紫外分光光度計

紫外—可見分光光度法

§1概述§2光的吸收定律§3偏離朗伯－比爾定律的原因§4紫外可見分光光度計§5顯色反應(yīng)及其影響因素§6測量的誤差和測量條件的選擇§7分光光度測定的方法2024/11/22§11.1概述

利用被測物質(zhì)的分子對紫外-可見光具有選擇性吸收的特性而建立的分析方法。一、紫外－可見吸光光度法的特點(diǎn)（1）具有較高的靈敏度。（2）有一定的準(zhǔn)確度，該方法相對誤差為2%~5%，可滿足對微量組分測定的要求。使用精度高的儀器，誤差可達(dá)1%~2%。（3）設(shè)備簡單、操作簡便、快速、費(fèi)用低、選擇性好、。（4）應(yīng)用廣泛，可以測定無機(jī)物、有機(jī)物；可以進(jìn)行定量分析、結(jié)構(gòu)分析、定性分析；可以測定配合物的組成、有機(jī)酸（堿）及配合物的平衡常數(shù)等等2024/11/22單色光：只具有一種波長的光。混合光：由兩種以上波長組成的光，如白光。二、物質(zhì)對光的選擇性吸收白光青藍(lán)青綠黃橙紅紫藍(lán)1、光的互補(bǔ)性與物質(zhì)的顏色

如果兩種適當(dāng)顏色的光按一定的強(qiáng)度比例混合可以得白光，這兩種光就叫互為補(bǔ)色光。物質(zhì)呈現(xiàn)的顏色和吸收的光顏色之間是互補(bǔ)關(guān)系。2024/11/22

/nm顏色互補(bǔ)光400-450紫黃綠450-480藍(lán)黃480-490綠藍(lán)橙490-500藍(lán)綠紅500-560綠紅紫560-580黃綠紫580-610黃藍(lán)610-650橙綠藍(lán)650-760紅藍(lán)綠不同顏色的可見光波長及其互補(bǔ)光白光青藍(lán)青綠黃橙紅紫藍(lán)2024/11/222、吸收光譜或吸收曲線

吸收曲線：測定某種物質(zhì)對不同波長單色光的吸收程度，以波長為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)作圖。KMnO4的吸收曲線最大吸收波長，

max定量分析的基礎(chǔ)：依據(jù)朗伯-比爾定律，即一定波長處被測定物質(zhì)的吸光度與物質(zhì)濃度呈線性關(guān)系。因此，通過測定一定波長處溶液的吸光度，即可求出該物質(zhì)在溶液中的濃度。單組份的測定示差分光光度法多組分的測定光度滴定雙波長法導(dǎo)數(shù)分光光度法配合物組成的測定酸堿離解常數(shù)的測定2024/11/222024/11/22300400500600350525545Cr2O72-MnO4-1.00.80.60.40.2AbsorbanceCr2O72-、MnO4-的吸收光譜350光譜定性分析基礎(chǔ)：吸收曲線的形狀和最大吸收波長紫外-可見分光光度法的定性分析主要適用于不飽和有機(jī)化合物，尤其是共軛體系的鑒定，以此推斷未知物的骨架結(jié)構(gòu)。此外可配合紅外光譜、核磁共振波譜法和質(zhì)譜法進(jìn)行定型鑒定和結(jié)構(gòu)分析。在相同的測量條件（溶劑、pH等）下，測定未知物的吸光譜與所推斷化合物的標(biāo)準(zhǔn)物的吸光譜直接比較，或?qū)⑵渑c未知物的吸收光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行比較來做定性分析。如果吸收光譜的形狀，包括吸收光譜的

max，

min吸收峰的數(shù)目、位置、拐點(diǎn)以及εmax等完全一致，則可以初步認(rèn)定為是同一化合物。2024/11/22§11.2光的吸收定律—朗伯－比爾定律I0：入射光強(qiáng)度I：透過光強(qiáng)度c：溶液的濃度b：液層寬度T－透光率（透射比）A－吸光度2024/11/22

κ與入射光波長、溶液的性質(zhì)及溫度有關(guān)。當(dāng)這些條件一定時，κ代表單位濃度的有色溶液放在單位寬度的比色皿中的吸光度。

c的單位為g·L-1，b的單位為cm時，κ以a表示，稱為吸光系數(shù)，其單位為L·g-1·cm-1，A=abc。

c的單位為mol·L-1，b的單位為cm，κ用ε表示。稱為摩爾吸光系數(shù)，其單位為L·mol-1·cm-1，A=εbc。ε=aMM為待測物質(zhì)的摩爾質(zhì)量（g·mol-1）2024/11/22關(guān)于摩爾吸光系數(shù)ε（1）吸收物質(zhì)在一定波長和溶劑條件下的特征常數(shù)（2）不隨濃度c和液層厚度b的改變而改變。在溫度和波長等條件一定時，ε僅與吸收物質(zhì)本身的性質(zhì)有關(guān)，與待測物濃度無關(guān)；（3）同一吸光物質(zhì)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)，常以εmax表示

εmax表明了該吸收物質(zhì)最大限度的吸光能力。

2024/11/22例1濃度為25.0μg/50mL的Cu2+溶液，用雙環(huán)已酮草酰二腙分光光度法測定，于波長600nm處，用2.0cm比色皿測得T=50.1%，求吸光系數(shù)a和摩爾吸光系數(shù)ε。已知M(Cu)=64.0。解已知T=0.501，則A=－lgT=0.300，b=2.0cm,則根據(jù)朗伯—比爾定律A=abc，而ε=Ma=64.0g·mol-1×3.00×102L·g-1·cm-1=1.92×104(L·mol-1·cm-1)2024/11/22解:由A=-lgT=abc可得

T=10-abc

當(dāng)b1=1cm時，T1=10-ac=T

當(dāng)b2=2cm時，T2=10-2ac=T2例2某有色溶液，當(dāng)用1cm比色皿時，其透光度為T，若改用2cm比色皿，則透光度應(yīng)為多少？2024/11/22

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(guān)系應(yīng)該是一條通過直角坐標(biāo)原點(diǎn)的直線。但在實(shí)際工作中，往往會偏離線性而發(fā)生彎曲?！?1.3偏離朗伯一比爾定律的原因

01234mg/mLA。。。。*0.80.60.40.20工作曲線2024/11/22一、物理因素(1)比爾定律的局限性

比耳定律假設(shè)了吸收粒子之間是無相互作用的，因此僅在稀溶液（c<10-2mol/L)的情況下才適用。(2)非單色光引起的偏離

朗伯一比爾定律只對一定波長的單色光才能成立，但在實(shí)際工作中，入射光是具有一定波長范圍的。2024/11/22二、化學(xué)因素

溶質(zhì)的離解、締合、互變異構(gòu)及化學(xué)變化也會引起偏離。例：

測定時，在大部分波長處，Cr2O72-的k值與CrO42-的k值是很不相同的。A與c不成線性關(guān)系。例：顯色劑KSCN與Fe3+形成紅色配合物Fe(SCN)3，存在下列平衡：

Fe(SCN)3Fe3++3SCN－溶液稀釋時一倍時，上述平衡向右，離解度增大。所以Fe(SCN)3的濃度不止降低一半，故吸光度降低一半以上，導(dǎo)致偏離朗伯—比爾定律。2024/11/22§11.4紫外—可見分光光度計光源單色器吸收池檢測器信號指示系統(tǒng)2024/11/22作用：提供能量，激發(fā)被測物質(zhì)分子，使之產(chǎn)生電子譜帶要求：發(fā)射足夠強(qiáng)的連續(xù)光譜，有良好的穩(wěn)定性及足夠的適用壽命類型：可見與近紅外區(qū)：鎢燈400~1100nm

紫外區(qū)：氫燈或氘燈180~400nm一、光源2024/11/22作用：從連續(xù)光源中分離出所需要的足夠窄波段的光束常用的元件：棱鏡、光柵二、單色器2024/11/22功能：用于盛放試樣，完成樣品中待測試樣對光的吸收常用的吸收池：石英（紫外區(qū)）玻璃（可見區(qū)）吸收池光程：1cm、2cm、3cm等注意：為減少光的損失，吸收池的光學(xué)面必須完全垂直于光束方向。吸收池要挑選配對，因?yàn)槲粘夭牧系谋旧砦馓卣饕约拔粘氐墓獬涕L度的精度等對分析結(jié)果都有影響。三、吸收池（比色皿）2024/11/22作用：接受、記錄信號組成：檢測器、放大器和讀數(shù)和記錄系統(tǒng)常用檢測器：光電管和光電倍增管藍(lán)敏（銻銫）光電管210~625nm

紅敏（氧化銫）光電管625~1000nm四、檢測系統(tǒng)2024/11/22單光束分光光度計雙光束分光光度計雙波長分光光度計（相互重疊多組分分析）五、儀器類型2024/11/22單光束分光光度計優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜缺點(diǎn)：受光源影響波動大可見:721360~800nm，電表讀數(shù)722330~800nm，數(shù)字顯示7230330~900nm，帶微處理器，配打印機(jī)紫外、可見：752200~800nm754200~800nm，帶微處理器，配打印機(jī)UV758190~900nm，掃描功能紫外、可見及近紅外751G200~1000nmUV755B200~100nm，帶微處理器，配打印機(jī)單光束分光光度計：經(jīng)單色器分光后的一束平行光，輪流通過參比溶液和樣品溶液，以進(jìn)行吸光度的測定。2024/11/22

顯色劑§11.5顯色反應(yīng)及其影響因素顯色反應(yīng)：將被測組分轉(zhuǎn)變成有色化合物的化學(xué)反應(yīng)。顯色劑：能與被測組分反應(yīng)使之生成有色化合物的試劑。2024/11/22

選擇性好

所用的顯色劑僅與被測組分顯色而與其它共存組分不顯色，或其它組分干擾少。靈敏度足夠高

有色化合物有大的摩爾吸光系數(shù)，一般應(yīng)有104~105數(shù)量級。

有色配合物的組成要恒定

顯色劑與被測物質(zhì)的反應(yīng)要定量進(jìn)行。

生成的有色配合物穩(wěn)定性好

色差大

有色配合物與顯色劑之間的顏色差別要大，這樣試劑空白小，顯色時顏色變化才明顯。一、對顯色反應(yīng)的要求2024/11/22二、影響顯色反應(yīng)的因素1、顯色劑的用量M+RMR2024/11/22

2、溶液的酸度（2）對顯色劑的平衡濃度和顏色的影響（3）對有色化合物組成的影響不同的顯色反應(yīng)的適宜pH是通過實(shí)驗(yàn)確定的。（1）對被測組分存在狀態(tài)的影響2024/11/22pH與吸光度的關(guān)系曲線2024/11/223、顯色溫度：要求標(biāo)準(zhǔn)溶液和被測溶液在測定過程中溫度一致。4、顯色時間：通過實(shí)驗(yàn)確定合適的顯色時間，并在一定的時間范圍內(nèi)進(jìn)行比色測定。5、溶劑：有機(jī)溶劑降低有色化合物的解離度，提高顯色反應(yīng)的靈敏度。6、共存離子的影響

2024/11/22§11.6測量的誤差和測量條件的選擇誤差來源：入射光源不穩(wěn)定吸收池玻璃的厚度不均勻池壁不平行，表面有水跡，油污或劃痕光電池不靈敏，光電流測量不準(zhǔn)確誤差影響：透光度讀數(shù)誤差一、儀器測量誤差2024/11/22二、測量條件的選擇1、入射光波長的選擇

測量的入射光波長：最大吸收波長λmax。若干擾物在λmax處也有吸收，在干擾最小的條件下選擇吸光度最大的波長。2、吸光度范圍的選擇兩式相除：2024/11/22不同透光率時測定濃度的相對誤差ΔcB/cB(ΔT=0.01)T/%95908070605036.83020105220.610.75.64.03.32.92.72.83.24.36.513.0測定相對誤差與透光率的關(guān)系在T=36.8%(A=0.434)時，濃度測定的相對誤差最小。在實(shí)際測定時，常將吸光度控制在0.2~0.7(T=20%~65%)之間。2024/11/223、參比溶液的選擇I0參比樣品未考慮吸收池和溶劑對光子的作用原則:使試液的吸光度能真正反映待測物的濃度。

測量試樣溶液的吸光度時，先要用參比溶液調(diào)節(jié)透射比為100%，以消除溶液中其他成分以及吸收池和溶劑對光的反射和吸收所帶來的誤差。根據(jù)試樣溶液的性質(zhì)，選擇合適組分的參比溶液是很重要的。

2024/11/22（1）溶劑參比：如果僅待測物與顯色劑的反應(yīng)產(chǎn)物有吸收，可用純?nèi)軇ɑ蛘麴s水）