紫外可见分光光度法解析.ppt

第三章第三章 紫外－可见分光光度法紫外－可见分光光度法•紫外－可见吸收光谱紫外－可见吸收光谱•紫外－可见分光光度计紫外－可见分光光度计•朗伯－比尔定律朗伯－比尔定律•分析条件的选择分析条件的选择•测定方法测定方法第一节第一节 紫外－可见吸收光谱紫外－可见吸收光谱•光学分析基础光学分析基础•紫外紫外- -可见吸收光谱可见吸收光谱•影响紫外影响紫外- -可见吸收光谱的因素可见吸收光谱的因素•紫外－可见吸收光谱的应用紫外－可见吸收光谱的应用光学分析基础光学分析基础一一 电磁辐射的性质电磁辐射的性质 1 1、光学分析法：根据物质发射的电磁辐射或电磁辐射、光学分析法：根据物质发射的电磁辐射或电磁辐射与物质相互作用建立起来的一类分析方法与物质相互作用建立起来的一类分析方法 2 2、电磁辐射、电磁辐射: :以巨大速度通过空间、不需要任何物质作以巨大速度通过空间、不需要任何物质作为传播媒介的一种能量为传播媒介的一种能量( (交变电场和磁场交变电场和磁场 ) ) 3 3、波动性和粒子性、波动性和粒子性 (1)(1)波动性波动性: :电磁辐射为电磁辐射为正弦波（波长、频率、正弦波（波长、频率、速度、振幅）。

与其它速度、振幅）与其它波，如声波不同，电磁波，如声波不同，电磁波不需传播介质，可在波不需传播介质，可在真空中传输真空中传输  频率：为空间某点的电场每秒钟达到正极大频率：为空间某点的电场每秒钟达到正极大值的次数（单位时间电磁场振动次数）值的次数（单位时间电磁场振动次数） 周期：两个相邻矢量极大（或极小）通过空周期：两个相邻矢量极大（或极小）通过空间某固定点所需的时间间隔叫做辐射的周期间某固定点所需的时间间隔叫做辐射的周期 波长：相邻两个波峰或波谷间的距离波长：相邻两个波峰或波谷间的距离 波数：是波数：是1cm1cm内波的数目内波的数目 =1/=1/  普朗克方程普朗克方程：：E E = = hv hv，，式中的式中的h h叫普朗克常量叫普朗克常量( (Planck constantPlanck constant), ), 其值为其值为6.626×106.626×10-34 -34 J·sJ·s 普朗克认为普朗克认为, , 物体只能按物体只能按h hνν的的整数倍一份一份地吸收或释出整数倍一份一份地吸收或释出h hνν等任何非整数倍。

即所谓的能量量等任何非整数倍即所谓的能量量子化概念，但它只涉及光作用于物子化概念，但它只涉及光作用于物体时能量的传递过程体时能量的传递过程 2 2 能态能态 (1) (1)量子理论量子理论: :物质粒子总是处于特定的不连物质粒子总是处于特定的不连续的能量状态，即能量是量子化的续的能量状态，即能量是量子化的 (2) (2)当粒子的状态发生变化时，该粒子将吸当粒子的状态发生变化时，该粒子将吸收或发射完全等于两个能级之间的能量差；收或发射完全等于两个能级之间的能量差； 反之亦是成立的，即：反之亦是成立的，即： 　　　　　　　　　　二二 电磁波谱电磁波谱白光为一白光为一复合光复合光三三 物质的颜色物质的颜色能复合成白光的两种颜能复合成白光的两种颜色的光叫互补色光物色的光叫互补色光物质所显示的颜色是吸收质所显示的颜色是吸收光的互补色，即透过光光的互补色，即透过光颜色颜色 物质颜色和吸收光的关系物质颜色和吸收光的关系物质颜色物质颜色吸收光吸收光颜色颜色波长波长/nm/nm黄绿黄绿紫紫400~450黄黄蓝蓝450~480橙橙绿蓝绿蓝480~490红红蓝绿蓝绿490~500红紫红紫绿绿500~560紫紫黄绿黄绿560~580蓝蓝黄黄580~610绿蓝绿蓝橙橙610~650蓝绿蓝绿红红650~7801.2 1.2 紫外紫外- -可见吸收光谱的产生可见吸收光谱的产生1 1 原理原理 运动的分子外运动的分子外层电子层电子- -吸收紫外吸收紫外- -可见光区的辐射可见光区的辐射 - - 产生电子能级跃迁产生电子能级跃迁 - -紫外紫外- -可见吸收光可见吸收光谱谱。

•能级组成：除了电子能级外，分子吸收能量将伴能级组成：除了电子能级外，分子吸收能量将伴随着分子的振动和转动，即同时将发生振动能级随着分子的振动和转动，即同时将发生振动能级和转动能级的跃迁！据量子力学理论，分子的振和转动能级的跃迁！据量子力学理论，分子的振- -转跃迁也是量子化的或者说将产生非连续谱转跃迁也是量子化的或者说将产生非连续谱因此，分子的能量变化因此，分子的能量变化E E为各种形式能量变化的为各种形式能量变化的总和：总和： 其中其中ΔΔEeEe最大最大：：1-20eV; ΔEv1-20eV; ΔEv次之次之：： ; ΔEr; ΔEr最小最小：： 2 2分子吸收光谱跃迁类型分子吸收光谱跃迁类型 1.σ→ σ1.σ→ σ* *跃迁：跃迁： 饱和烃（乙烷饱和烃（乙烷:λ:λmaxmax=135nm=135nm）） E E很高，很高，λ<150nmλ<150nm（远紫外区）（远紫外区）2. n → σ2. n → σ* *跃迁：跃迁： 含杂原子饱和基团（含杂原子饱和基团（—OH—OH，，—NH—NH2 2）） E E较大，较大，λ150~250nmλ150~250nm（远紫外区）（远紫外区）3. π→ π3. π→ π* *跃迁：跃迁： 不饱和基团（不饱和基团（—C—C＝＝C—C—，，—C —C ＝＝ O O ）） E E较小，较小，λ~ 200nmλ~ 200nm 体系共轭，体系共轭，E E更小，更小，λλ更大更大4. n→ π4. n→ π* *跃迁跃迁： 含杂原子不饱和基团（含杂原子不饱和基团（—C ≡N —C ≡N ，，C C＝＝ O O ）） E E最小，最小，λλ 200~400nm200~400nm（近紫外区）（近紫外区）备注：u紫外可见光谱电子跃迁类型：紫外可见光谱电子跃迁类型：n—πn—π* *跃迁跃迁 π—ππ—π* *跃迁跃迁u饱和化合物无紫外吸收饱和化合物无紫外吸收u电子跃迁类型电子跃迁类型与与分子结构分子结构及及基团基团有密切联系。

有密切联系u根据根据分子结构分子结构→→推测可能产生的推测可能产生的电子跃迁类型电子跃迁类型u根根据据吸吸收收谱谱带带波波长长和和电电子子跃跃迁迁类类型型→→推推测测分分子子中中可可能能存存在的基团（分子结构鉴定）在的基团（分子结构鉴定）3 3、相关的基本概念、相关的基本概念(1)吸收光谱（吸收曲线）：吸收光谱（吸收曲线）： 不不同同波波长长光光对对样样品品的的作作用用不不同同，，吸吸收收强强度度不不同同,以以A~λ作作图所得的曲线图所得的曲线 (2)吸收光谱特征：定性依据吸收光谱特征：定性依据 吸收峰吸收峰→λmax 吸收谷吸收谷→λmin 肩峰肩峰→λsh (3)生生色色团团（（发发色色团团））：：分分子子中中含含有有非非键键或或π键键的的电电子子体体系系，，能能吸吸收收紫紫外外可可见见光光的的原原子子基基团团或或结结构单元 例：例： C＝＝C；；C＝＝O；；C＝＝N；；—N＝＝N—注：当出现几个发色团共轭，则几个发色团所产注：当出现几个发色团共轭，则几个发色团所产生的吸收带将消失，代之出现新的共轭吸收带，生的吸收带将消失，代之出现新的共轭吸收带，其波长将比单个发色团的吸收波长长，强度也其波长将比单个发色团的吸收波长长，强度也增强。

增强4)助助色色团团:本本身身无无紫紫外外吸吸收收，，含含有有孤孤对对电电子子，，可可使使生生色色团团吸吸收收峰峰向向长长波波方方向向移移动动并并提提高高吸吸收收强强度的一些官能团度的一些官能团 生色团生色团实例实例溶剂溶剂 max/nm  max跃迁类型跃迁类型烯烯C C6 6H H1313CH=CHCH=CH2 2正庚烷正庚烷17713000  →  *炔炔C C5 5H H1111C≡CCHC≡CCH3 3正庚烷正庚烷17810000  →  *羰基羰基CHCH3 3COCHCOCH3 3异辛烷异辛烷27913n →  *CHCH3 3COHCOH异辛烷异辛烷29017n →  *羧基羧基CHCH3 3COOHCOOH乙醇乙醇20441n →  *酰胺酰胺CHCH3 3CONHCONH2 2水水21460n →  *偶氮基偶氮基CHCH3 3N=NCHN=NCH3 3乙醇乙醇3395n →  *硝基硝基CHCH3 3NONO2 2异辛烷异辛烷28022n →  *亚硝基亚硝基C C4 4H H9 9NONO乙醚乙醚300100n →  *硝酸酯硝酸酯C C2 2H H5 5ONOONO2 2二氧六环二氧六环27012n →  *助色团助色团化合物化合物溶剂溶剂 max/ m  max/(L.mol-1.cm-1) --CH4,C2H6气态气态150,165___---OHCH3OH正己烷正己烷177200---OHC2H5OH正己烷正己烷186___---ORC2H5OC2H5气态气态1901000---NH2CH3NH2----173213---NHRC2H5NHC2H5正己烷正己烷1952800---SHCH3SH乙醇乙醇1951400---SRCH3SCH3乙醇乙醇210,2291020,140---ClCH3Cl正己烷正己烷173200---BrCH3CH2CH2Br正己烷正己烷208300---ICH3I正己烷正己烷259400(5)红移和蓝移：红移和蓝移： 由由于于化化合合物物结结构构变变化化（（共共轭轭、、引引入入助助色色团团取取代代基基））或或采采用用不不同同溶溶剂剂后后吸吸收收峰峰位位置置向向长长波波方方向向的的移移动动，，叫叫红红移移（（长长移移））吸吸收收峰峰位位置置向向短短波波方方向向移动，叫蓝移（紫移，短移）。

移动，叫蓝移（紫移，短移）6)增色效应和减色效应增色效应和减色效应 增色效应：吸收强度增强的效应增色效应：吸收强度增强的效应 减色效应：吸收强度减小的效应减色效应：吸收强度减小的效应7)强带和弱带：强带和弱带： εmax>105 → 强带强带;εmin<103 → 弱带弱带4 4 有机化合物的紫外－可见吸收光谱有机化合物的紫外－可见吸收光谱 （（1）饱和烃及取代烃）饱和烃及取代烃• 饱和单键碳氢化合物含有饱和单键碳氢化合物含有C-H和和C-C键，只含有键，只含有σ键键电子电子, 一般在远紫外区才有吸收，又称为真空紫外区，一般在远紫外区才有吸收，又称为真空紫外区，因为小于因为小于160nm的紫外光要被空气中的氧所吸收，因的紫外光要被空气中的氧所吸收，因此需要在无氧或真空中进行测定，应用不多；这类化此需要在无氧或真空中进行测定，应用不多；这类化合物在合物在200－－1000nm范围内无吸收带，在紫外吸收光范围内无吸收带，在紫外吸收光谱中常用作溶剂，如己烷，庚烷，环己烷等谱中常用作溶剂，如己烷，庚烷，环己烷等•当饱和单键碳氢化合物中的氢被氧，氮，卤素，硫等当饱和单键碳氢化合物中的氢被氧，氮，卤素，硫等杂原子取代时，即其取代物如卤代烃，醇，胺等，由杂原子取代时，即其取代物如卤代烃，醇，胺等，由于这类原子中有于这类原子中有n电子，可产生电子，可产生n－－σ* ，从而产生红，从而产生红移。

移（（2）不饱和烃及共轭烯烃）不饱和烃及共轭烯烃• 这类化合物含有孤立双键和共轭双键，都含有这类化合物含有孤立双键和共轭双键，都含有π电子，吸收能量后可产生电子，吸收能量后可产生π－－π*跃迁跃迁 • 由共轭双键（两个双键被一个单键隔开时称为由共轭双键（两个双键被一个单键隔开时称为共轭体系）中跃迁产生的吸收带称为共轭体系）中跃迁产生的吸收带称为K（（π－－π*）带• 特点：强度大，摩尔吸收系数大，通常在特点：强度大，摩尔吸收系数大，通常在104~2×104L mol-1cm-1，吸收峰的位置一般在，吸收峰的位置一般在217~280nm；；K带的波长和强度与共轭体系的带的波长和强度与共轭体系的数目，位置和取代基的种类有关数目，位置和取代基的种类有关•丁二烯丁二烯λλmax max =217nm ε=217nm εmax max ：：10104 4 •巴豆醛巴豆醛λλmaxmax=217.5nm ε=217.5nm εmax max :1.5×10:1.5×104 4 •芳香环上如有生色团取代时，也会出现芳香环上如有生色团取代时，也会出现K K带，带，如：苯乙烯如：苯乙烯λλmaxmax：：248nm ε248nm εmax max ：：~1.4×10~1.4×104 4•苯甲醛苯甲醛λλmaxmax=249nm ε=249nm εmax max ：：–1.1×101.1×104 4（（3 3）羰基化合物（醛酮））羰基化合物（醛酮）• 醛酮中均含有羰基，含有醛酮中均含有羰基，含有n n，，σσ和和ππ电子，可电子，可产生产生n n－－σ*σ*，，ππ－－π* π* 和和n n－－π*π*三个吸收带，三个吸收带，n n－－π*π*又称为又称为R R带，落于近紫外或紫外光区，带，落于近紫外或紫外光区，吸收带出现在吸收带出现在270270－－300nm300nm，强度低，吸收系，强度低，吸收系数为数为1010－－2020，并且谱带略宽。

并且谱带略宽• 醛酮的羰基与双键共轭时，形成不饱和醛酮类醛酮的羰基与双键共轭时，形成不饱和醛酮类化合物，发生红移，强度增强化合物，发生红移，强度增强（（4 4）苯及其取代物）苯及其取代物•苯有三个吸收带，它们都由苯有三个吸收带，它们都由ππ－－π*π*跃迁引起的：跃迁引起的：•B B带是由苯环本身振动及闭合环状共轭双键带是由苯环本身振动及闭合环状共轭双键π-π*π-π*跃迁跃迁而产生的吸收带，是芳香族（包括杂环芳香族）的主要而产生的吸收带，是芳香族（包括杂环芳香族）的主要特征吸收带其特点是：在特征吸收带其特点是：在230230～～270nm270nm呈现一宽峰，呈现一宽峰，且具有精细结构，且具有精细结构，λλmaxmax= 255nm= 255nm，，εεmaxmax约约200200，属弱，属弱吸收吸收, ,常用来识别芳香族化合物常用来识别芳香族化合物B B带在气态或非极性溶带在气态或非极性溶剂中，有许多的精细结构，是由于振动跃迁在基态电子剂中，有许多的精细结构，是由于振动跃迁在基态电子跃迁上的叠加，在极性溶剂中，溶质与溶剂分子的相互跃迁上的叠加，在极性溶剂中，溶质与溶剂分子的相互作用使这种精细结构消失。

作用使这种精细结构消失•E E吸收带吸收带 E E带也是芳香族化合物的特征吸收谱带，可以认带也是芳香族化合物的特征吸收谱带，可以认为是苯环内为是苯环内三个乙烯基共轭发生的三个乙烯基共轭发生的π-ππ-π* *跃迁所发生的跃迁所发生的 E E带可分为带可分为E E1 1和和E E2 2二个吸收带二个吸收带E E1 1带的吸收峰大约在带的吸收峰大约在180nm180nm（（εε＞＞10104 4）；）；E E2 2带约在带约在200nm200nm（（ε<7000ε<7000），都属强吸），都属强吸收一般来说，收一般来说，E El l带是观察不到的，当苯环上有带是观察不到的，当苯环上有生色团取生色团取代且与苯环共轭时代且与苯环共轭时，，E E2 2带常与带常与K K带合并，吸收峰向带合并，吸收峰向长波长波移移动苯乙酮的紫外吸收光谱苯乙酮的紫外吸收光谱, ,溶剂溶剂: :正庚烷正庚烷K K带：带：λλmaxmax= 240nm= 240nm，，ε=13000ε=13000B B带：带：λλmaxmax= 278nm= 278nm，，ε=1100ε=1100R R带：带：λλmaxmax= 319nm= 319nm，，ε=50ε=50• 取代基能影响苯原有的三个吸收带，其中取代基能影响苯原有的三个吸收带，其中影响较大的是影响较大的是E E2 2带和带和B B带，当苯环上引入－带，当苯环上引入－OH, OH, －－CHO, CHO, －－NONO2 2, , －－NHNH2 2时，苯的时，苯的B B带显带显著红移，吸收强度也有所增加，但著红移，吸收强度也有所增加，但B B带的精带的精细结构也消失，这是由于细结构也消失，这是由于n n－－π*π*共轭所致；共轭所致；而当烷基取代时，对苯的吸收光谱影响不大而当烷基取代时，对苯的吸收光谱影响不大• 稠环芳香族化合物的紫外吸收光谱的最大稠环芳香族化合物的紫外吸收光谱的最大特征是共轭体系增加，使波长红移，吸收强特征是共轭体系增加，使波长红移，吸收强度增强度增强 。

化合物化合物E E吸收带吸收带B B吸收带吸收带R R吸收带吸收带 maxmax maxmax maxmax maxmax maxmax maxmaxnmnmL.molL.mol-1 -1.cm.cm-1 -1nmnmL.molL.mol- -1 1.cm.cm-1 -1nmnmL.molL.mol-1 -1.cm.cm-1 -1苯苯20420479007900254254204204甲甲 苯苯20620670007000261261225225苯苯 酚酚2102106200620027027014501450苯甲酸苯甲酸2302301160011600273273970970苯苯 胺胺2302308600860028728714301430苯乙烯苯乙烯2482481400014000282282750750苯甲醛苯甲醛24924911400114003203205050硝基苯硝基苯26826811000110003303302002001 1 溶剂效应溶剂效应(1)(1)对对λλmaxmax影响：影响： 吸收带吸收带正己烷正己烷CHCH3 3ClClCHCH3 3OHOHH H2 2O O波长位移波长位移 →→ * * λλmaxmax / /nmnm230230238238237237243243红移红移n→ n→  * * λλmaxmax / /nmnm329329315315309309305305紫移紫移溶剂对亚异丙酮吸收带的影响溶剂对亚异丙酮吸收带的影响 一般来说一般来说, ,随着溶剂极性增大随着溶剂极性增大, ,  →→ * * 跃迁吸收跃迁吸收峰红移峰红移, n→, n→ * * 跃迁吸收峰紫移。

跃迁吸收峰紫移(2)(2)对吸收光谱精细结构影响对吸收光谱精细结构影响 •随着随着溶剂极性的增大溶剂极性的增大, ,分子振动受到限制分子振动受到限制, ,精细结精细结构就会逐渐消失构就会逐渐消失, ,合并为一条合并为一条宽而低的吸收带宽而低的吸收带•选择收光谱曲线的溶剂时，应注意如下几点：选择收光谱曲线的溶剂时，应注意如下几点：（（1 1）尽量选用）尽量选用低极性低极性溶剂溶剂2 2）能）能很好地溶解被测物很好地溶解被测物，并且形成的溶液具有，并且形成的溶液具有良好的良好的化学化学和和光化学稳定性光化学稳定性 （（3 3））溶剂在样品的吸收光谱区无明显吸收溶剂在样品的吸收光谱区无明显吸收下表列出紫外、可见吸收光谱中常用的溶剂，以供选列出紫外、可见吸收光谱中常用的溶剂，以供选择时参考择时参考溶剂溶剂使用波长范围使用波长范围/nm/nm 溶剂溶剂使用波长范围使用波长范围/nm/nm水水>210>210甘油甘油> 230> 230乙醇乙醇> 210> 210氯仿氯仿> 245> 245甲醇甲醇> 210> 210四氯化碳四氯化碳> 265> 265异丙醇异丙醇> 210> 210乙酸甲酯乙酸甲酯> 260> 260正丁醇正丁醇> 210> 210乙酸乙酯乙酸乙酯> 260> 26096%96%硫酸硫酸> 210> 210乙酸正丁酯乙酸正丁酯 > 260> 260乙醚乙醚> 220> 220苯苯> 280> 280二氧六环二氧六环 > 230> 230甲苯甲苯> 285> 285二氯甲烷二氯甲烷 > 235> 235吡啶吡啶> 303> 303己烷己烷> 200> 200丙酮丙酮> 330> 330环己烷环己烷> 200> 200二硫化碳二硫化碳> 375> 3752 2 共轭体系的存在共轭体系的存在 ---- ---- 红移红移 CH CH2 2=CH=CH2 2 的的ππ－－π* π* 跃迁，跃迁， λ λmaxmax 165~200nm 165~200nm ；；而而 1,3- 1,3- 丁二烯，丁二烯， λ λmax max =217nm =217nm 由于由于ππ键与键与ππ键相互作用，产生键相互作用，产生ππ－－ππ共轭效应，生共轭效应，生成大成大ππ键，使键，使π*π*轨道的能量降低，轨道的能量降低，π→π*π→π*跃迁所需跃迁所需的能量也减小，所以生色团的吸收谱带移向长波区和的能量也减小，所以生色团的吸收谱带移向长波区和吸收强度增加吸收强度增加. .共轭双键数增加，红移增大共轭双键数增加，红移增大1.4 1.4 紫外紫外- -可见吸收光谱的应用可见吸收光谱的应用1 1 定性分析定性分析 不同的有机化合物具有不同的吸收光谱。

根据化合物不同的有机化合物具有不同的吸收光谱根据化合物的特征吸收峰波长和强度可以进行物质的鉴定，的特征吸收峰波长和强度可以进行物质的鉴定，结合红结合红外光谱，质谱和核磁共振谱进行定性鉴定和结构分析外光谱，质谱和核磁共振谱进行定性鉴定和结构分析波长波长吸收带吸收带结构结构200200－－400nm400nm无无饱和直链烃，脂环烃，饱和脂肪烃饱和直链烃，脂环烃，饱和脂肪烃270270－－350 nm350 nm弱弱简单的非共轭发色团简单的非共轭发色团210210－－250 nm250 nm强强共轭双键共轭双键250250－－300 nm300 nm中等强度中等强度苯环苯环2 2 有机化合物的构型，构象测定有机化合物的构型，构象测定（（1 1）顺反异构）顺反异构 一般，反式异构体的一般，反式异构体的λλmaxmax和和εεmaxmax比相应的比相应的顺式异构体大顺式异构体大 在顺式肉桂酸和反式肉桂酸中，顺式空间在顺式肉桂酸和反式肉桂酸中，顺式空间位阻大，苯环与侧链双键共平面性差，不易产位阻大，苯环与侧链双键共平面性差，不易产生共轭；反式空间位阻小，双键与苯环在同一生共轭；反式空间位阻小，双键与苯环在同一平面上，容易产生共轭。

因此，反式的最大吸平面上，容易产生共轭因此，反式的最大吸收波长收波长λλmaxmax =295 nm =295 nm，而顺式的最大吸收波，而顺式的最大吸收波长长λλmaxmax =280 nm =280 nm （（2 2）互变异构体）互变异构体 根据紫外吸收光谱的根据紫外吸收光谱的λλmaxmax判断是否存在互判断是否存在互变异构体变异构体酮式没有共轭双键，它在酮式没有共轭双键，它在204nm204nm处仅有弱吸收；处仅有弱吸收；而烯醇式由于有共轭双键，因此在而烯醇式由于有共轭双键，因此在245nm245nm处有处有强的强的K K吸收带（吸收带（κ=18000L·molκ=18000L·mol-1 -1cmcm-1 -1) )3 3 定量分析定量分析 根据朗伯比尔定律，物质在一定波根据朗伯比尔定律，物质在一定波长处的吸光度与它的浓度成正比，因此，长处的吸光度与它的浓度成正比，因此，选择合适的波长，测定溶液的吸光度就选择合适的波长，测定溶液的吸光度就可求出溶液的浓度和物质的量可求出溶液的浓度和物质的量第二节第二节 紫外－可见分光光度计紫外－可见分光光度计图图3.6 3.6 紫外紫外- -可见分光光度计可见分光光度计1 1：光源；：光源；2 2：单色器；：单色器；3 3吸收池；吸收池；4 4检测系统；检测系统；5 5显示系统显示系统一一 主要部件与性能主要部件与性能（一）（一） 光源光源•白炽光源：钨灯或卤钨灯－可见光源白炽光源：钨灯或卤钨灯－可见光源 350350～～1000nm1000nm•气体放电光源：氢灯或氘灯－紫外光源气体放电光源：氢灯或氘灯－紫外光源 200200～～360 360 nm nm 基基本本要要求求所需的光谱区域内能够发射连续辐射所需的光谱区域内能够发射连续辐射足够的辐射强度足够的辐射强度良好的稳定性良好的稳定性辐射能量随波长的变化应尽可能小辐射能量随波长的变化应尽可能小（二） 单色器1 1 单色器：能从光源辐射的复合光中分出单色光的装置单色器：能从光源辐射的复合光中分出单色光的装置2 2 组成：狭缝、色散元件（棱镜，光栅）组成：狭缝、色散元件（棱镜，光栅）3 3 棱棱镜镜色色散散原原理理：：依依据据不不同同的的波波长长光光通通过过棱棱镜镜时时有有不不同同的的折射率而将不同波长的光分开。

折射率而将不同波长的光分开1) (1) 玻玻璃璃棱棱镜镜：：由由于于玻玻璃璃可可吸吸收收紫紫外外光光，，玻玻璃璃棱棱镜镜只只能能用用于于350 ~ 3200 nm350 ~ 3200 nm的波长范围，能用于可见光域内的波长范围，能用于可见光域内2) (2) 石石英英棱棱镜镜：：石石英英棱棱镜镜可可使使用用的的波波长长范范围围较较宽宽，，可可从从185 185 ~ ~ 4000nm4000nm，，可可用用于于紫紫外外、、可可见见和和近近红红外外三三 个个光光域域 4 4 光栅光栅原理：利用光的衍射与干涉作用制成的原理：利用光的衍射与干涉作用制成的范范围围：：紫紫外外、、可可见见及及红红外外光光域域，，在在整整个个波波长长区区具有良好的、几乎均匀一致的分辨能力具有良好的、几乎均匀一致的分辨能力优优点点：：它它具具有有色色散散波波长长范范围围宽宽、、分分辨辨本本领领高高、、成本低、便于保存和易于制备等优点成本低、便于保存和易于制备等优点缺缺点点：：各各级级光光谱谱会会重重叠叠而而产产生生干干扰扰, ,可可用用二二维维色色散技术克服散技术克服（三）吸收池（三）吸收池1 1、吸收池功能：用于盛放分析试样、吸收池功能：用于盛放分析试样2 2、材料、材料 玻璃玻璃————能吸收能吸收UVUV光，仅适用于可见光区光，仅适用于可见光区 石石英英————不不能能吸吸收收紫紫外外光光，，适适用用于于紫紫外外和和可可见见光区。

光区3 3、、要要求求：：匹匹配配性性（（对对光光的的吸吸收收和和反反射射应应一一致致）），，为为减减少少光光的的损损失失，，吸吸收收池池的的光光学学面面必必须须完完全全垂垂直直于于光光束方向（四）检测系统（四）检测系统1 1 功能：检测信号、测量单色光透过溶液后光强度功能：检测信号、测量单色光透过溶液后光强度变化的一种装置变化的一种装置2 2 检测器类型：光电池、光电管和光电倍增管检测器类型：光电池、光电管和光电倍增管3 3 硒光电池：范围为硒光电池：范围为300~800nm300~800nm，其中，其中500 ~ 500 ~ 600nm600nm最为灵敏用于低档的分光光度计中最为灵敏用于低档的分光光度计中4 4 光电管：在紫外光电管：在紫外- -可见分光光度计上应用广泛可见分光光度计上应用广泛5 5 光电倍增管：检测微弱光最常用的光电元件，它光电倍增管：检测微弱光最常用的光电元件，它的灵敏度比光电管要高的灵敏度比光电管要高200200倍，因此可使用较窄倍，因此可使用较窄的单色器狭缝，从而对光谱的精细结构有较好的的单色器狭缝，从而对光谱的精细结构有较好的分辨能力分辨能力（五）显示系统（五）显示系统作用：放大信号并以适当方式指示或记录作用：放大信号并以适当方式指示或记录下来。

下来常用装置：直读检流计、电位调节指零装常用装置：直读检流计、电位调节指零装置，数字显示或自动记录装置，现在用置，数字显示或自动记录装置，现在用工作站二、紫外二、紫外- -可见分光光度计的类型可见分光光度计的类型单光束分光光度计单光束分光光度计双光束分光光度计双光束分光光度计双波长分光光度计双波长分光光度计ü特点：特点：•使使用用时时来来回回拉拉动动吸吸收收池池（（轮轮流流通通过过参参比比溶溶液液和和样样品品溶液）溶液）→→移动误差移动误差•结构简单，操作方便，维修容易结构简单，操作方便，维修容易（一）单光束分光光度计（一）单光束分光光度计光电倍增管光电倍增管切光器切光器光闸光闸比色皿比色皿单色器单色器单光束分光光度计原理图单光束分光光度计原理图（二）单波长双光束分光光度计（二）单波长双光束分光光度计ü特点特点：：•不不用用拉拉动动吸吸收收池池( (同同时时通通过过参参比比溶溶液液和和待待测测溶溶液液）），可以减小移动误差，可以减小移动误差•可以自动扫描吸收光谱可以自动扫描吸收光谱 光闸光闸单色器单色器切光器切光器参比参比光电倍增管光电倍增管双光束分光光度计原理图双光束分光光度计原理图样品溶液样品溶液（三）双波长分光光度计单色器单色器吸收池接收器λ1λ1λ2λ2双波长分光光度计原理图双波长分光光度计原理图ü特点：特点：定量基础：定量基础：ΔA=AΔA=A 1 1- A- A 2 2•可消除干扰和吸收池不匹配引起的误差，不需要参比可消除干扰和吸收池不匹配引起的误差，不需要参比溶液。

溶液•适用于分析多组分混合物，混浊试样（生物组织液）适用于分析多组分混合物，混浊试样（生物组织液）第三节第三节 Lamber Lamber－－BeerBeer定律定律•透射比和吸光度透射比和吸光度•LamberLamber－－BeerBeer定律定律•吸光系数吸光系数•偏离偏离LamberLamber－－BeerBeer定律的因素定律的因素•透过光的强度透过光的强度( (ⅠⅠt t ) )和入射光强度和入射光强度( (ⅠⅠo o) )之比称为之比称为透光度（透光度（T)T)：： T= T=ⅠⅠt t / / ⅠⅠo o•为表示物质吸收光的程度引入吸光度为表示物质吸收光的程度引入吸光度(A)(A)概念：概念：一一 、透光度和吸光度、透光度和吸光度二二 、、Lamber-BeerLamber-Beer定律定律Ø描述物质对单色光吸收强描述物质对单色光吸收强弱弱( (吸光度）与吸光度）与液层厚度液层厚度和和待测物浓度待测物浓度的关系的关系A= Elc=E bc=εbc=abcA= Elc=E bc=εbc=abc讨论：讨论：1 1．．Lamber-BeerLamber-Beer定律的适用条件（前提）定律的适用条件（前提） （（1 1）入射光为单色光）入射光为单色光 （（2 2）溶液是稀溶液）溶液是稀溶液 （（3 3）均相体系）均相体系2 2．在同一波长下，各组分吸光度具有加和性．在同一波长下，各组分吸光度具有加和性 应用：多组分测定。

应用：多组分测定吸光度的加和性 如有一复杂试样，其中含有几个组分，各个组如有一复杂试样，其中含有几个组分，各个组分都有各自的吸光系数分都有各自的吸光系数ε ε ，浓度，浓度c c和吸光度和吸光度A A，那么溶液的吸光度等于各组分的吸光度之和：，那么溶液的吸光度等于各组分的吸光度之和： A=A A=A1 1+A+A2 2+A+A3 3+…+A+…+An n = ε = ε1 1c c1 1b+ εb+ ε2 2c c2 2b+ εb+ ε3 3c c3 3b+…+εb+…+εn nc cn nb b•例例1 1 某有色溶液，用某有色溶液，用1cm1cm比色皿时其透射比为比色皿时其透射比为T T，如改，如改用用2cm2cm比色皿时其透射比为多少？比色皿时其透射比为多少？ 解解•例例2 2 已知某一有机化合物，在波长已知某一有机化合物，在波长520 nm520 nm处的摩尔吸处的摩尔吸光系数为光系数为9.29×109.29×104 4L/L/（（mol cm)mol cm)，今用，今用2cm2cm的吸收池，的吸收池，在该波长处测得的吸光度为在该波长处测得的吸光度为0.890.89，求有色化合物的浓，求有色化合物的浓度？度？ 解：解：c=A/×10c=A/×104 4×2)=4.79××2)=4.79×10-6三、 吸光系数1 1．吸光系数的物理意义：单位浓度、单位厚度的吸光度．吸光系数的物理意义：单位浓度、单位厚度的吸光度E=A/(bc) E=A/(bc) •当当b b以以cm, ccm, c以以g/Lg/L为单位时为单位时, , 吸光系数以吸光系数以a a表示表示: : A=acb A=acb•当当b b以以cm, ccm, c以以mol/Lmol/L为单位时为单位时, , 摩尔吸光系数以摩尔吸光系数以εε表示表示 A=εcb A=εcb四、偏离朗伯－比尔定律的因素四、偏离朗伯－比尔定律的因素•依据依据Lamber-BeerLamber-Beer定律，定律，A A与与C C关系关系应为经过原点的直线。

应为经过原点的直线•偏离偏离Lamber-BeerLamber-Beer定律的主要因素定律的主要因素表现为以下两个方面表现为以下两个方面ü（一）（一）光学光学因素因素ü（二）（二）化学化学因素因素 A= εbcA= εbc（一）光学因素（一）光学因素•1 1．非单色光的影响：．非单色光的影响：Lamber-BeerLamber-Beer定律应用的重要前提定律应用的重要前提————入射光为单色光入射光为单色光 •一般仪器所获得的入射光是具有一般仪器所获得的入射光是具有一定波长范围的复合光，由于物一定波长范围的复合光，由于物质对不同波长的光有不同的吸光质对不同波长的光有不同的吸光系数，从而使得吸光度的变化偏系数，从而使得吸光度的变化偏离离Lamber-BeerLamber-Beer定律定律•消除方法：选择较窄的入射狭缝消除方法：选择较窄的入射狭缝宽度和提高单色器分辨率决定宽度和提高单色器分辨率决定2 2．杂散光的影响：．杂散光的影响： •杂散光：指与测量波长相同，在仪器内部不通杂散光：指与测量波长相同，在仪器内部不通过试样而到达检测器的那部分辐射，以及单色过试样而到达检测器的那部分辐射，以及单色器通带范围以外的额外辐射。

器通带范围以外的额外辐射•杂散光来源：仪器本身缺陷；光学元件污染杂散光来源：仪器本身缺陷；光学元件污染（灰尘散射，光学部件反射，散射）灰尘散射，光学部件反射，散射）•当杂散光可以被试样吸收，所得的吸光度大于当杂散光可以被试样吸收，所得的吸光度大于真实值，出现正偏差；若不被吸收，吸光度小真实值，出现正偏差；若不被吸收，吸光度小于真实值，出现负偏差于真实值，出现负偏差•消除办法：提高仪器自身的性能消除办法：提高仪器自身的性能3 3．反射光和散射光的影响：．反射光和散射光的影响：•反射光（吸收池内外界面间产生的）和散反射光（吸收池内外界面间产生的）和散射光（颗粒较大的吸收质点产生的）均是射光（颗粒较大的吸收质点产生的）均是入射光谱带宽度内的光直接对入射光谱带宽度内的光直接对T T产生影响，产生影响，产生假吸收的现象，使产生假吸收的现象，使T↓T↓，，A↑A↑，吸收光，吸收光谱变形※注：一般可用空白对比校正消除注：一般可用空白对比校正消除4 4．非平行光的影响：．非平行光的影响：•使光程使光程↑↑，，A↑A↑，吸收光谱变形，吸收光谱变形（二）化学因素•BeerBeer定定律律适适用用的的另另一一个个前前提提：：稀稀溶溶液液；；浓浓度度过过高会使高会使C C与与A A关系偏离定律。

关系偏离定律•溶溶质质浓浓度度过过高高（（), ), 吸吸光光物物质质分分子子或或离离子子间间的的平平均均距距离离缩缩小小，，使使相相邻邻吸吸光光分分子子的的电电荷荷分分布布相相互互影影响响，，从从而而改改变变它它对对光光的的吸吸收收能能力力 ，，浓浓度度越越大大，，这种影响就越大这种影响就越大•溶溶质质浓浓度度改改变变可可能能会会引引起起其其离离解解，，缔缔合合，，光光化化学学反反应应，，互互变变异异构构，，络络合合物物配配位位数数变变化化等等作作用用，，使被测组分的吸收曲线发生变化使被测组分的吸收曲线发生变化 ※消除办法：采用稀溶液分析消除办法：采用稀溶液分析 第四节 分析条件的选择•仪器测量条件的选择仪器测量条件的选择•显色反应条件的选择显色反应条件的选择•参比溶液的选择参比溶液的选择一一 仪器测量条件的选择仪器测量条件的选择•1 1，入射光波长的选择：，入射光波长的选择： 一般用最大吸收波长，如有一般用最大吸收波长，如有干扰则选用其他波长干扰则选用其他波长•2 2，吸光度读数范围的选择：透射比读数误差是常数，，吸光度读数范围的选择：透射比读数误差是常数，但不同读数范围误差不同；通常可通过调节溶液浓度但不同读数范围误差不同；通常可通过调节溶液浓度或改变光程或改变光程b b来控制来控制A A的读数在的读数在 范围内，此时吸光度范围内，此时吸光度读数误差最小读数误差最小 。

二二 显色反应条件的选择显色反应条件的选择（一（一 ）显色反应和显色剂）显色反应和显色剂1 1 显色反应：被测元素（金属离子）在某种试剂作显色反应：被测元素（金属离子）在某种试剂作用下用下, ,转变为有色化合物的反应转变为有色化合物的反应2 2 显色剂：所用的试剂显色剂：所用的试剂3 3 对显色反应的要求对显色反应的要求: :（（1 1）选择性好）选择性好（（2 2）灵敏度要高）灵敏度要高（（3 3）有色配合物的组成一定并且稳定）有色配合物的组成一定并且稳定（二）影响显色反应的条件（二）影响显色反应的条件•1 1 显色剂用量：配位数与显色剂用量有关；在形成显色剂用量：配位数与显色剂用量有关；在形成逐级配合物，其用量更要严格控制逐级配合物，其用量更要严格控制 •2 2 溶液酸度：配位数和水解等与溶液酸度：配位数和水解等与 pH pH 有关有关•3 3 显色时间、温度、放置时间显色时间、温度、放置时间•通过条件实验确定显色反应条件通过条件实验确定显色反应条件pHpH范围范围配合物组成配合物组成颜色颜色<4<4Fe(CFe(C7 7H H4 4OO3 3) )+ +紫红色紫红色(1:1)(1:1)4-74-7Fe(CFe(C7 7H H4 4OO3 3) )2 2+ +棕橙色棕橙色(1:2)(1:2)8-108-10Fe(CFe(C7 7H H4 4OO3 3) )3 3+ +黄色黄色(1:3)(1:3)三三 参比溶液的选择参比溶液的选择•参比溶液目的：消除溶液中其它成分（溶剂，试剂，样品基体）参比溶液目的：消除溶液中其它成分（溶剂，试剂，样品基体）以及吸收池对光的反射和吸收所带来的误差以及吸收池对光的反射和吸收所带来的误差1. 1. 溶剂参比：试样组成简单、共存组份少溶剂参比：试样组成简单、共存组份少( (基体干扰少基体干扰少) )、显色剂、显色剂不吸收时，直接采用溶剂不吸收时，直接采用溶剂( (多为蒸馏水多为蒸馏水) )为参比；为参比； 2. 2. 试剂参比：当显色剂或其它试剂在测定波长处有吸收时，采用试剂参比：当显色剂或其它试剂在测定波长处有吸收时，采用试剂作参比试剂作参比( (不加待测物不加待测物) )；； 3. 3. 试样参比：如试样基体在测定波长处有吸收，但不与显色剂反试样参比：如试样基体在测定波长处有吸收，但不与显色剂反应时，可以试样作参比应时，可以试样作参比( (不能加显色剂不能加显色剂) ) 第五节第五节 测定方法测定方法•单组分定量方法单组分定量方法•多组分定量方法多组分定量方法一 单组分定量方法1 1．吸光系数法．吸光系数法 2 2．标准曲线法．标准曲线法 定量依据定量依据：： A= εbc A= εbc1．吸光系数法 •例：维生素B12 的水溶液在361nm处的百分吸光系数为207，用1cm比色池测得某维生素B12溶液的吸光度是0.414，求该溶液的浓度•例：精密称取B12样品25.0mg，用水溶液配成100ml。

精密吸取10.00ml，又置100ml容量瓶中，加水至刻度取此溶液在1cm的吸收池中，于361nm处测定吸光度为0.507，求B12的百分含量？2．标准曲线法•前提：固定测定条件和仪器条件芦丁含量测定0.710mg/25mL0.710mg/25mL二 多组分定量方法1 1．两组分吸收光谱不重叠（互不干扰）．两组分吸收光谱不重叠（互不干扰） 两组分在各自两组分在各自λmaxλmax下不重叠下不重叠→→分别按单组分定量分别按单组分定量•2 2．两组分吸收光谱部分重叠．两组分吸收光谱部分重叠• λ λ1 1→→测测A A1 1→b→b组分不干扰组分不干扰→→可按单组分定量测可按单组分定量测C Ca a • λ λ2 2→→测测A A2 2→a→a组分干扰组分干扰→→不能按单组分定量测不能按单组分定量测C Cb b•3．两组分吸收光谱完全重叠——混合样品测定方法：解线性方程组法。