紫外可見分光光度計(jì)

2.2紫外及可見光

分光光度法2.2.1物質(zhì)對(duì)光的選擇性吸收（一）

當(dāng)光束照射到物質(zhì)上時(shí)，光與物質(zhì)發(fā)生相互作用，于是產(chǎn)生反射、散射、吸收或透射，如圖5—1所示。圖5－1光和物質(zhì)發(fā)生作用示意圖2.2.1物質(zhì)對(duì)光的選擇性吸收（二）

物質(zhì)的顏色是由于它選擇性的吸收了可見光中某一波長顏色的光而產(chǎn)生的。如果把兩種不同顏色的光按一定的比例混合，可以得到白光，這兩種顏色的光就叫互補(bǔ)色光。2.2.1物質(zhì)對(duì)光的選擇性吸收（三）

物質(zhì)的顏色與吸收光的關(guān)系如下表所示:物質(zhì)的顏色由透過光的顏色決定表2-1電磁波譜及其相應(yīng)的分析方法光譜區(qū)波長范圍躍遷能級(jí)類型分析方法X射線0.01~10.0nm原子內(nèi)層電子能級(jí)X射線熒光光譜法（XFS）遠(yuǎn)紫外光近紫外光可見光10~200nm200~380nm380~780nm原子及分子中價(jià)電子或成鍵電子能級(jí)分子熒光光譜法（MFS）原子發(fā)射光譜法（AES）原子吸收光譜法（AAS）原子熒光光譜法（AFS）紫外－可見吸收光譜法（UV/Vis）表2-1電磁波譜及其相應(yīng)的分析方法（二）光譜區(qū)波長范圍躍遷能級(jí)類型分析方法近紅外光中紅外光遠(yuǎn)紅外光微波780nm~2.5μm2.5~50μm50~300μm0.3mn~1m分子振動(dòng)能級(jí)分子轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)紅外吸收光譜法（IR）射頻1~1000m電子自旋、核自旋順磁共振波普法（EPR）核磁共振波普法（NMR）2.2.2吸收曲線

將不同波長的光透過某一固定濃度和厚度的有色溶液，測量每一波長下有色溶液對(duì)光的吸收程度（即吸光度），然后以波長為橫坐標(biāo)，以吸光度為縱坐標(biāo)作圖，可得一曲線。這曲線描述了物質(zhì)對(duì)不同波長的吸收能力，稱吸收曲線或吸收光譜。如圖：圖2－2鄰菲羅啉－亞鐵溶液的吸收曲線1－0.2mg/L；2－0.4mg/L；3－0.6mg/L問題：

從吸收曲線可以得到什么？可以看到：

1.同一濃度的有色溶液對(duì)不同波長的光有不同的吸光度;2.對(duì)于同一有色溶液，濃度愈大，吸光度也愈大；

3.

對(duì)于同一物質(zhì)，不論濃度大小如何，最大吸收峰所對(duì)應(yīng)的波長(最大吸收波長

λmax)

不變.并且曲線的形狀也完全相同。圖2－2鄰菲羅啉－亞鐵溶液的吸收曲線1－0.2mg/L；2－0.4mg/L；3－0.6mg/L2.2.3光的吸收基本定律一、朗伯-比爾定律1、

朗伯定律

1729年波格爾(Bouger)在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)物質(zhì)對(duì)光的吸收與吸光物質(zhì)的厚度有關(guān)。朗伯—波格爾的學(xué)生進(jìn)一步研究并于1760指出：當(dāng)溶液的濃度一定，光的吸收程度與液層厚度成正比，這就是朗伯定律。

表示為：

A=k1bA——吸光度

K1——比例常數(shù)圖2－3光的吸收基本定律示意圖

2.比爾定律1852年比爾（beer）在研究各種無機(jī)鹽對(duì)紅光的吸收后又指出：當(dāng)單色光通過溶液層的厚度一定時(shí)，溶液的吸光度與溶液的濃度成正比，即比爾定律，表示為：

圖2－3光的吸收基本定律示意圖

3.朗伯－比爾定律（一）將朗伯定律和比爾定律合并，即為朗伯比爾定律。

a－吸光系數(shù)

A－吸光度.為無因次量

b－液層厚度.一般單位為cm

圖2－3光的吸收基本定律示意圖

3.朗伯－比爾定律（二）

如果

c以

g/L表示時(shí)，a的單位為：L.g-1.cm-1若

c以

mol/L表示，此時(shí)，吸光度采用摩爾吸光度系數(shù)ε

表示。單位為：L.mol-1×cm-1。則有：

A=εbcε的物理意義及計(jì)算

ε——摩爾吸光度系數(shù),數(shù)值上等于1mol/L的吸光物質(zhì)在1cm光程中的吸光度

（1）ε——吸光物質(zhì)在特定波長和溶劑中的一個(gè)特征常數(shù)

（2）ε值愈大，方法的靈敏度愈高（顯色反應(yīng)愈好）

ε值可以從實(shí)驗(yàn)中得到。例：

CFe2+為5.0×10-4g.L-1的溶液，在一定條件下，經(jīng)啉菲羅啉顯色后，在波長510nm，比色皿厚度為2cm時(shí)測得A=0.19，求啉菲羅啉亞鐵的

ε與a值。鐵的相對(duì)原子量為55.85。解：根據(jù)朗伯－比爾定律

A=abc續(xù)例：

由實(shí)驗(yàn)結(jié)果計(jì)算ε時(shí)，常以被測物質(zhì)的總濃度代替吸收物質(zhì)的濃度，這樣計(jì)算得到的ε值，實(shí)際上是表觀摩爾吸收系數(shù)，ε與a的關(guān)系為

ε=MaM——吸光物質(zhì)（非顯色劑）原組分的摩爾質(zhì)量ε=55.85×190=1.1×104(L.mol-1.cm-1)朗伯－比爾定律的意義及其運(yùn)用1、意義：當(dāng)一束平行單色光通過單一均勻的，非散射的吸光物質(zhì)溶液時(shí)，溶液的吸光度與溶液濃度和液層厚度乘積成正比。即A=abc

吸光度的這個(gè)性質(zhì)可應(yīng)用多組分的測定等。朗伯－比爾定律的意義及其運(yùn)用（2）2、應(yīng)用（1）溶液及均勻非散射吸光物質(zhì)的測定朗伯－比爾定律用于溶液及其他均勻非散射吸光物質(zhì)的測定，是各類吸光光度法定量分析的依據(jù)。（2）多組分的測定若試液屬多組分體系，而各種吸光物質(zhì)之間沒有相互作用，這時(shí)體系的總吸光度等于各組分吸光度之和，即吸光度具有加和性，即

A=A1+A2+A3+…+An=ε1bc1+ε2bc2+ε3bc3+…εnbcn

二、比爾定律的偏離（1）

根據(jù)比爾定律，當(dāng)光程b固定時(shí)，吸光度A與有色溶液濃度c成正比，即A=Kc.因此，可以根據(jù)這一關(guān)系制作校正曲線（又稱標(biāo)準(zhǔn)曲線或工作曲線）。

如：采用啉菲羅啉分光光度法（標(biāo)準(zhǔn)曲線法）測定地面水中微量鐵的含量。配制鐵的標(biāo)準(zhǔn)系列溶液并測定其吸光度，繪制成一標(biāo)準(zhǔn)曲線，當(dāng)濃度高時(shí)，發(fā)現(xiàn)曲線發(fā)生上翹或下彎，稱為對(duì)比爾定律的偏離。圖2-4標(biāo)準(zhǔn)溶液系列配制比爾定律的偏離（2）

當(dāng)被測定試樣濃度比較高時(shí)，曲線發(fā)生上翹或下彎，稱為對(duì)比爾定律的偏離。圖2－5A－C校正曲線

產(chǎn)生偏離的原因(1)使用非單色光的影響

(2)化學(xué)因素的影響使用非單色光的影響（1）

比爾定律只適用于單色光，但在實(shí)際測定中無論是用濾光片或棱鏡分光，所得的光源仍是含有不同波長光線的復(fù)合光帶。圖2－6波長與吸光度關(guān)系示意圖

使用非單色光的影響（2）

如在圖5－5的校正曲線上,若選用波長A段時(shí),其吸光度相差不大，A的吸光度的綜合值的線性關(guān)系好.

若選用波段B，吸收曲線在此位置的斜率很大，即此范圍內(nèi)不同波長時(shí)的吸光度相差很大.吸光度A的綜合值與濃度C未必成正比，A-C曲線就不呈線性.圖2－5A－C校正曲線

2－6波長與吸光度關(guān)系示意圖

怎樣避免這種偏離？

首先要求入射光純度要高。其次選擇波長范圍應(yīng)在吸收曲線斜率變化小的部位。化學(xué)因素的影響（1）

能使比爾定律產(chǎn)生偏離的化學(xué)因素有以下兩個(gè)：

（1）首先是溶液濃度的影響，當(dāng)溶液濃度c>0.01mol/L時(shí)，吸收粒子可能締合影響對(duì)光的吸收，故比爾定律只使用于稀溶液?；瘜W(xué)因素的影響（2）

（2）另一種影響來自化學(xué)平衡、與濃度、pH值和其他條件有關(guān)。例如測定Cr2O72-

時(shí)，水溶液中存在如下平衡：

Cr2O72-+H2O＝2HCrO4-