第2章紫外可見(jiàn)光譜

1、第二章第二章 紫外紫外-可見(jiàn)分光光度法可見(jiàn)分光光度法第一節(jié)第一節(jié) 概述概述P187第十三章第十三章2光分析 利用物質(zhì)與光（輻射能）相互作用而建立起來(lái)的分析方法。光分析光譜分析法非光譜分析法物質(zhì)與光相互作用時(shí)，物質(zhì)內(nèi)部發(fā)生能級(jí)躍遷，以光的波長(zhǎng)為特征信號(hào)物質(zhì)與光相互作用時(shí)，物質(zhì)內(nèi)部不發(fā)生能級(jí)躍遷，不以光的波長(zhǎng)為特征信號(hào)3物質(zhì)hv分類分子分子原子原子原子核原子核紫外可見(jiàn)紫外可見(jiàn)紅外紅外無(wú)線電波無(wú)線電波分子光譜分子光譜原子光譜原子光譜核磁共振波譜核磁共振波譜紫外可見(jiàn)光譜紫外可見(jiàn)光譜紅外光譜紅外光譜核磁共振波譜核磁共振波譜發(fā)射光譜吸收光譜 紫外可見(jiàn)分光光度法（紫外可見(jiàn)吸收光譜法）是根據(jù)溶液中物質(zhì)的分子或

2、離子對(duì)紫外-可見(jiàn)光譜區(qū)的輻射能的吸收特征和強(qiáng)度對(duì)物質(zhì)進(jìn)行定性、定量和結(jié)構(gòu)分析的方法。 該方法具有較高的靈敏度和準(zhǔn)確度，檢出限可達(dá)10-7 g/ml，相對(duì)誤差通常為1%5%。該方法儀器設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便、易于掌握和推廣，是常用分析方法之一。第二節(jié) 電磁輻射及其與物質(zhì)的相互作用一、電磁輻射與電磁波譜 1. 電磁波 光是一種電磁波，光具有波粒二象性即波動(dòng)性和粒子性。波動(dòng)性：折射、衍射、偏振及干涉等性質(zhì)。這些電磁波都具有共同的特點(diǎn)：它們作為橫向電磁波在空間傳播，在真空中的傳播速度等于光速，即c粒子性：光束由光子（或稱光量子）所組成，光可以認(rèn)為是一種以巨大速度在空間傳播的光子流。光子具有能量（hv）和動(dòng)

3、量（hv/c）。光子的能量與波長(zhǎng)的關(guān)系為：hchE能量J或eVPlanck常數(shù)6.62610-34 Js頻率，Hz光速2.998 108 m/s波長(zhǎng)nm1eV=1.602 10-19 JhchE 光的能量與頻率成正比，與波長(zhǎng)成反比。波長(zhǎng)愈長(zhǎng)，能量愈低；波長(zhǎng)愈短，能量愈高。例：計(jì)算波長(zhǎng)為200 nm的光子的能量解：hcE m 10200m/s 102.998sJ 10626. 69834-eV 6.20J 10932. 919-紫外可見(jiàn)光區(qū)光子的能量和波長(zhǎng)的關(guān)系見(jiàn)下表：（nm）200300400500600760E（eV ）6.204.133.102.482.071.632. 電磁波譜例：計(jì)算頻

4、率為100 MHz（108s-1）的電磁波的波長(zhǎng)m 00. 3s 10100m/s 1000. 3168-vc例：由銅產(chǎn)生的X射線的頻率為1.951018s-1是0.154 nm，其頻率為：m 10154. 0s1095. 1m/s 1000. 391188-c15m 3nm 154. 0m 10154. 0 9）（：-光（電磁輻射或電磁波）的波長(zhǎng)或頻率范圍是非常大的。電磁輻射按波長(zhǎng)（能量）順序排列稱為電磁波譜（electromagnetic spectrum）。電磁波譜按能量大小分為若干個(gè)區(qū)：無(wú)線電波 11000 m微波 10-31 m紅外 0.761000 m可見(jiàn) 400760 nm紫外

5、10400 nm近紫外200400 nm遠(yuǎn)紫外10200 nmX射線 0.0110 nm本章重點(diǎn)討論 射線 0.0050.14 nm17二、電磁輻射與物質(zhì)的相互作用 電磁輻射與物質(zhì)的相互作用比較復(fù)雜，有涉及物質(zhì)內(nèi)能變化的吸收、發(fā)射和拉曼散射等，有不涉及物質(zhì)內(nèi)能變化的透射、折射、衍射和旋光等三、吸收光譜的產(chǎn)生 物質(zhì)與光相互作用時(shí)，反映物質(zhì)對(duì)某一區(qū)域光的吸收特征的圖譜稱為吸收光譜。19鈉原子光譜圖吸收光譜又可分為原子吸收光譜和分子吸收光譜。1. 原子吸收光譜 原子吸收光譜是基于原子外層電子選擇性地吸收某些特定波長(zhǎng)的光發(fā)生躍遷而產(chǎn)生的。是線狀光譜。2. 分子吸收光譜 分子內(nèi)部有電子運(yùn)動(dòng)、原子之間的相

6、對(duì)振動(dòng)、分子轉(zhuǎn)動(dòng)三種運(yùn)動(dòng)形式，相應(yīng)這三種不同的運(yùn)動(dòng)形式，分別對(duì)應(yīng)分子中的三種能級(jí)，即：電子能級(jí)、振動(dòng)能級(jí)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)。當(dāng)分子吸收能量后，就從基態(tài)能級(jí)躍遷到激發(fā)態(tài)能級(jí)。分子吸收能量也是量子化的，即只吸收等于兩個(gè)能級(jí)差的能量：hvEEE-12 轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)差為0.0050.05eV（25025m），振動(dòng)能級(jí)差為0.051eV（251.25m）電子能級(jí)差在120 eV（601250 nm），主要在紫外可見(jiàn)區(qū)，由此產(chǎn)生的吸收光譜稱為紫外可見(jiàn)光譜，又稱電子光譜。 在電子能級(jí)躍遷的同時(shí)，不可避免地伴隨分子振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的躍遷，使得分子光譜是帶狀光譜。四、物質(zhì)對(duì)光的選擇性吸收物質(zhì)的顏色 當(dāng)一束白光通過(guò)棱鏡后就色散

7、成紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫等顏色的光，它們具有不同的波長(zhǎng)范圍。白光紅650750紫400450藍(lán)450480綠藍(lán)480500綠500560黃綠560580黃580600橙600650 反之，這些不同顏色的光按一定的強(qiáng)度比混合后便又形成白光。 進(jìn)一步的研究表明，只需將兩種適當(dāng)顏色的光按一定的強(qiáng)度比例混合即可形成白光，這兩種光稱為互補(bǔ)色光。陽(yáng)光、白熾燈光等白光就是由一對(duì)對(duì)互補(bǔ)色光按一定強(qiáng)度比例混合而成的。物質(zhì)呈現(xiàn)的顏色吸收光顏色波長(zhǎng)范圍（nm）黃綠紫400450黃藍(lán)450480橙紅綠藍(lán)480500紅紫綠500560紫黃綠560580藍(lán)黃580600綠藍(lán)橙600650藍(lán)綠紅650750物質(zhì)呈現(xiàn)的顏

8、色與吸收光顏色的關(guān)系 物質(zhì)的分子內(nèi)部具有一系列不連續(xù)的特征能級(jí)，包括電子、振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)。一般情況下，物質(zhì)分子處在能量最低、最穩(wěn)定的基態(tài)。當(dāng)用光照射某物質(zhì)后，如果光的能量恰好與物質(zhì)分子的某一能級(jí)差相等，這一波長(zhǎng)的光即可被分子吸收，從而使分子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)。這就是說(shuō)，并非任一波長(zhǎng)的光都可以被某一物質(zhì)所吸收。由于不同物質(zhì)的分子組成和結(jié)構(gòu)不同，它們所具有的特征能級(jí)也不同，能級(jí)差 E當(dāng)然也不同。物質(zhì)只能吸收與其分子內(nèi)部能級(jí)差相等的光，所以物質(zhì)對(duì)光的吸收具有選擇性。 物質(zhì)具有顏色，就是它對(duì)不同波長(zhǎng)的可見(jiàn)光具有選擇性吸收的結(jié)果。物質(zhì)呈現(xiàn)顏色與它所吸收光的顏色（波長(zhǎng)）有一定關(guān)系。 例如，當(dāng)白光通過(guò)CuS

9、O4溶液時(shí)，由于水合Cu2+選擇性地吸收了部分黃色光，使透射光中藍(lán)色光未能完全互補(bǔ)，與是CuSO4溶液呈現(xiàn)藍(lán)色。 由于透射光中其它顏色的光仍然兩兩互補(bǔ)為白光，所以物質(zhì)呈現(xiàn)的顏色恰好是它所吸收的光的互補(bǔ)色。光的互補(bǔ)：藍(lán)光的互補(bǔ)：藍(lán) 黃黃激發(fā)態(tài)光基態(tài)吸收輻射能量 M M *hE1 （ E） E2 又如KMnO4溶液呈紫紅色，則說(shuō)明它選擇性地吸收了白光中的綠青色光。若物質(zhì)對(duì)白光中所有顏色的光全部吸收，它就呈現(xiàn)黑色；若反射所有顏色的光則呈現(xiàn)白色；若透過(guò)所以顏色的光，則為無(wú)色。KMnO4溶液選擇性的吸收了525 nm附近的綠青色光，而對(duì)與綠青色光互補(bǔ)的400 nm附近的紫色光幾乎不吸收，所以KMnO4溶

10、液呈紫紅色。此外，溶液顏色的深淺，決定于溶液吸收光子的多少，即取決于吸光物質(zhì)濃度的高低。如CuSO4溶液的濃度愈高，對(duì)黃色光的吸收就愈多，表現(xiàn)為透過(guò)的藍(lán)色光愈強(qiáng)，溶液的藍(lán)色愈深。因此，可以通過(guò)比較溶液顏色的深淺來(lái)確定溶液中物質(zhì)的含量。一、 吸收曲線（吸收光譜） 物質(zhì)的顏色及顏色深淺（決定因素）。準(zhǔn)確的定量描述該溶液的吸收曲線。即讓不同波長(zhǎng)的單色光依次照射溶液，并測(cè) 第三節(jié) 紫外-可見(jiàn)光譜與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系量在每一波長(zhǎng)處對(duì)光的吸收程度的大?。ㄎ舛龋?，并以波長(zhǎng)（）為橫坐標(biāo)，吸光度（A）為縱坐標(biāo)作圖，即可得一條吸光度隨波長(zhǎng)變化的曲線，稱為吸收曲線或吸收光譜，它能更準(zhǔn)確地描述物質(zhì)對(duì)各種不同波長(zhǎng)光的吸收

11、情況。吸收峰谷肩峰末端吸收吸收曲線與最大吸收波長(zhǎng)吸收曲線與最大吸收波長(zhǎng) max用不同波長(zhǎng)的單色光照射，測(cè)吸光度用不同波長(zhǎng)的單色光照射，測(cè)吸光度吸收曲線的討論：吸收曲線的討論：同一種物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)光的同一種物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)光的吸光度不同。吸光度最大處對(duì)吸光度不同。吸光度最大處對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)稱為最大吸收波長(zhǎng)應(yīng)的波長(zhǎng)稱為最大吸收波長(zhǎng)max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max不變。不變。而對(duì)于不同物質(zhì)，它們的吸收而對(duì)于不同物質(zhì)，它們的吸收曲線形狀和曲線形狀和max則不同。則不同。 吸收曲線可以提供物質(zhì)的結(jié)構(gòu)信息，吸收曲線可以提供物質(zhì)的結(jié)構(gòu)信息，分子吸收光譜的

12、形狀取決于分子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，不同分子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同，因此，分子吸收光譜是物質(zhì)定性的依據(jù)。并作為物質(zhì)定性分析的依據(jù)之一。并作為物質(zhì)定性分析的依據(jù)之一。 不同濃度的同一種物質(zhì)，在某一定波長(zhǎng)下吸光度不同濃度的同一種物質(zhì)，在某一定波長(zhǎng)下吸光度 A 有差異，在有差異，在 max處吸光度處吸光度A 的差異最大。此特性可的差異最大。此特性可作為物質(zhì)定量分析的依據(jù)。作為物質(zhì)定量分析的依據(jù)。 在在 max處吸光度隨濃度變化的幅度最大，所以測(cè)定處吸光度隨濃度變化的幅度最大，所以測(cè)定最靈敏。吸收曲線是定量分析中選擇入射光波長(zhǎng)最靈敏。吸收曲線是定量分析中選擇入射光波長(zhǎng)的重要依據(jù)。的重要依據(jù)。42物質(zhì)光光譜分析電磁波 特

13、性粒子性波動(dòng)性光強(qiáng)能量結(jié)構(gòu)軌道，能級(jí)相互作用選擇性消耗或獲得光子消耗或獲得光子的數(shù)目二、吸收光譜與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系 有機(jī)化合物的吸收光譜是由分子外層電子躍遷而產(chǎn)生的。有機(jī)分子的軌道類型及躍遷類型如圖所示：（一）有機(jī)化合物的吸收光譜能量成鍵成鍵未成鍵反鍵反鍵n* *n*n *分子中外層電子能級(jí)及躍遷類型示意圖能量成鍵成鍵未成鍵反鍵反鍵n* *n*n *1. *躍遷 鍵比較穩(wěn)定，即電子從成鍵軌道躍遷到*反鍵軌道，所需的能量很大，此能量相當(dāng)于真空紫外區(qū)的輻射能。飽和烴只能發(fā)生*躍遷，因而吸收光譜都在真空紫外區(qū)。如甲烷的最大吸收波長(zhǎng)在125nm，乙烷在135 nm。能量成鍵成鍵未成鍵反鍵反鍵n* *n*

14、n *2. *躍遷 不飽和有機(jī)化合物分子中、 成鍵軌道和*、 *反鍵軌道。存在*躍遷和 *躍遷。 * 躍遷所需的能量較*躍遷所需能量小。任何具有不飽和鍵的有機(jī)化合物均可發(fā)生 *躍遷，但單個(gè)飽和鍵的吸收波長(zhǎng)也在200nm以下。如乙烯的吸收峰在165nm。能量成鍵成鍵未成鍵反鍵反鍵n* *n*n *3. n *躍遷 若形成不飽和鍵的原子含有雜原子（N、S、P、O），則可發(fā)生n * 躍遷n *躍遷所需的能量較 * 躍遷所需的能量更小。吸收波長(zhǎng)更長(zhǎng)，但由于屬躍遷禁阻類型，吸收強(qiáng)度很小。如丙酮除有 *躍遷外，還有n *躍遷，吸收波長(zhǎng)在280nm左右。能量成鍵成鍵未成鍵反鍵反鍵n* *n*n *4. n*

15、躍遷 在含有雜原子（N、S、P、O）的飽和有機(jī)化合物分子中可發(fā)生n* 躍遷n *躍遷所需的能量較 * 躍遷所需的能量接近。如甲醇除有*躍遷外，還有n*躍遷，吸收波長(zhǎng)在183nm左右綜上所述，各種電子由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)所需的能量不同，次序?yàn)?nn n*和*躍遷所需能量較大，一般在遠(yuǎn)紫外區(qū)。有機(jī)化合物的UVVis光譜主要以 n*和*躍遷為基礎(chǔ)，這兩類躍遷都要求化合物中含有不飽和官能團(tuán)以提供鍵，因此，把含有鍵的不飽和基團(tuán)稱為生色團(tuán)。雙鍵的 n*和*躍遷所需的能量在200 nm左右。如果有共軛雙鍵存在，因形成大鍵，使*躍遷所需的能量降低，導(dǎo)致最大吸收峰向長(zhǎng)波方向移動(dòng)，稱為紅移。共軛鏈愈長(zhǎng)，紅移現(xiàn)象愈顯

16、著，甚至到可見(jiàn)光區(qū)，呈現(xiàn)顏色?；衔颒(CH=CH)nH溶劑max/nmn=1己烯蒸汽162n=21,3-丁二烯正己烷217n=31,3,5-己三烯正己烷258n=41,3,5,7-辛四烯環(huán)己烷304n=51,3,5,7,9-癸五烯正辛烷334n=11-胡蘿卜素正己烷480共軛作用對(duì)烯烴最大吸收的影響醛、酮和羧酸中C=O雙鍵同C=C雙鍵的共軛作用也會(huì)降低*的的能量，從而使n*和*躍遷的吸收峰都發(fā)生紅移。如巴豆醛CH3CH=CHCH=O乙醇溶液的吸收光譜在220 nm處有一個(gè)由*躍遷產(chǎn)生的吸收峰和在322 nm處有一個(gè)由n*躍遷產(chǎn)生的吸收峰。 單獨(dú)烯鍵的 * 躍遷吸收峰在170 nm附近，單獨(dú)羰

17、基的 *躍遷吸收峰在166 nm， n*躍遷吸收峰在280 nm。 芳香化合物的紫外光譜具有*躍遷產(chǎn)生的三個(gè)特征吸收帶。如，苯在184 nm處有一強(qiáng)吸收帶，在204 nm處有一強(qiáng)吸收帶，在254 nm處有一弱吸收帶（B帶），B吸收帶是由*躍遷和苯環(huán)的振動(dòng)能級(jí)躍遷疊加而產(chǎn)生，具有很好的精細(xì)結(jié)構(gòu)，常用于芳香化合物的辨認(rèn)。苯的這三個(gè)特征吸收帶受苯環(huán)上取代基的影響會(huì)發(fā)生移動(dòng)?；衔锶軇﹎ax苯2%甲醇254甲苯262氯苯264碘苯258苯酚271酚鹽離子286苯甲酸272苯胺280苯胺鹽離子254某些苯衍生物的吸收特性 當(dāng)苯環(huán)上有OH、NH2等取代基時(shí)，吸收峰紅移，吸收強(qiáng)度增大。原因是這些基團(tuán)的 n

18、電子能同苯環(huán)上的 電子發(fā)生共軛作用，使* 軌道能量降低。像這樣一些本身在紫外-可見(jiàn)區(qū)無(wú)吸收，但能使生色團(tuán)吸收峰紅移，吸收強(qiáng)度增大的基團(tuán)稱為助色團(tuán)。主要的助色團(tuán)有羥基、氨基、烷氧基。需要注意的是，溶劑的極性對(duì)最大吸收波長(zhǎng)影響較大，在描述某化合物的吸收情況時(shí)應(yīng)注明溶劑。一般來(lái)說(shuō)，隨著溶劑極性的增大，*吸收峰發(fā)生紅移， n*躍遷吸收峰發(fā)生藍(lán)移（或紫移）。（二） 無(wú)機(jī)化合物的吸收光譜1. dd躍遷和 ff 躍遷 過(guò)渡金屬離子未充滿的 d 軌道，由于受配位場(chǎng)（或晶體場(chǎng)）的影響而發(fā)生分裂，當(dāng)吸收光時(shí)可發(fā)生 d-d 躍遷，吸收波長(zhǎng)取決于分裂能的大小，L 越強(qiáng)，分裂能越大，吸收波長(zhǎng)越短。H2O的配位場(chǎng)小于NH

19、3794nm O)Cu(H242淺藍(lán)色663nm )Cu(NH243深藍(lán)色特點(diǎn)：吸收強(qiáng)度小。2. 電荷遷移躍遷 在金屬配合物中，配體和金屬之間發(fā)生躍遷，一般是LM，吸收波長(zhǎng)取決于L給電子和M接受電子能力。SCN-比Cl-易給電子，F(xiàn)eSCN2+，吸收波長(zhǎng)長(zhǎng)，在可見(jiàn)區(qū)，F(xiàn)eCl2+在紫外區(qū)。特點(diǎn)：吸收強(qiáng)度大，實(shí)際工作中常用。常將 M 與 L（顯色劑）生成具有電荷遷移的配合物，然后進(jìn)行含量測(cè)定，靈敏度高， 。3. * 躍遷 配體具有雙鍵的金屬配合物第四節(jié) 光的吸收定律一、朗伯-比爾（Lambert-Beer ）定律1. 透光度和吸光度 當(dāng)一束單色光通過(guò)溶液時(shí)，一部分被吸收，一部分透過(guò)溶液，一部分被

20、容器表面反射。 設(shè)入射光強(qiáng)度為I0，吸收光強(qiáng)度為Ia，透射光強(qiáng)度為It，反射光強(qiáng)度為Ir，則rtaIIII0 在分光光度分析中，通常將待測(cè)溶液和參比溶液分別置于同樣材料和厚度的容器中，讓強(qiáng)度為I0的單色光分別通過(guò)兩個(gè)容器，再測(cè)量透射光強(qiáng)度。這樣，反射光的強(qiáng)度基本相同，其影響可以互相抵消，則taIII0 當(dāng)一束單色光通過(guò)溶液后，由于吸收了一部分光能，光的強(qiáng)度就會(huì)減弱。當(dāng)光透過(guò)濃度為c，液層厚度為b 的溶液時(shí)，由于一部分光被吸收，因此0IIt 隨著溶液濃度和液層厚度的增加，光被吸收的程度增加，透射光的強(qiáng)度減小。透射光強(qiáng)度與入射光強(qiáng)度之比稱為透光度（transmittance）或透光率，用T表示：0

21、IITt 例如，入射光的強(qiáng)度為100，透射光的強(qiáng)度為35，則T = 0.35或35%。 溶液的透光率愈大，表示它對(duì)光的吸收程度愈??；相反，透光率愈小，對(duì)光的吸收程度愈大。 實(shí)踐證明，溶液對(duì)光的吸收程度與溶液濃度、液層厚度及入射光波長(zhǎng)等因素有關(guān)。如果保持入射光不變，則溶液對(duì)光的吸收程度只與溶液濃度和液層厚度有關(guān)，即KbcIIT-100為了方便起見(jiàn)：KbcIITA-0lglg吸光度（absorbance）比例系數(shù)液層厚度溶液濃度KbcIITA-0lglg當(dāng)K、c一定時(shí)，Ab Lamberts law當(dāng)K、b一定時(shí)，Ac Beers law Lambert-Beer 定律可表述為：在一定條件下，當(dāng)一

22、束平行的單色光通過(guò)溶液時(shí)，物質(zhì)的吸光度與溶液的濃度和液層厚度的乘積成正比，稱為光吸收定律，是吸收光譜定量的依據(jù)。 Lambert-Beer 定律是均勻、非散射介質(zhì)對(duì)光吸收的基本定律，只有對(duì)入射光是單色光才完全適用。2. 吸收系數(shù) absorptivity K 為比例系數(shù)，是指在一定入射光波長(zhǎng)下，單位濃度及單位液層厚度時(shí)的吸光度。即bcAK 一般b的單位為cm，K的單位與c的單位有關(guān)。 當(dāng)濃度單位為 g/L 時(shí)，K 用 a 表示，稱為吸光系數(shù)，單位為 L/(gcm)。L-B law表示為abcA 當(dāng)濃度的單位為 1%（W/V）時(shí)，K 用 表示，稱為比吸光系數(shù)（specific absorptiv

23、ity）。此時(shí)L-B law為%1cm1EbcEA%1cm1 當(dāng)濃度單位為mol/L時(shí)，K用表示，稱為摩爾吸光系數(shù)（molar absorptivity），其單位為L(zhǎng)/(molcm)此時(shí)，L-B law為bcAa、和 不能直接測(cè)得，需用已知準(zhǔn)確濃度的稀溶液測(cè)吸光度計(jì)算得到。%1cm1E%1cm110EMMa解：)O,361nmH( cmmolL 108 . 22510001355001. 05 . 0414. 02114-例：稱取1.00mg維生素B12(M=1355)，配成25.00 ml水溶液，吸收池厚度為0.5cm，在361nm波長(zhǎng)下測(cè)得吸光度為0.414，計(jì)算摩爾吸光系數(shù)。例：用純氯霉

24、素配制100ml含2.00 mg的溶液，在278nm，用1.00cm的吸收池，測(cè)得T=24.3%，求比吸光系數(shù)和摩爾吸光系數(shù)。3071000. 2614. 0lg3%1cm1-bcTE99201015.323%1cm1E與物質(zhì)的本性、溶劑和入射光的波長(zhǎng)有關(guān)，即（1）物質(zhì)不同， 不同，是物質(zhì)的特性常數(shù)。（2）溶劑不同，同一物質(zhì)的不同，所以應(yīng)注明溶劑。 （3）不同，同一物質(zhì)的吸收系數(shù)也不同，所以吸收系數(shù)應(yīng)注明波長(zhǎng)； （4）入射光的純度：?jiǎn)紊馐墙?jīng)單色器色散成波長(zhǎng)范圍很窄的光。實(shí)際上，不管單色器的分辨率有多高，所謂的單色光仍然是有一定的寬度的。例如高錳酸鉀溶液的吸收曲線。 如果在AB范圍內(nèi)，1700

25、，CD范圍內(nèi)2300，EF范圍2500。因此，還應(yīng)考慮單色光的純度，即使用儀器的精確度（光強(qiáng)和色散元件的分辨率。 第五節(jié) 紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì) 紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)的類型很多，但其原理基本相似。一般由五部分構(gòu)成，即光源、單色器、吸收池、檢測(cè)器、顯示系統(tǒng)光源單色器吸收池檢測(cè)器顯示器分光光度計(jì)結(jié)構(gòu)方框示意圖分光光度計(jì)結(jié)構(gòu)方框示意圖一、分光光度計(jì)的主要部件1. 光源 提供入射光。 對(duì)光源基本要求：足夠光強(qiáng)、穩(wěn)定、連續(xù)輻射且強(qiáng)度隨波長(zhǎng)變化小。 鎢及碘鎢燈：3402500 nm，多用在可見(jiàn)光區(qū)； 氫燈和氘燈：160375 nm，多用在紫外區(qū)。2. 單色器單色器 把混合光變成單色光。由入射狹縫、準(zhǔn)直鏡、色

26、散元件、聚焦元件和出口狹縫組成。常用的色散元件有棱鏡和光柵。 棱鏡 是利用不同波長(zhǎng)的光具有不同的折射率而使復(fù)合光分開(kāi)的。用玻璃和石英制成。光柵 grating 利用光的衍射和干涉作用使復(fù)合光分開(kāi)。其特點(diǎn)是：色散波長(zhǎng)范圍寬，可用于紫外、可見(jiàn)、紅外等光譜區(qū)，分辨率高，色散率基本上不隨波長(zhǎng)改變而改變，即均勻色散（色散近于線性）?，F(xiàn)代儀器多用光柵作色柵元件。狹縫狹縫是單色器的組成部分，對(duì)單色光的純度起著非常重要的作用。狹縫有兩種表示方法（1）用狹縫的實(shí)際寬度表示，以mm為單位，一般為02mm，（2）用通過(guò)出射狹縫的譜帶寬度表示，以nm為單位，如2nm、1nm、0.5nm及0.2nm等。狹縫愈窄，光的單

27、色性愈好，測(cè)得的吸收峰愈尖銳，但光強(qiáng)度減弱，測(cè)定靈敏度降低。轉(zhuǎn)動(dòng)棱鏡或光柵，可使光譜移動(dòng)，使不同波長(zhǎng)單色光，從出射狹縫射出。3. 吸收池 absorption cell 比色皿cuvette盛放樣品溶液的容器。用玻璃或石英制成，兩透光面互相平行，具有精確的光程。紫外區(qū)用石英、可見(jiàn)區(qū)用玻璃。盛放參比的吸收池和盛放樣品的吸收池應(yīng)匹配，即有相同的厚度與透光性。吸收池的光學(xué)面應(yīng)垂直于光束方向。使用時(shí)，應(yīng)進(jìn)行校正（T 小于0.5%）4. 檢測(cè)器將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)進(jìn)行檢測(cè)。光電管 利用光電效應(yīng)的原理。光電流通過(guò)負(fù)載電阻R，將電流變成電壓信號(hào)，經(jīng)放大器放大后，輸給記錄儀。 暗電流無(wú)光照射時(shí)，在外加電壓下，

28、光電管中仍有微弱電流流過(guò)，稱為暗電流。電極的熱電子發(fā)射而產(chǎn)生的電流。暗電流愈小愈好。在分光光度計(jì)中，都設(shè)有補(bǔ)償電路，消除暗電流。 光電倍增管 光二極管陣列檢測(cè)器 photo-diode array detector光電二極管陣列檢測(cè)器是在晶體硅上緊密排列一系列光二極管，如HP8452A型，在190820nm，由316個(gè)二極管，當(dāng)光透過(guò)晶體硅時(shí)，二極管輸出的電訊號(hào)強(qiáng)度與光強(qiáng)度成正比。每一個(gè)二極管相當(dāng)于一個(gè)單色儀的出口狹縫，兩個(gè)二極管中心距離的波長(zhǎng)范圍，稱為采樣間隔，二極管愈多，分辨率愈高，每個(gè)二極管可在1/10s，每隔2nm測(cè)一次，同時(shí)并行采集數(shù)據(jù)，在1/10s時(shí)間內(nèi)，可獲全光譜。5. 信號(hào)處理

29、與顯示裝置 光電管輸出的信號(hào)很弱，經(jīng)過(guò)放大后才能以某種方式將測(cè)量結(jié)果顯示出來(lái)。信號(hào)處理包括一些數(shù)學(xué)運(yùn)算。顯示器可由電表、數(shù)字顯示、熒光屏顯示、結(jié)果打印、曲線掃描等。顯示方式有T、A，有的還可以轉(zhuǎn)換成濃度，等。二、紫外可見(jiàn)分光光度計(jì) 分光光度計(jì)分為單波長(zhǎng)和雙波長(zhǎng)儀器。1. 單波長(zhǎng)分光光度計(jì) 單光束 雙光束（空間分隔） 雙光束（時(shí)間分隔）特點(diǎn)： 因光束幾乎同時(shí)通過(guò)樣品池和參比池，因此可消除光源不穩(wěn)產(chǎn)生的誤差。 光源檢測(cè)器單色器單色器切光器吸收池雙波長(zhǎng)分光光度計(jì)示意圖2. 雙波長(zhǎng)分光度計(jì)通過(guò)切光器使兩束不同波長(zhǎng)的光交替通過(guò)吸收池，測(cè)得吸光度差A(yù)。SB1和SB2分別為在1和2處的背景吸收，當(dāng)1和2 相近時(shí)，背景吸收近似相等。二式相減，得這表明，試樣溶液濃度與兩個(gè)波長(zhǎng)處的吸光光差成正比。特點(diǎn)：可測(cè)多組份試樣、混濁試樣、而且可作成導(dǎo)數(shù)光譜、不需參比液（消除了由于參比池的不同和制備空白溶液等產(chǎn)生的誤差）、克服了電源不穩(wěn)而產(chǎn)生的誤差，靈敏度高。 11110lgBSbcIIA222