紫外-可見分光光度法課件

1、第十章 紫外-可見分光光度法第一節(jié) 概述第二節(jié) 基本原理第三節(jié) 紫外-可見光光度計(jì) 第四節(jié) 分析條件選擇第五節(jié) 定性與定量分析第六節(jié) 應(yīng)用2022/10/15第十章 紫外-可見分光光度法第一節(jié) 概述2022/10/1 基于物質(zhì)吸收紫外或可見光引起分子中價(jià)電子躍遷、產(chǎn)生分子吸收光譜與物質(zhì)組分之間的關(guān)系建立起來(lái)的分析方法，稱為紫外可見分光光度法。 1.了解光學(xué)分析基本概述 2.熟悉物質(zhì)對(duì)光的選擇性吸收 3.掌握紫外-可見一可見分光光法特點(diǎn) 4.掌握光的吸收定律 5.掌握分光光度計(jì)的構(gòu)造及原理 6.熟悉顯色反應(yīng)及顯色條件的選擇 7.掌握紫外-可見分光光度法的測(cè)定原理 8.熟悉測(cè)定方法及應(yīng)用 本章要點(diǎn)

2、2022/10/15 基于物質(zhì)吸收紫外或可見光引起分子中價(jià)電子躍遷、產(chǎn)生分子吸收第一節(jié) 概述基于物質(zhì)光學(xué)性質(zhì)(電磁輻射或物質(zhì)與輻射作用)而建立起來(lái)的分析方法稱之。 吸收光譜分析、發(fā)射光譜分析光學(xué)分析法：在光(或能量)作用下，通過(guò)測(cè)定物質(zhì)產(chǎn)生(發(fā)射、吸收或散射)光的波長(zhǎng)和強(qiáng)度來(lái)進(jìn)行定性、定量分析的方法。內(nèi)部能級(jí)變化.光譜分析法或光譜法非光譜分析法改變電磁波的傳播方向、速度等物理性質(zhì)進(jìn)行分析的方法。內(nèi)部能級(jí)不變化,僅電磁輻射性質(zhì)改變 分子光譜分析、原子光譜分析按作用物分:按能級(jí)躍遷方向：按波長(zhǎng)不同分：紅外、可見光、紫外光譜法等2022/10/15第一節(jié) 概述基于物質(zhì)光學(xué)性質(zhì)(電磁輻射或物質(zhì)與輻射作

3、用)而一、基本概念（一）電磁輻射和電磁波譜1電磁輻射（電磁波，光是其中一種） ：以巨大速度通過(guò)空間、不需要任何物質(zhì)作為傳播媒介的一種粒子流（能量）。 2電磁輻射的性質(zhì)：具有波、粒二向性波動(dòng)性：光的反射、折射、偏振、干涉衍射現(xiàn)象。微粒性：光的吸收、放射、光電效應(yīng)等現(xiàn)象。光子能量:E 1/， E 是波數(shù)，C=2.9979108m/s例1:P1532022/10/15一、基本概念（一）電磁輻射和電磁波譜1電磁輻射（電磁波，光紫 外-可見 光在電磁波譜中的位置電磁輻射本質(zhì)是一樣的，區(qū)別在于頻率不一樣。 按波長(zhǎng)不同排列起來(lái)就形成電磁波譜。表13-1 高能輻射區(qū) 射線 能量最高，來(lái)源于核能級(jí)躍遷 射線 來(lái)

4、自內(nèi)層電子能級(jí)的躍遷 光學(xué)光譜區(qū) 紫外光 來(lái)自原子和分子外層電子能級(jí)的躍遷 可見光 紅外光 來(lái)自分子振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的躍遷 波譜區(qū) 微波 來(lái)自分子轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)及電子自旋能級(jí)躍遷 無(wú)線電波 來(lái)自原子核自旋能級(jí)的躍遷(10-310nm)(10nm10m)(0.1cm1000m)電磁波譜：射線 X 射線紫外光可見光紅外光微波無(wú)線電波10-2 0.1nm 10 nm 102 nm 103nm 0.1 cm 100cm 1 cm 103 m| | | | | | |波長(zhǎng)短長(zhǎng)2022/10/15紫 外-可見 光在電磁波譜中的位置電磁輻射本質(zhì)是一樣的，區(qū)（二）原子光譜與分子光譜1、原子光譜： 氣態(tài)原子或離子外層電

5、子在不同能級(jí)間躍遷而產(chǎn)生的光譜。包括：原子吸收、原子放射、原子熒光光譜等。原子吸收輻射能條件：原子光譜為一條條彼此分立的線狀光譜。2、分子光譜：在輻射能作用下，分子內(nèi)能級(jí)間的躍起遷產(chǎn)生的光譜。包括：分子吸收、分子熒光光譜等。分子光譜產(chǎn)生的機(jī)制與原子光譜相同，但復(fù)雜得多，包括：電子運(yùn)動(dòng)、原子間振動(dòng)、分子轉(zhuǎn)動(dòng)三種不同運(yùn)動(dòng)。2022/10/15（二）原子光譜與分子光譜1、原子光譜： 分子吸收外來(lái)輻射能后，其能量改變（E）為： E=Ee +Ev +Er對(duì)多數(shù)分子而言，Ee （電子）約為1-20ev，紫外可見Ev （振動(dòng)）約為0.05-1ev，近紅外、中紅外區(qū)Er （轉(zhuǎn)動(dòng)）小于0.05ev，遠(yuǎn)紅外、微波

6、區(qū)Ee Ev Er因無(wú)法獲得純粹的振動(dòng)光譜和電子光譜，故分子光譜為帶狀光譜。分子光譜2022/10/15分子吸收外來(lái)輻射能后，其能量改變（E）為：分子光譜2022（三）吸收光譜與發(fā)射光譜1、吸收光譜：物質(zhì)由基態(tài)躍遷至激發(fā)態(tài)時(shí)，對(duì)輻射能選擇性吸收而得到的原子或分子光譜。(1)紫外分光光度法(UV):(200400nm),用于有機(jī)物定性、定量、 結(jié)構(gòu)分析。(2)可見分光光度法(Vis): (400760nm),用于有色物質(zhì)定量分析。(3)紅外分光光度法 (IR): (2.550m),用于有機(jī)物結(jié)構(gòu)分析。(4)核磁共振譜(NMR)：原子核吸收無(wú)線電波，發(fā)生核自旋級(jí)躍 遷，產(chǎn)生光譜。用于分子結(jié)構(gòu)分析。

7、2022/10/15（三）吸收光譜與發(fā)射光譜1、吸收光譜：物質(zhì)由基態(tài)躍遷至激發(fā)態(tài)原子吸收/發(fā)射光譜法：原子外層電子能級(jí)躍遷分子吸收/發(fā)射光譜法：分子外層電子能級(jí)躍遷物質(zhì)由激發(fā)態(tài)躍遷至基態(tài)而產(chǎn)生的原子或分子光譜。包括：原子發(fā)射光譜、原子或分子熒光光譜、分子磷光光譜等。2、發(fā)射光譜：2022/10/15原子吸收/發(fā)射光譜法：原子外層電子能級(jí)躍遷物質(zhì)由激發(fā)態(tài)躍遷至二、物質(zhì)對(duì)光的選擇性吸收物質(zhì)的顏色由物質(zhì)與光的相互作用方式?jīng)Q定。人眼能感覺到的光稱可見光，波長(zhǎng)范圍是：400760nm。表13-2讓白光通過(guò)棱鏡，能色散出紅、橙、黃、綠、藍(lán)、紫等各色光。單色光：?jiǎn)我徊ㄩL(zhǎng)的光復(fù)合光：由不同波長(zhǎng)的光組合而成的光

8、，如白光。光的互補(bǔ)：若兩種不同顏色的單色光按一定比例混合得到白光， 稱這兩種單色光為互補(bǔ)色光，這種現(xiàn)象稱為光的互補(bǔ)。2022/10/15二、物質(zhì)對(duì)光的選擇性吸收物質(zhì)的顏色由物質(zhì)與光的相互作用方式物質(zhì)的顏色：是由于物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)的光具有選擇性吸收而產(chǎn)生。 即物質(zhì)的顏色是它所吸收光的互補(bǔ)色。無(wú)色溶液：透過(guò)所有顏色的光有色溶液：透過(guò)光的顏色黑色： 吸收所有顏色的光白色： 反射所有顏色的光物質(zhì)的本色2022/10/15物質(zhì)的顏色：是由于物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)的光具有選擇性吸收而產(chǎn)生。 完全吸收完全透過(guò)吸收黃光光譜示意表觀現(xiàn)象示意復(fù)合光藍(lán)光無(wú)色黑色物質(zhì)的顏色與光的關(guān)系2022/10/15完全吸收完全透過(guò)吸收黃光

9、光譜示意表觀現(xiàn)象示意復(fù)合光藍(lán)光無(wú)色黑 基于物質(zhì)吸收紫外或可見光引起分子中價(jià)電子躍遷、產(chǎn)生分子吸收光譜與物質(zhì)組分之間的關(guān)系建立起來(lái)的分析方法，稱為紫外可見分光光度法（UV-vis）。三、紫外-可見分光光度法特點(diǎn)（1）靈敏度高，可測(cè)到10-7g/ml。（2）準(zhǔn)確度好，相對(duì)誤差為1%-5%，滿足微量組分測(cè)定要求。（3）選擇性好，多種組分共存，無(wú)需分離直接測(cè)定某物質(zhì)。（4）操作簡(jiǎn)便、快速、選擇性好、儀器設(shè)備簡(jiǎn)單、便宜。（5）應(yīng)用廣泛，無(wú)機(jī)、有機(jī)物均可測(cè)定。2022/10/15 基于物質(zhì)吸收紫外或可見光引起分子中價(jià)電子躍遷、產(chǎn)生分子物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)的光具有選擇性吸收而產(chǎn)生。即物質(zhì)的顏色是它所吸收光的互補(bǔ)色

10、。為什么溶液呈黑色或白色呢?物質(zhì)的顏色光的互補(bǔ)規(guī)律2022/10/15物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)的光具有選擇性吸收而產(chǎn)生。為什么溶液呈黑色或白第二節(jié) 紫外-可見分光光度法的基本原理一、透光率（透光度）和吸收度透光率T定義：T 取值為0.0 % 100.0 %T = 0.0 % ： 光全吸收T = 100.0 % ：光全透過(guò)吸光度（吸收度）AT=ItI0100%顯然，T，溶液吸收度；T ，溶液吸收度。 即透光率T反映溶液對(duì)光吸收程度，通常用1/T反映吸光度。定義：A = lg1T= -lgT = lgI0ItA=-lgT , T=10-AtI0 = It + Ia + Ir吸收光反射光透過(guò)光 Ia T與A關(guān)

11、系：Ir例2：P157A1/T，T=0，A= ，T=100%，A=02022/10/15第二節(jié) 紫外-可見分光光度法的基本原理一、透光率（透光度）二、光的吸收定律朗伯(Lambert)和比爾(Beer)分別于1760年和1852年研究吸光度與溶液厚度和其濃度的定量關(guān)系：朗伯定律：A=k1 L比爾定律：A=k1 CA=k C L 一束平行單色光通過(guò)一均勻、非散射的吸光物質(zhì)溶液時(shí)，在入射光的波長(zhǎng)、強(qiáng)度以及溶液溫度等保持不變時(shí)，該溶液的吸光度A與其濃度C及液層厚度L的乘積成正比。入射光為單色光，適用于可見、紅外、紫外光。均勻、無(wú)散射溶液、固體、氣體。吸光度A具有加和性。Aa+b+c= Aa + Ab

12、 + Ac 注意!適用范圍朗伯-比爾定律:L2L時(shí)，A、T ？ 2AA=-lgT , T=10-A=10-kcL吸光系數(shù)濃度液層厚度T22022/10/15二、光的吸收定律朗伯(Lambert)和比爾(Beer)分三、吸光系數(shù)1、摩爾吸光系數(shù)或Em： 在一定下，c=1mol/L，L=1cm時(shí)的吸光度。單位：L/(mol.cm)（1）一定條件下是一個(gè)特征常數(shù)。（2）在溫度和波長(zhǎng)等條件一定時(shí)，僅與物質(zhì)本身的性質(zhì)有關(guān)，與待測(cè)物濃度c和液層厚度L無(wú)關(guān)；（3）定性和定量分析依據(jù)：同一物質(zhì)在不同波長(zhǎng)時(shí)值不同。 不同物質(zhì)在同一波長(zhǎng)時(shí)值不同。 max表明了該物質(zhì)在最大吸收波長(zhǎng)max處的最大吸光能力。 4、吸光

13、系數(shù)的意義: 2、百分吸光系數(shù) / 比吸光系數(shù) ：3、兩者關(guān)系:例：P158159A=k c Lk = A /c L 一定下,c=1%(W/V)，L=1cm時(shí)的吸光度。單位：100ml/g.cm 1g/100ml2022/10/15三、吸光系數(shù)1、摩爾吸光系數(shù)或Em：（1）一定條件下是一個(gè)1定義：以A為縱坐標(biāo)， 為橫坐標(biāo)，繪制的A曲線。四、吸收光譜（吸收曲線）2吸收光譜術(shù)語(yǔ)： 吸收峰max ,吸收谷min 肩峰sh , 末端吸收 強(qiáng)帶： max104，弱帶： max0.01mol/L)會(huì)使C與A關(guān)系偏離定律：粒子相互作用加強(qiáng)，吸光能力改變。溶液對(duì)光的折射率顯著改變。（二）光學(xué)因素1非單色光的影

14、響：入射光為單色光是應(yīng)用該定律的重要前提：2雜散光的影響：儀器本身缺陷；光學(xué)元件污染造成。3反射和散色光的影響：散射和反射使T，A，吸收光譜變形。 通?？捎每瞻讓?duì)比校正消除。4非平行光的影響：使光程，A，吸收光譜變形。（一）化學(xué)因素朗比耳定律假定所有的吸光質(zhì)點(diǎn)之間不發(fā)生相互作用；2022/10/15該定律適用于稀溶液，溶質(zhì)的離解、締合、互變異構(gòu)及化學(xué)變化也會(huì)0.575第三節(jié) 紫外-可見分光光度計(jì)依據(jù)朗伯-比爾定律，測(cè)定待測(cè)液吸光度A的儀器。（選擇不同波長(zhǎng)單色光、濃度）光源單色器吸收池檢測(cè)器信號(hào)處理及顯示分光光度計(jì)外觀分光光度原理圖:2022/10/150.575第三節(jié) 紫外-可見分光光度計(jì)依據(jù)

15、朗伯-比爾定律，測(cè)一、主要部件1.光源：2.單色器：包括狹縫、準(zhǔn)直鏡、色散元件鎢燈或鹵鎢燈氫燈或氘燈可見光源 3501000nm紫外光源 200360nm色散元件棱鏡光柵對(duì)不同波長(zhǎng)的光折射率不同衍射和干涉,不同波長(zhǎng)的投射方向不同玻璃棱鏡:適用于可見區(qū)石英棱鏡:適用于紫外區(qū)高度拋光的玻璃上刻有等寬、等距平行條痕狹縫：進(jìn)出光狹縫。準(zhǔn)直鏡：復(fù)合光平行光色散后聚集狹縫最佳寬度:減小狹縫寬度而溶液吸光度不變。3.吸收池：比色皿、比色杯，裝樣品溶液。有玻璃、石英杯兩種4.檢測(cè)器：光電，光電池(硒,硅)，光電管(紅,紫)，光電倍增管。5.信號(hào)處理顯示器：放大較弱的電信號(hào)，并在檢流計(jì)上顯示出來(lái)。2022/10

16、/15一、主要部件1.光源：2.單色器：包括狹縫、準(zhǔn)直鏡、色散元件二、光學(xué)性能1.波長(zhǎng)范圍：2.波長(zhǎng)準(zhǔn)確度：一般誤差為0.5nm可見光 4001000nm紫外-可見光 190360nm3.波長(zhǎng)重現(xiàn)性：波長(zhǎng)準(zhǔn)確度的1/2左右。4.狹縫和譜帶寬：?jiǎn)紊饧兌戎笜?biāo)。最小譜帶寬度可達(dá)0.10.5nm5. 分辨率：數(shù)值越小越好。中等儀器0.5nm,高級(jí)儀器0.1nm6.雜散光：所含雜散光強(qiáng)度百分比作指標(biāo)。中等儀器0.5%, 高級(jí)儀器0.001%7.透光率測(cè)量范圍：中檔儀器為0%150%8.吸光度測(cè)量范圍：中檔儀器為-0.1730+2.009.測(cè)光準(zhǔn)確度：中檔儀器誤差為 0.5%10.測(cè)光重現(xiàn)性：測(cè)光準(zhǔn)確度

17、誤差范圍的1/2左右。2022/10/15二、光學(xué)性能1.波長(zhǎng)范圍：2.波長(zhǎng)準(zhǔn)確度：一般誤差為0.5三、分光光度計(jì)類型 單波長(zhǎng)分光光度計(jì)雙波長(zhǎng)分光光度計(jì)單光束分光光度計(jì)雙光束分光光度計(jì)可見光區(qū):可紫外-見光區(qū):721型751，754型760型儀器簡(jiǎn)單，單色光誤差大儀器簡(jiǎn)單，要求光強(qiáng)度穩(wěn)定高普遍采用的光路wfz800-S,日本島津UV-300型特定情況（背景、共存組分干擾）下使用各種分光光度計(jì)使用化學(xué)教學(xué)網(wǎng)視頻操作2022/10/15三、分光光度計(jì)類型 單波長(zhǎng)分光光度計(jì)雙波長(zhǎng)分光光度計(jì)單光第四節(jié) 分析條件的選擇一、 測(cè)量條件的選擇 1.吸光度的范圍：T 20%65%，A0.20.7之間吸收最大的

18、波長(zhǎng)為入射光，干擾最小三、顯色反應(yīng)條件的選擇 顯色反應(yīng)：將試樣組分轉(zhuǎn)變成有較強(qiáng)吸收的有色化合物的反應(yīng)。顯色劑：與被測(cè)組分化合生成有色物質(zhì)的試劑。 1. 顯色反應(yīng)的條件：(1) 定量反應(yīng)、選擇性要好； 干擾少。(2) 靈敏度要高，摩爾吸光系數(shù)大。 (3) 有色化合物的組成要恒定，化學(xué)性質(zhì)要穩(wěn)定。(4) 有色化合物與顯色劑的最大吸收波長(zhǎng)之差60nm。(5) 顯色反應(yīng)的條件要易于控制。2.測(cè)定波長(zhǎng)的選擇： M 十 R MR（被測(cè)物）（顯色劑）（有色配合物）2022/10/15第四節(jié) 分析條件的選擇一、 測(cè)量條件的選擇 1.吸光度的范圍2. 溶液酸度 3. 顯色溫度及 顯色時(shí)間 T1()T2()t(m

19、in)A用量通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定只能用于定性1. 顯色劑用量：2022/10/152. 溶液酸度 3. 顯色溫度及T1()T2()t(mi三、參比溶液（空白溶液）的選擇 用于調(diào)節(jié)100%T，若選擇不適當(dāng)，對(duì)測(cè)量讀數(shù)的影響較大。主要是消除溶液中其他組分對(duì)光的吸收等帶來(lái)的影響。1. 溶劑參比液 當(dāng)試液、試劑、顯色劑均無(wú)色時(shí)，用溶劑(通常是蒸餾水)作參比液； 3. 試劑參比液 如果顯色劑或其他試劑略有吸收，可用不含待測(cè)組分的試劑溶液作參比溶液。2. 試樣參比液 如果試樣中的其他組分也有吸收， 但不與顯色劑反應(yīng)，則當(dāng)顯色劑無(wú)吸收時(shí)，可用試樣溶液作參比溶液。 4. 平等操作參比液 用不含待測(cè)組分的溶液，在相同

20、條件下與待測(cè)試樣同時(shí)進(jìn)行處理，此為平行操作參比溶液。2022/10/15三、參比溶液（空白溶液）的選擇 用于調(diào)節(jié)100%T，第五節(jié) 定性與定量分析紫外-可見分光光度法主要用于有機(jī)物分析。定性分析：比較吸收光譜特征可以對(duì)純物質(zhì)進(jìn)行鑒定及雜質(zhì)檢查；定量分析：利用光吸收定律進(jìn)行分析 （一）定性鑒別：一、 定性分析 對(duì)比法：比較樣品化合物的吸收光譜特征與標(biāo)準(zhǔn)化合物的吸收光譜特征；或與文獻(xiàn)所載的化合物的標(biāo)準(zhǔn)譜圖進(jìn)行核對(duì)。同一物質(zhì)有相同吸收光譜圖，反之不一定是同一物質(zhì)。2022/10/15第五節(jié) 定性與定量分析紫外-可見分光光度法主要用于有機(jī)物分析2、對(duì)比吸光度（或吸光系數(shù)）相同條件下，同一物質(zhì)吸光度比值

21、是吸光系數(shù)的比值。例:P168（二）純度檢查 1、雜質(zhì)檢查：有雜質(zhì)時(shí)，吸收光譜變形。例:1692、雜質(zhì)限量檢查：以某一波長(zhǎng)吸光度值表示；例:169 以峰谷吸光度比值表示。例:1693、對(duì)比吸收光譜的一致性將試樣與已知標(biāo)準(zhǔn)樣品用同一溶劑配制成相同濃度的溶液，在同一條件下分別掃描吸收光譜，核對(duì)其一致性。1、對(duì)比吸收光譜特征數(shù)據(jù)：max、 min、 sh不同基團(tuán)化合物可能有相同的max值，但max有明顯差別；有相同吸光基團(tuán)同系物，其max、 max值接近 ，但分子量不同，E1%1cm差別大。A1/A2=E1/E22022/10/152、對(duì)比吸光度（或吸光系數(shù)）相同條件下，同一物質(zhì)吸光度比值是二、 定

22、量分析 分光光度法被廣泛的應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域，環(huán)境、醫(yī)藥、石油等測(cè)定無(wú)機(jī)、有機(jī)微量成份。由于操作簡(jiǎn)單，儀器廉價(jià)，一般說(shuō)是常用的首選方法。（一）單組分的定量分析1、標(biāo)準(zhǔn)曲線（工作曲線）法：配制一系列不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，在同一條件下分別測(cè)定吸光度，然后以吸光度A為縱坐標(biāo)，濃度C為橫坐標(biāo)繪制A-C關(guān)系曲線。符合朗-伯定律，則得到一條通過(guò)原點(diǎn)的直線。根據(jù)測(cè)得樣品吸光度，從標(biāo)準(zhǔn)曲線中求得樣品溶液濃度，最后計(jì)算含量。原理:根據(jù)朗伯-比爾定律，選擇合適測(cè)A，求出濃度。2022/10/15二、 定量分析 分光光度法被廣泛的應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域，環(huán)境、醫(yī)藥2、標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照法 以該物質(zhì)吸收光譜圖中max為入射光，配制一個(gè)與被測(cè)

23、溶液濃度相近的標(biāo)準(zhǔn)溶液cS，測(cè)其AS，再將樣品溶液推入光路，測(cè)其AX，則試樣溶液的濃度cX為：3、吸光系數(shù)法：根據(jù)朗-比定律，從已知的吸光系數(shù)K和液層厚度L，根據(jù)測(cè)得的吸光度值，求出溶液濃度和含量。例4：P170例5、6：171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。2022/10/152、標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照法 以該物質(zhì)吸收光譜圖中max為入射光，（二）多組分的定量分析法 在含有多種組分的溶液中，如果要測(cè)定多個(gè)組分，可以根據(jù)情況的不同，采用不同的方法來(lái)進(jìn)行測(cè)定。測(cè)量依據(jù)吸光度的加和性：(1)(2)(3)2022/10/15（二）多組分的定量分析法 在含有多種組分的溶液中，如果要(1)圖計(jì)算法-

24、兩組分吸收光譜不重疊（互不干擾） a 圖中，a,b 組份最大吸收波長(zhǎng)max不重迭，相互不干擾，可以按兩個(gè)單一組份處理。(2) 圖計(jì)算法-兩組分吸收光譜部分重疊a、b兩組分的吸收光譜部分重疊，此時(shí)1處按單組分測(cè)定a組分濃度，b組分此處無(wú)干擾。在2處測(cè)得混合溶液的總吸光度A2a+b,根據(jù)加和性計(jì)算cb，假設(shè)液層厚度為1cm,則：A2a+b=A2a+A2b=E2a ca+ E2b cb2022/10/15(1)圖計(jì)算法-兩組分吸收光譜不重疊（互不干擾） a (3) 圖計(jì)算法-兩組分吸收光譜完全重疊-混合樣品測(cè)定 (3)圖中，a,b 吸收光譜雙向重迭，互相干擾，在最大波長(zhǎng)處互相吸收。處理方法如下：1.

25、 解線性方程組法過(guò)程：2022/10/15(3) 圖計(jì)算法-兩組分吸收光譜完全重疊-混合樣品測(cè)2. 等吸收雙波長(zhǎng)法-注：須滿足兩個(gè)基本條件選定的兩個(gè)波長(zhǎng)下干擾組分具有等吸收點(diǎn)選定的兩個(gè)波長(zhǎng)下待測(cè)物的吸光度差值應(yīng)足夠大2022/10/152. 等吸收雙波長(zhǎng)法-注：須滿足兩個(gè)基本條件2022/10/（三）示差分光光度法（示差法） 普通分光光度法一般只適于測(cè)定微量組分，當(dāng)待測(cè)組分含量較高時(shí)，將產(chǎn)生較大的誤差。需采用示差法。 即提高入射光強(qiáng)度，并采用濃度稍低于待測(cè)溶液濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液作參比溶液。設(shè)：待測(cè)溶液濃度為cx，標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度為cs(cs cx)。則： Ax= E L cx As = E L cs

26、x s =E b(cxcs ）=E L c測(cè)得的吸光度相當(dāng)于普通法中待測(cè)溶液與標(biāo)準(zhǔn)溶液吸光度差。 示差法測(cè)得的吸光度與c呈直線關(guān)系。由標(biāo)準(zhǔn)曲線上查得相應(yīng)的c值，則待測(cè)溶液濃度cx ： cx = cs + c2022/10/15（三）示差分光光度法（示差法） 普通分光光度法一般只適于第六節(jié)、紫外吸收光譜在有機(jī)物結(jié)構(gòu)分析中的應(yīng)用(一)有機(jī)物的電子躍遷 有機(jī)化合物的紫外可見吸收光譜，是其分子中外層價(jià)電子躍遷的結(jié)果（三種）：電子、電子、n電子(P電子)。 分子軌道理論：一個(gè)成鍵軌道必定有一個(gè)相應(yīng)的反鍵軌道。通常外層電子均處于分子軌道的基態(tài)，即成鍵軌道或非鍵軌道上。 外層電子吸收紫外或可見輻射后，就從基

27、態(tài)向激發(fā)態(tài)(反鍵軌道)躍遷。主要有四種躍遷所需能量大小順序?yàn)椋?n n 1有機(jī)物紫外可見吸收光譜2022/10/15第六節(jié)、紫外吸收光譜在有機(jī)物結(jié)構(gòu)分析中的應(yīng)用(一)有機(jī)物的電躍遷 所需能量最大，電子只有吸收遠(yuǎn)紫外光的能量才能發(fā)生躍遷。飽和烷烴的分子吸收光譜出現(xiàn)在遠(yuǎn)紫外區(qū)（ 吸收波長(zhǎng)200nm。這類躍遷在躍遷選律上屬于禁阻躍遷，摩爾吸光系數(shù)一般為10100 Lmol-1 cm-1，吸收譜帶強(qiáng)度較弱。含有雜原子不飽和基團(tuán)如=C=O、=C=S、-N=N-等，分子中孤對(duì)電子和鍵同時(shí)存在時(shí)發(fā)生n 躍遷。丙酮n 躍遷的為275nm max為22 Lmol-1 cm -1（溶劑環(huán)己烷)。2022/10/1

28、5 躍遷 所需能量較小，吸收波長(zhǎng)處于遠(yuǎn)紫外 生色團(tuán)與助色團(tuán)生色團(tuán)： 最有用的紫外可見光譜是由和n躍遷產(chǎn)生的。這兩種躍遷均要求有機(jī)物分子中含有不飽和基團(tuán)。這類含有鍵的不飽和基團(tuán)稱為生色團(tuán)。簡(jiǎn)單的生色團(tuán)由雙鍵或叁鍵體系組成，如乙烯基、羰基、亞硝基、偶氮基NN、乙炔基、腈基CN等。助色團(tuán)： 有一些含有n電子的基團(tuán)(如OH、OR、NH、NHR、X等)，它們本身沒有生色功能(不能吸收200nm的光)，但當(dāng)它們與生色團(tuán)相連時(shí)，就會(huì)發(fā)生n共軛作用，增強(qiáng)生色團(tuán)的生色能力(吸收波長(zhǎng)向長(zhǎng)波方向移動(dòng)，且吸收強(qiáng)度增加)，這樣的基團(tuán)稱為助色團(tuán)。2022/10/15 生色團(tuán)與助色團(tuán)生色團(tuán)：2022/10/11 紅移與藍(lán)移

29、 有機(jī)化合物的吸收譜帶常常因引入取代基或改變?nèi)軇┦棺畲笪詹ㄩL(zhǎng)max和吸收強(qiáng)度發(fā)生變化: max向長(zhǎng)波方向移動(dòng)稱為紅移，或長(zhǎng)移。向短波方向移動(dòng)稱為藍(lán)移 (或紫移)或短移。 吸收強(qiáng)度即摩爾吸光系數(shù)增大或減小的現(xiàn)象分別稱為增色效應(yīng)或減色效應(yīng)，如圖所示。強(qiáng)帶(strong band): max104弱帶(weak band) : maxvr 2022/10/153.紫外可見分子吸收光譜與電子躍遷 物質(zhì)分子內(nèi)部三種運(yùn)動(dòng)形能級(jí)躍遷 紫外-可見光譜屬于電子躍遷光譜。 電子能級(jí)間躍遷的同時(shí)總伴隨有振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)間的躍遷。即電子光譜中總包含有振動(dòng)能級(jí)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)間躍遷產(chǎn)生的若干譜線而呈現(xiàn)寬譜帶。2022/10/

30、15能級(jí)躍遷 紫外-可見光譜屬于電子躍遷光譜。2022/1討論：（1）轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)間的能量差Er：0.0050.050eV，躍遷產(chǎn)生吸收光譜位于遠(yuǎn)紅外區(qū)。遠(yuǎn)紅外光譜或分子轉(zhuǎn)動(dòng)光譜；（2）振動(dòng)能級(jí)的能量差Ev約為：0.05eV，躍遷產(chǎn)生的吸收光譜位于紅外區(qū)，紅外光譜或分子振動(dòng)光譜；（3）電子能級(jí)的能量差Ee較大120eV。電子躍遷產(chǎn)生的吸收光譜在紫外可見光區(qū)，紫外可見光譜或分子的電子光譜2022/10/15討論：（1）轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)間的能量差Er：0.0050.050討論： （4）吸收光譜的波長(zhǎng)分布是由產(chǎn)生譜帶的躍遷能級(jí)間的能量差所決定，反映了分子內(nèi)部能級(jí)分布狀況，是物質(zhì)定性的依據(jù)。 （5）吸收譜帶強(qiáng)度與

31、分子偶極矩變化、躍遷幾率有關(guān)，也提供分子結(jié)構(gòu)的信息。通常將在最大吸收波長(zhǎng)處測(cè)得的摩爾吸光系數(shù)max也作為定性的依據(jù)。不同物質(zhì)的max有時(shí)可能相同，但max不一定相同； （6）吸收譜帶強(qiáng)度與該物質(zhì)分子吸收的光子數(shù)成正比，定量分析的依據(jù)。2022/10/15討論： （4）吸收光譜的波長(zhǎng)分布是由產(chǎn)生譜帶的躍遷能級(jí)間的2.金屬配合物的紫外可見吸收光譜 金屬離子與配位體反應(yīng)生成配合物的顏色一般不同于游離金屬離子(水合離子)和配位體本身的顏色。金屬配合物的生色機(jī)理主要有三種類型：配位體微擾的金屬離子d一d電子躍遷和一電子躍遷 摩爾吸收系數(shù)很小，對(duì)定量分析意義不大。金屬離子微擾的配位體內(nèi)電子躍遷 金屬離子的

32、微擾，將引起配位體吸收波長(zhǎng)和強(qiáng)度的變化。變化與成鍵性質(zhì)有關(guān)，若靜電引力結(jié)合，變化一般很小。若共價(jià)鍵和配位鍵結(jié)合，則變化非常明顯。電荷轉(zhuǎn)移吸收光譜 在分光光度法中具有重要意義。2022/10/152.金屬配合物的紫外可見吸收光譜 金屬離子與配位體反電荷轉(zhuǎn)移吸收光譜 當(dāng)吸收紫外可見輻射后，分子中原定域在金屬M(fèi)軌道上電荷的轉(zhuǎn)移到配位體L的軌道，或按相反方向轉(zhuǎn)移，這種躍遷稱為電荷轉(zhuǎn)移躍遷，所產(chǎn)生的吸收光譜稱為荷移光譜。 電荷轉(zhuǎn)移躍遷本質(zhì)上屬于分子內(nèi)氧化還原反應(yīng)，因此呈現(xiàn)荷移光譜的必要條件是構(gòu)成分子的二組分，一個(gè)為電子給予體，另一個(gè)應(yīng)為電子接受體。 電荷轉(zhuǎn)移躍遷在躍遷選律上屬于允許躍遷，其摩爾吸光系數(shù)一

33、般都較大(10 4左右)，適宜于微量金屬的檢出和測(cè)定。 電荷轉(zhuǎn)移躍遷在紫外區(qū)或可見光呈現(xiàn)荷移光譜，荷移光譜的最大吸收波長(zhǎng)及吸收強(qiáng)度與電荷轉(zhuǎn)移的難易程度有關(guān)。 例：Fe3與SCN形成血紅色配合物，在490nm處有強(qiáng)吸收峰。其實(shí)質(zhì)是發(fā)生了如下反應(yīng)： Fe3 SCN h= Fe SCN 2 2022/10/15電荷轉(zhuǎn)移吸收光譜 當(dāng)吸收紫外可見輻射后，分子中原定域在金四、光的吸收定律 1.朗伯比耳定律 布格(Bouguer)和朗伯(Lambert)先后于1729年和1760年闡明了光的吸收程度和吸收層厚度的關(guān)系。Ab （動(dòng)畫1）（動(dòng)畫2） 1852年比耳(Beer)又提出了光的吸收程度和吸收物濃度之間

34、也具有類似的關(guān)系。A c 二者的結(jié)合稱為朗伯比耳定律，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為： 2022/10/15四、光的吸收定律 1.朗伯比耳定律（動(dòng)畫1）（動(dòng)畫2） 朗伯比耳定律數(shù)學(xué)表達(dá)式 Alg（I0/It)= b c 式中A：吸光度；描述溶液對(duì)光的吸收程度； b：液層厚度(光程長(zhǎng)度)，通常以cm為單位； c：溶液的摩爾濃度，單位molL； ：摩爾吸光系數(shù)，單位Lmolcm； 或: Alg（I0/It)= a b c c：溶液的濃度，單位gL a：吸光系數(shù)，單位Lgcm a與的關(guān)系為： a =/M （M為摩爾質(zhì)量） 2022/10/15朗伯比耳定律數(shù)學(xué)表達(dá)式 Alg（透光度(透光率)T透過(guò)度T : 描述入射光

35、透過(guò)溶液的程度: T = I t / I0吸光度A與透光度T的關(guān)系: A lg T 朗伯比耳定律是吸光光度法的理論基礎(chǔ)和定量測(cè)定的依據(jù)。應(yīng)用于各種光度法的吸收測(cè)量； 摩爾吸光系數(shù)在數(shù)值上等于濃度為1 mol/L、液層厚度為1cm時(shí)該溶液在某一波長(zhǎng)下的吸光度； 吸光系數(shù)a(Lg-1cm-1）相當(dāng)于濃度為1 g/L、液層厚度為1cm時(shí)該溶液在某一波長(zhǎng)下的吸光度。2022/10/15透光度(透光率)T透過(guò)度T : 描述入射光透過(guò)溶液的程度: 2.摩爾吸光系數(shù)的討論 （1）吸收物質(zhì)在一定波長(zhǎng)和溶劑條件下的特征常數(shù)； （2）不隨濃度c和光程長(zhǎng)度b的改變而改變。在溫度和波長(zhǎng)等條件一定時(shí)，僅與吸收物質(zhì)本身的

36、性質(zhì)有關(guān)，與待測(cè)物濃度無(wú)關(guān)； （3）可作為定性鑒定的參數(shù)； （4）同一吸收物質(zhì)在不同波長(zhǎng)下的值是不同的。在最大吸收波長(zhǎng)max處的摩爾吸光系數(shù)，常以max表示。max表明了該吸收物質(zhì)最大限度的吸光能力，也反映了光度法測(cè)定該物質(zhì)可能達(dá)到的最大靈敏度。 2022/10/152.摩爾吸光系數(shù)的討論 （1）吸收物質(zhì)在一定波長(zhǎng)和溶劑（1）物理性因素 難以獲得真正的純單色光。 朗比耳定律的前提條件之一是入射光為單色光。 分光光度計(jì)只能獲得近乎單色的狹窄光帶。復(fù)合光可導(dǎo)致對(duì)朗伯比耳定律的正或負(fù)偏離。 非單色光、雜散光、非平行入射光都會(huì)引起對(duì)朗伯比耳定律的偏離，最主要的是非單色光作為入射光引起的偏離。 2022

37、/10/15（1）物理性因素 難以獲得真正的純單色光。 非(2) 化學(xué)性因素 朗比耳定律的假定：所有的吸光質(zhì)點(diǎn)之間不發(fā)生相互作用；假定只有在稀溶液(c10 2 mol/L 時(shí)，吸光質(zhì)點(diǎn)間可能發(fā)生締合等相互作用，直接影響了對(duì)光的吸收。 故：朗伯比耳定律只適用于稀溶液。 溶液中存在著離解、聚合、互變異構(gòu)、配合物的形成等化學(xué)平衡時(shí)。使吸光質(zhì)點(diǎn)的濃度發(fā)生變化，影響吸光度。 例： 鉻酸鹽或重鉻酸鹽溶液中存在下列平衡： CrO42- 2H = Cr2O72- H2O 溶液中CrO42-、 Cr2O72-的顏色不同，吸光性質(zhì)也不相同。故此時(shí)溶液pH 對(duì)測(cè)定有重要影響。2022/10/15(2) 化學(xué)性因素

38、朗比耳定律的假定：所有的吸光質(zhì)點(diǎn)結(jié)束再見！2022/10/15結(jié)束再見！2022/10/11光譜概念 全稱光學(xué)頻譜，是復(fù)合光通過(guò)色散系統(tǒng)（如光柵、棱鏡）進(jìn)行分光后，依照光的波長(zhǎng)(或頻率)的大小順次排列形成的圖案。 光譜中最大部分是可見光譜，它是電磁波譜中人眼可見的一部分，在此波長(zhǎng)(400760nm)范圍內(nèi)的電磁輻射被稱作可見光。光譜并未包含人類大腦視覺所能區(qū)別的所有顏色，如褐色和粉紅色。 物質(zhì)與輻射相互作用時(shí)，根據(jù)能級(jí)躍起遷所產(chǎn)生的輻射能強(qiáng)度隨波長(zhǎng)變化所得的圖譜稱光譜。光譜圖2022/10/15光譜概念 全稱光學(xué)頻譜，是復(fù)合光通過(guò)色散系統(tǒng)（如光柵光譜圖2022/10/15光譜圖2022/10/11光的波動(dòng)性2022/10/15光的波動(dòng)性2022/10/11光的粒子性2022/10/15光的粒子性2022/10/11當(dāng)一束平行的單色