紫外-可見分光光度法（化學分析課件）

項目六：紫外-可見分光光度法任務一：分光光度法的基本原理知識點1吸光光度法知識點2吸光分析基本定律知識點3朗伯-比爾定律知識點4顯色反應引課為什么分光光度法能測定空氣中甲醛的含量？甲醛酚試劑嗪高鐵離子高鐵離子藍綠色化合物對630nm的光產生選擇性吸收從而可以建立相應的分析方法知識點1：吸光光度法任務一：分光光度法的基本原理項目六：紫外-可見分光光度法包括知識點1：吸光光度法通過比較有色溶液顏色深淺根據(jù)物質對一定波長的光的吸收程度分光光度法比色法吸光光度法基于被測物質的分子對光具有選擇性吸收的特性而建立起來的分析方法200400nm（近紫外區(qū)）紫外吸光光度法知識點1：吸光光度法10～200nm（遠紫外光）真空紫外光度法400750nm可見吸光光度法2.51000m紅外光度法依據(jù)物質對不同波長范圍光的吸收主要有

知識點1：吸光光度法光是一種電磁波光的特性有哪些？它也具有能量，波長越短能量越高。,具有波動性和粒子性；若將各種電磁波按其波長或頻率大小順序排成圖表則稱電磁波譜。電磁波的分區(qū)知識點1：吸光光度法波長越短，能量越高知識點1：吸光光度法單一波長的光單色光由不同波長的光組合而成的光復合光光知識點1：吸光光度法綠紫青紅青藍橙藍黃互補色復合光白光互補色知識點1：吸光光度法吸收黃色光吸收光透射光互補知識點1：吸光光度法

物質的顏色是由于物質對不同波長的光具有選擇性的吸收作用而產生的，物質的顏色由透過光的波長決定。知識點1：吸光光度法物質呈現(xiàn)的顏色吸收的光顏色互補關系硫酸銅溶液高錳酸鉀溶液如果兩種適當顏色的光按一定的強度比例混合可以得白光，這兩種光就叫互為補色光。互為補色光因吸收白光中的黃色光而呈藍色因吸白光中的綠色光而呈紫色知識點2：吸光分析基本定律任務一：分光光度法的基本原理項目六：紫外-可見分光光度法知識點2：吸光分析基本定律當一束平行單色光通過任何均勻、非散射的固體、液體或氣體介質時一部分被吸收，一部分透過介質，一部分被器皿的表面反射。知識點2：吸光分析基本定律如圖所示，設入射光強度為I'0，吸收光強度為Ia，透過光強度為It，反射光強度為Ir。KMnO4的吸收光譜圖知識點2：吸光分析基本定律吸收曲線最大吸收波長，

max測定某種物質對不同波長單色光的吸收程度，以波長為橫坐標，吸光度為縱坐標作圖。定量分析的基礎：某一波長下測得的吸光度與物質濃度有關知識點3：朗伯-比爾定律任務一：分光光度法的基本原理項目六：紫外-可見分光光度法

知識點3：朗伯-比爾定律當一束平行單色光通過均勻、透明的吸光介質時，其吸光度與吸光質點的濃度和吸收層厚度的乘積成正比。A=lg1/T知識點3：朗伯-比爾定律

吸光系數(shù)

摩爾吸光系數(shù)，mol/L

吸光液層的厚度(光程)，cm

吸光物質的濃度，g/L

透光度，%或小數(shù)知識點3：朗伯-比爾定律摩爾吸光系數(shù)ε的討論摩爾吸光系數(shù)ε(L·mol-1·cm-1)在數(shù)值上等于濃度為1mol/L,液層厚度為1cm時該溶液在某一波長下的吸光度,它是吸收物質在一定波長和溶劑條件下的特征常數(shù)在溫度和波長等條件一定時，ε僅與吸收物質本身的性質有關，與待測物濃度無關；同一吸光物質在不同波長下的ε值是不同的。在最大吸收波長λmax處的摩爾吸光系數(shù)，以εmax表示吸光光度法的靈敏度的表示方法

越大,靈敏度越高:知識點3：朗伯-比爾定律

>105超高靈敏度

=(6～10）×104高靈敏=(2～6)×104中等靈敏度

<2×104低靈敏偏離朗伯一比爾定律的原因定量分析時，通常液層厚度是相同的，按照比爾定律，濃度與吸光度之間的關系應該是一條通過直角坐標原點的直線。但在實際工作中，往往會偏離線性而發(fā)生彎曲。

01234ug/mLA。。。。*0.80.60.40.20工作曲線知識點3：朗伯-比爾定律知識點3：朗伯-比爾定律引起這種偏離的因素（兩大類）：標準曲線法測定未知溶液的濃度時，發(fā)現(xiàn)：標準曲線常發(fā)生彎曲（尤其當溶液濃度較高時），這種現(xiàn)象稱為對朗伯—比耳定律的偏離。對朗伯—比耳定律的偏離AB物理性因素(儀器的非理想狀態(tài)引起的)化學性因素知識點3：朗伯-比爾定律物理性因素A單色光不純，導致負偏差。散射光的影響，膠體、乳濁液或懸濁液由于散射的作用使吸光度增大，或入射光不是垂直通過比色皿（非平行入射光）產生正偏差。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吸收曲線較平坦處。知識點3：朗伯-比爾定律化學性因素B吸光質點的相互作用，濃度較大時，產生負偏差，朗伯-比爾定律只適合于稀溶液（C<10-2mol/L)。

平衡效應：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(fā)生變化，影響吸光度。知識點4：顯色反應任務一：分光光度法的基本原理項目六：紫外-可見分光光度法

顯色劑知識點4：顯色反應主要有配位反應(為主)和氧化還原反應mX(待測物)＝XmRn(有色化合物)＋nR(顯色劑)知識點4：顯色反應

1.配位顯色反應當金屬離子與有機顯色劑形成配合物時，通常會發(fā)生電荷轉移躍遷，產生很強的紫外—可見吸收光譜。

知識點4：顯色反應

2.顯色反應的選擇1靈敏度高，一般ε>1042選擇性好4反應生成的有色化合物組成恒定，穩(wěn)定。5顯色條件易于控制，重現(xiàn)性好。顯色劑在測定波長處無明顯吸收。3對比度要大,

λmax>60nm

3.顯色條件的確定知識點4：顯色反應01顯色劑用量——選擇曲線變化平坦處c(R)c(R)c(R)tMo(SCN)32+

淺紅Mo(SCN)5

橙紅Mo(SCN)6-淺紅Fe(SCN)n3-n

3.顯色條件的確定知識點4：顯色反應02顯色反應酸度OH-M+nR=MRnH+RH=R-+H+

例，磺基水楊酸(ssal)–Fe3+酸度的影響副反應存在型體的變化生成不同配比的絡合物

3.顯色條件的確定知識點4：顯色反應02顯色反應酸度pH=2~3FeR紫紅色pH=4~7FeR2橙色pH=8~10FeR3黃色

pH>12Fe(OH)3

沉淀pH1<pH<pH2選擇曲線中吸光度較大且恒定的平坦區(qū)ApHpH1pH2

3.顯色條件的確定25℃50℃一般盡量采用水相測定知識點4：顯色反應03顯色溫度及顯色時間t/minA

36.8濃度測量的相對誤差與T(或A)的關系實際工作中，應控制T在10～70％,A在0.15～1.0之間(調c,b,

)最佳值最佳讀數(shù)范圍知識點4：顯色反應0.434204060800.70.40.20.1AT%1086420Er4.吸光度讀數(shù)范圍的選擇項目六：紫外-可見分光光度法專業(yè)大類：生物與化工

任務二：紫外-可見分光光度計的基本構造引課知識點1：分光光度計的基本構造任務二：紫外-可見分光光度計的基本構造項目六：紫外-可見分光光度法紫外-可見分光光度計應用于無機物和有機物含量的測定分光光度計的基本構造知識點1分光光度計單光束雙光束分為光源單色器樣品池檢測器顯示器分光光度計的基本構造知識點1檢測器吸收池單色器顯示裝置光源分光光度計分光光度計的基本構造知識點1光源(Lightsource)發(fā)出所需波長范圍內的連續(xù)光譜，有足夠的光強度,穩(wěn)定性鎢燈碘鎢燈可見光區(qū)(320～2500nm)氫燈氘燈紫外區(qū)(180～375nm)光源氙燈用6~12V鎢絲燈作可見光區(qū)的光源，發(fā)出的連續(xù)光譜在360~800nm范圍內。氙燈氫燈鎢燈分光光度計的基本構造知識點1光源光源應該穩(wěn)定，即要求電源電壓保持穩(wěn)定。為此，通常在儀器內同時配有電源穩(wěn)壓器紫外光源---氘燈(185-375nm)可見光源---鎢燈(320-1000nm)分光光度計的基本構造知識點1分光光度計的基本構造知識點1單色器單色器將光源輻射的復合光分成單色光的光學裝置它是分光光度計的心臟部分狹縫色散元件透鏡系統(tǒng)單色器棱鏡光柵分光光度計的基本構造知識點1狹縫將單色器的散射光切割成單色光。直接關系到儀器的分辨率。單色器狹縫越小，光的單色性越好。分為入射狹縫和出射狹縫。分光光度計的基本構造知識點1棱鏡(prism)根據(jù)光的折射原理，將復合光色散為不同波長的單色光，然后再讓所需波長的光通過一個很窄的狹縫(slit)照射到吸收池上。光柵(grating)是根據(jù)光的衍射和干涉原理將復合光色散為不同波長的單色光，然后再讓所需波長的光通過狹縫照射到吸收池上。

由玻璃或石英制成。玻璃棱鏡用于可見光范圍，石英棱鏡則在紫外和可見光范圍均可使用它的分辨率比棱鏡大，可用的波長范圍也較寬M1M2出射狹縫光屏透鏡平面透射光柵光柵衍射示意圖原理利用光通過光柵時發(fā)生衍射和干涉現(xiàn)象而分光波長范圍寬,色散均勻分辨性能好,使用方便分光光度計的基本構造知識點1光柵在鍍鋁的玻璃表面刻有數(shù)量很大的等寬度等間距條痕(600、1200、2400條/mm)分光光度計的基本構造知識點1分光光度計的基本構造知識點1比色皿比色皿(coloritrough)也稱吸收池,它是由無色透明、耐腐蝕、化學性質相同、厚度相等的玻璃制成的，按其厚度分為0.5cm，1cm，2cm，3cm和5cm玻璃能吸收UV光，僅適用于可見光區(qū)石英不吸收紫外光，適用于紫外和可見光區(qū)要求匹配性（對光的吸收和反射應一致）1cm2cm3cm在高精度的分析測定中（紫外區(qū)尤其重要）吸收池要挑選配對，因為吸收池材料的本身吸光特性以及吸收池的光程長度的精度等對分析結果都有影響。分光光度計的基本構造知識點1比色皿分光光度計的基本構造知識點1檢測器檢測器利用光電效應，將光能轉成電流信號硒光電池光電池，光電管，光電倍增管光陰極是金屬做成的半圓筒，內側涂有光敏物質陽極為一金屬絲分光光度計的基本構造知識點1光電管一個真空或充有少量惰性氣體的二極管光電管依其對光敏感的波長范圍不同分為紅敏和紫敏兩種紅敏光電管紫敏光電管紅敏光電管是在陰極表面涂銀和氧化銫，適用波長范圍為625~1000nm紫敏光電管是陰極表面涂銻和銫，適用波長范圍為200~625nm由光電管改進而成的，管中有若干個稱為倍增極的附加電極。分光光度計的基本構造知識點1光電倍增管可使光激發(fā)的電流得以放大，一個光子約產生106~107個電子。它的靈敏度比光電管高200多倍。適用波長范圍為160~700nm。光電倍增管在現(xiàn)代的分光光度計中被廣泛采用。分光光度計的基本構造知識點1顯示器顯示器將檢測器輸出的信號放大并顯示出來的裝置常用的液晶數(shù)字指示窗口和計算控制顯示分光光度計的基本構造知識點1項目六：紫外-可見分光光度法專業(yè)大類：生物與化工

任務三：分光光度法測定未知有機物知識點1實驗儀器實驗試劑知識點2知識點3知識點4知識點5實驗操作數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)記錄知識點1：實驗儀器任務三：分光光度法測定未知有機物項目六：紫外-可見分光光度法紫外可見分光光度計(UV-1800PC-DS2)配1cm石英比色皿2個實驗儀器知識點1燒杯：100mL5個紫外可見分光光度計容量瓶：100mL15個吸量管：10mL5支實驗儀器知識點2：實驗試劑任務三：分光光度法測定未知有機物項目六：紫外-可見分光光度法實驗試劑知識點2磺基水楊酸、苯甲酸、糖精鈉標準溶液3種標準溶液中的任何一種未知液實驗試劑知識點3：實驗操作任務三：分光光度法測定未知有機物項目六：紫外-可見分光光度法石英吸收池在220nm裝蒸餾水，以一個吸收池為參比，調節(jié)τ為100%，測定其余吸收池的透射比，其偏差應小于0.5%，可配成一套使用，記錄其余比色皿的吸光度值。實驗操作知識點301吸