顏色是由于楊質(zhì) 對(duì)不同歡長(zhǎng)的光具有選 擇性的哌收作用而

4、產(chǎn)生 的，腸質(zhì)的顏色由遺過 光的波.長(zhǎng)決定。例：硫酸銅徐液吸收自光中的黃色光而呈藍(lán)色； 富鋌酸鉀嫁液因吸自光中的綠色光而呈紫色。橫坐標(biāo)作圖，所得曲線 即為該溶液的吸收光譜o二、物質(zhì)的吸收光譜將某物質(zhì)的溶液，用不同波長(zhǎng)的單色光作入射光，測(cè)定這一溶液吸光度A。每種波長(zhǎng)的單色光都有其相對(duì)應(yīng)的吸光度。然后以A為縱坐標(biāo)，波長(zhǎng)入為吸收光譜中與吸收 峰相對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)稱為最 大吸收波長(zhǎng)，九碎吸收光譜說明，一種物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)的光的吸 收程度是不同的（鄰二氮菲）合鐵配合物 的吸收光譜。表明一種物 質(zhì)的不同濃度的溶液，吸 收光譜的形狀基本相同，a. 7是定性分析的基礎(chǔ) 是定量分析的基礎(chǔ)吸收光譜體現(xiàn)了物質(zhì)的特性 吸收曲

5、線的形狀和九mnx 溶液的濃度愈大吸光度愈大二分光光度法的基本原理光的吸收定律Io：入射光強(qiáng)度 I:邃過光強(qiáng)度 C :嫁液的濃度 b：液屬厚度T-透光率（邃光度丿、透光率和吸光度實(shí)驗(yàn)中，被測(cè)溶液和參比溶液分別置于同樣質(zhì)地和厚度的比色皿中，反射光強(qiáng)度大小近似可相互抵消（以參比溶液校正），則上式簡(jiǎn)化為e+人透射光的強(qiáng)度厶與入射光的強(qiáng)度婦的比值稱為透光率透光率愈大，溶液對(duì)光的吸收愈少透光率的負(fù)對(duì)數(shù)稱為吸光度A (absorbance)A 二IgT=lg吸光度愈大，溶液對(duì)光的吸收愈多、Lambert - Beer 定律溶液對(duì)光的吸收除與溶液本性有關(guān)外，還與入射 光波長(zhǎng)、溶液濃度、液層厚度及溫度等因素有

6、關(guān)1760年，JUniberi從實(shí)驗(yàn)中找到了A與液層厚度 的關(guān)系式：A = kxb當(dāng)入射光波長(zhǎng)、溶劑和吸光物質(zhì)種類、濃度和溶液的溫度都一定時(shí)，該溶液的吸光度只與液層厚 度成正比1852年，喚從實(shí)驗(yàn)中找到了A與溶液濃度的關(guān) 系式：A = kc當(dāng)入射光波長(zhǎng)、溶劑和吸光物質(zhì)種類、液層厚度和溶液的溫度都一定時(shí)，該溶液的吸光度只與溶 液濃度成正比合并這兩個(gè)式子，得到 Lambert - Beer Low A = Eb c吸光度=吸光系數(shù)X介質(zhì)厚度X濃度(b液層厚度:cm單彳立 物質(zhì)的量濃度：mol - L 1L 摩爾吸光系數(shù)：L -moF1 cm*1若濃度的單位改為質(zhì)量濃度，則A abp1液層厚度：cm

7、 卩質(zhì)量濃度：g L1Q質(zhì)量吸光系數(shù)：L *gd *cnr二丿紫外一可見分光光度計(jì)光源系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理器1儀器主要部件分光光度計(jì)主要部件及原理Analab（單光束）z :檢測(cè)證光源單色賽吸收池檢測(cè)呑和信號(hào)顯示糸統(tǒng)1 光源系統(tǒng)：提供波長(zhǎng)范圍為36（卜lOOOrnn 的連續(xù)光譜?？梢姽夤庠礊辁Q燈，要求強(qiáng)度高， 穩(wěn)定性好。2分光系統(tǒng)：提供所需波長(zhǎng)的單色光。單色器由狹縫、光柵和準(zhǔn)直鏡組成，要求適當(dāng)寬度的 狹縫，以保證單色光光強(qiáng)和純度。3 .吸收池:用來盛放溶液的容器?？梢姽鈪^(qū)用光學(xué)玻璃，要求光潔、透明、相互匹配。4檢測(cè)系統(tǒng)：進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換、信號(hào)放大及輸出。由光電管、放大器、指示器、數(shù)字顯示器和打印器等裝置構(gòu)

8、成2.儀春類型單光束分光光度計(jì)雙光束分光光度計(jì)玖歡長(zhǎng)分光光度計(jì)C相互重疊多組分分析丿三分光光度計(jì)的測(cè)走方出(_) 標(biāo)準(zhǔn)曲線i肉000待測(cè)樣醃000S煒00為消除溶劑或其他有色物質(zhì)對(duì)入射光的吸收,消除光在溶液中的散射和比色皿對(duì)光的反射等的I 素的影響，必須采用空白溶液作對(duì)照。測(cè)定時(shí)，首先將空白溶液置于光路，調(diào)節(jié)儀器的“Z尸鍵，使A=0或T=100%,然后開始測(cè)定標(biāo) 準(zhǔn)溶液或被測(cè)液的A。廣1溶劑空白除被測(cè)物以外，其他溶 劑均為無色時(shí)，可用溶劑作空白溶液。 空白溶液.試劑空白顯色劑有色時(shí)，按顯色條件加入各種試劑和溶劑,只是不含I有被測(cè)物的標(biāo)準(zhǔn)品。（二）標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照法根據(jù)Lambert- Beer Law

9、,以該物質(zhì)吸收光譜圖中的心赫為入射光，首先配制一個(gè)與被測(cè)溶液濃度相近的標(biāo)準(zhǔn)溶液，測(cè)其九,再將樣品溶液推入光路，測(cè)其Ax，則試樣溶液的濃度農(nóng)為：4此法適于非經(jīng)常性的分析工作，準(zhǔn)確度不如標(biāo)準(zhǔn)曲線法四.提老今斬方該帝確決的因素顯色反應(yīng)：將被測(cè)組分轉(zhuǎn)變成有色化合物的 化學(xué)反應(yīng)。顯色利：能與被測(cè)組分反應(yīng)使之生成有色化合 物的試剜Ob對(duì)顯色反應(yīng)的要求選擇性好 所用的顯色剎僅與被測(cè)組分顯色而與其它共存組分不顯色,或其它組分干擾少。靈救度足夠富有色化合楊有丸的摩余朕光糸數(shù)，一應(yīng)有104105數(shù)量級(jí)。:有色配合賜的組成要恒走 顯色利與放測(cè)物質(zhì)的反應(yīng)要走童進(jìn)行。生成的有色紀(jì)合腸穩(wěn)走性好:色差大有色配合楊與顯色劉之

10、間的顏色差別要丸，這 樣試?yán)談鲂?，顯色時(shí)顏色變化才朗顯。2、儀援測(cè)畫的祺譽(yù)不均勻表面有水跡，曬S痕光電流測(cè)量不誰(shuí)確謨譽(yù)來嫌：入射光憑不穩(wěn)定 蹶欣池琰璃的厚度 池壁不平行， 光電池不靈敘，自測(cè)題1、物質(zhì)的顏色是由于選擇性地吸收了白光中的某些波長(zhǎng)所致，某 溶液呈現(xiàn)紅色是由于它吸收了白光中是紅色光波。（）2、在實(shí)際測(cè)定中，應(yīng)根據(jù)光吸收定律，通過改變比色皿厚度或 待測(cè)溶液濃度，使吸光度的讀數(shù)處于0.20.7之間，以減小測(cè)定 的相對(duì)誤差。（）3、在吸光光度法中，摩爾吸光系數(shù)的值隨入射光的波長(zhǎng)增加而減 小。（）4、顯色劑用量多，顯色反應(yīng)的完全程度高，故顯色劑用量越多 越好。（）5、物質(zhì)的顏色與吸收光顏色呈互補(bǔ)關(guān)系。（lx某符合比耳定律的有色溶液，當(dāng)濃度為C時(shí)，其透光度為T。， 若濃度增大1倍，則此溶液的透光度為 2A. To/2B. 2ToC. l/21gTo D. To2、當(dāng)某有色溶液用lcm吸收池測(cè)得其透光率為T,若改用2cm吸 收池，則透光率應(yīng)為2A. 2TB. 21gTC. Tl/22D筈 T_3、用分光光度計(jì)測(cè)量有色物質(zhì)的濃度，相對(duì)誤差最小是吸光度為：A. 0.343 B. 0.334 C. 0.443 D. 0.4341、分光光度計(jì)的種類型號(hào)繁多，但都是由下列五大部件組C2、測(cè)量某有色配合物在一定波長(zhǎng)下用2cm比色皿