紫外-可见分光光度法

称这两种单色光为互补色光，这种现象称为光的互补。
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物质的颜色：是由于物质对不同波长的光具有选择性吸收而产生。 即物质的颜色是它所吸收光的互补色。
物质的本色
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无色溶液：透过所有颜色的光 有色溶液：透过光的颜色 黑色： 吸收所有颜色的光 白色： 反射所有颜色的光
迁，产生光谱。用于分子结构分析。
M h 吸收辐射能量 M * 吸收光谱
基态 光
激发态
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2、发射光谱：物质由激发态跃迁至基态而产生的原子或分子光谱。 包括：原子发射光谱、原子或分子荧光光谱、分子
磷光光谱等。
M * 发光释放能量 M h 发射光谱
物质对不同波长的光具有选择性吸收而产生。 即物质的颜色是它所吸收光的互补色。
光 的 互 补 规 律
为什么溶液呈 黑色或白色呢?
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第二节 紫外-可见分光光度法的基本原理
一、透光率（透光度）和吸收度
透过光 吸收光 反射光
①透光率T
Ir
t Ia
I0 = It + Ia + Ir
2、百分吸光系数 / 比吸光系数 E11c%m：
一定λ下,c=1%(W/V)，L=1cm时的吸光度。单位：100ml/g.cm
3、两者关系:
1g/100ml


M 10

E1% 1cm
例：P158~159
4、吸光系数的意义:
（1）一定条件下是一个特征常数。
（2）在温度和波长等条件一定时，ε仅与物质本身的性质有关，与
尤其浓度过高(>0.01mol/L)会使C与A关系偏离定律： ①粒子相互作用加强，吸光能力改变。 ②溶液对光的折射率显著改变。
（二）光学因 素1．非单色光的影响：入射光为单色光是应用该定律的重要前提：
2．杂散光的影响：仪器本身缺陷；光学元件污染造成。
3．反射和散色光的影响：散射和反射使T↓，A↑，吸收光谱变形。 通常可用空白对比校正消除。
c ， 1


σ是波数，C=2.9979×108m/s
微粒性：光的吸收、放射、光电效应等现象。光子能量:
E h h c
例1:P153
E∝ 1/λ，λ ↓ E ↑
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电磁波谱： 电磁辐射本质是一样的，区别在于频率不一样。 按波长不同排列起来就形成电磁波谱。表13-1
A=k1 ×L A=k1 ×C
朗伯-比尔定律: A=k C L 液层 厚度
射与光其一的浓束度波平C长行及、单液强A色层度=光厚-以lg通度T及吸系过L,溶的光数一T液乘=均1温积浓0匀-度成度A、=等正1非0保比-散kc持。L射不的变L吸时→光，2物L该质时溶溶，液2液AA的时、吸，TT光在2→度入？A
①吸收峰→λmax ,②吸收谷→λmin ③肩峰→λsh , ④末端吸收 ⑤强带： max>104，弱带： max<103
特征值
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定性、定量分析： 在吸收曲线λmax 处测吸光度A。 ●同一物质的吸收光谱特征值相同, (每一波长处吸光系数相同)。
同一物质相同浓度的吸收曲线重合。
●同一物质不同浓度，其吸收曲线形状相似,λmax相同。（定量） ●不同物质相同浓度，其吸收曲线形状,λmax不同。（定性）
吸收光谱 特征值：
λmax λmin λsh
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五、偏离光的吸收定律原因
朗伯-比尔定律：A=k C L
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一、主要部件
1.光源：
钨灯或卤钨灯 —可见光源 350~1000nm 氢灯或氘灯 —紫外光源 200~360nm
2.单色器：包括狭缝、准直镜、色散元件
狭缝：进出光狭缝。最佳宽度:减小狭缝宽度而溶液吸光度不变。 准直镜：复合光→平行光→色散后→聚集狭缝
色散元件
棱镜 光栅
对不同波长的 玻璃棱镜:适用于可见区 光折射率不同 石英棱镜:适用于紫外区
第十章 紫外-可见分光光
度法
第一节 概述 第二节 基本原理 第三节 紫外-可见光光度计 第四节 分析条件选择 第五节 定性与定量分析 第六节 应用
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本章要点
基于物质吸收紫外或可见光引起分子中价电子跃迁、 产生分子吸收光谱与物质组分之间的关系建立起来的分析方 法，称为紫外可见分光光度法。
γ射线→ X 射线→紫外光→可见光→红外光→微波→无线电波
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10-2 0.1nm 10 nm 102 nm 103nm 0.1 cm 100cm 1 cm 103 m
紫 外--可见 光在电磁波谱中的位置
高能辐射区 γ射线 能量最高，来源于核能级跃迁
波长 短
(10-3~10nm) χ射线 来自内层电子能级的跃迁
20210919/9/ΔE）为：
ΔE=ΔEe +ΔEv +ΔEr 对多数分子而言， ΔEe （电子）约为1-20ev，紫外可见 ΔEv （振动）约为0.05-1ev，近红外、中红外区 ΔEr （转动）小于0.05ev，远红外、微波区 ΔEe >ΔEv >ΔEr 因无法获得纯粹的振动光谱和电子光谱， 故分子光谱为带状光谱。
依据Beer定律，A与C关系应 为经过原点的直线
偏离Beer定律的主要因素表 现为以下两个方面： （一）化学因素 （二）光学因素
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（一）化学因素
朗—比耳定律假定所有的吸光质点之间不发生相互作用；
该定律适用于稀溶液，溶质的离解、缔合、互变异构及化学变 化也会引起偏离。
按波长不同分： 红外、可见光、紫外光谱法等
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一、基本概念
（一）电磁辐射和电磁波谱
1．电磁辐射（电磁波，光是其中一种） ：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粒子流（能量）。
2．电磁辐射的性质：具有波、粒二向性
波动性：光的反射、折射、偏振、干涉衍射现象。
原子吸收辐射能条件：
E

E2

E1

h

h
c




h
c E
原子光谱为一条条彼此分立的线状光谱。
2、分子光谱： 在辐射能作用下，分子内能级间的跃起迁产生的 光谱。包括：分子吸收、分子荧光光谱等。
分子光谱产生的机制与原子光谱相同，但复杂得多，包括：电子 运动、原子间振动、分子转动三种不同运动。
非光谱 分析法
改变电磁波的传播方向、速度等物理性质进行分 析的方法。内部能级不变化,仅电磁辐射性质改变
光谱分 析法或 光谱法
在光(或能量)作用下，通过测定物质产生(发射、 吸收或散射)光的波长和强度来进行定性、定量分 析的方法。内部能级变化.
按作用物分:
分子光谱分析、原子光谱分析
按能级跃迁方向： 吸收光谱分析、发射光谱分析
激发态
基态 光
原子吸收/发射光谱法：原子外层电子能级跃迁 分子吸收/发射光谱法：分子外层电子能级跃迁
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二、物质对光的选择性吸收
●物质的颜色由物质与光的相互作用方式决定。 ●人眼能感觉到的光称可见光，波长范围是：400~760nm。表13-2 ●让白光通过棱镜，能色散出红、橙、黄、绿、蓝、紫等各色光。 ●单色光：单一波长的光 ●复合光：由不同波长的光组合而成的光，如白光。 ●光的互补：若两种不同颜色的单色光按一定比例混合得到白光，
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二、光学性能
—可见光 400~1000nm 1.波长范围： —紫外-可见光 190~360nm
2.波长准确度：一般误差为±0.5nm
3.波长重现性：波长准确度的1/2左右。
4．非平行光的影响：使光程↑，A↑，吸收光谱变形。
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第三节 紫外-可见分光光度计
依据朗伯-比尔定律，测定待测液吸光度A的仪器。（选择不同波 长单色光λ、浓度）
分光光度计外观 分光光度原理图:
0.575
光源
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单色器
吸收池
检测器 信号处理及显示
1.了解光学分析基本概述 2.熟悉物质对光的选择性吸收 3.掌握紫外-可见一可见分光光法特点 4.掌握光的吸收定律 5.掌握分光光度计的构造及原理 6.熟悉显色反应及显色条件的选择 7.掌握紫外-可见分光光度法的测定原理 8.熟悉测定方法及应用
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第一节 概述
光学分析法：基于物质光学性质(电磁辐射或物质与辐射作用)而 建立起来的分析方法称之。
待测物浓度c和液层厚度L无关；
（3）定性和定量分析依据：同一物质在不同波长时ε值不同。 不同物质在同一波长时ε值不同。
εmax表明了该物质在最大吸收波长λmax处的最大吸光能力。
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四、吸收光谱（吸收曲线） 1．定义：以A为纵坐标， λ为横坐标，绘制的λ~A曲线。 2．吸收光谱术语：
注意! 适用范围
①入射光为单色光，适用于可见、红外、紫外光。 ②均匀、无散射溶液、固体、气体。 ③吸光度A具有加和性。Aa+b+c= Aa + Ab + Ac
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三、吸光系数
A=k c L
k = A /c L
1、摩尔吸光系数或Em： 在一定λ下，c=1mol/L，L=1cm时的吸光度。单位：L/(mol.cm)
（1）灵敏度高，可测到10-7g/ml。 （2）准确度好，相对误差为1%-5%，满足微量组分测定要求。 （3）选择性好，多种组分共存，无需分离直接测定某物质。 （4）操作简便、快速、选择性好、仪器设备简单、便宜。 （5）应用广泛，无机、有机物均可测定。
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物质的颜色
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（三）吸收光谱与发射光谱
1、吸收光谱： 物质由基态跃迁至激发态时，对辐射能选择性吸收 而得到的原子或分子光谱。
(1)紫外分光光度法(UV):λ∈(200~400nm),用于有机物定性、定量、 结构分析。
(2)可见分光光度法(Vis): λ∈(400~760nm),用于有色物质定量分析。 (3)红外分光光度法 (IR): λ∈(2.5~50μm),用于有机物结构分析。 (4)核磁共振谱(NMR)：原子核吸收无线电波，发生核自旋级跃
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物质的颜色与光的关系
光谱示意 完全吸收
完全透过
表观现象示意
黑色
复合光
无色
吸收黄光
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蓝光 12 12
三、紫外-可见分光光度法特点
基于物质吸收紫外或可见光引起分子中价电子跃迁、产 生分子吸收光谱与物质组分之间的关系建立起来的分析方 法，称为紫外可见分光光度法（UV-vis）。
A=-lgT , T=10-A
③T与A关系： A∝1/T，T=0，A=∞ ，T=100%，A=0 例2：P157
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二、光的吸收定律
朗伯(Lambert)和比尔(Beer)分别于1760年和1852年研究吸光度 Ａ与溶液厚度Ｌ和其浓度Ｃ的定量关系：
朗伯定律： 比尔定律：
衍射和干涉,不同波 高度抛光的玻璃上刻有 长的投射方向不同 等宽、等距平行条痕
3.吸收池：比色皿、比色杯，装样品溶液。有玻璃、石英杯两种
4.检测器：光→电，光电池(硒,硅)，光电管(红,紫)，光电倍增管。
5.信号处理显示器：放大较弱的电信号，并在检流计上显示出来。
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定义：
T=
It I0
×100%
T 取值为0.0 % ~ 100.0 % T = 0.0 % ： 光全吸收 T = 100.0 % ：光全透过
显然，T↑，溶液吸收度↓；T ↓，溶液吸收度↑。
即透光率T反映溶液对光吸收程度，通常用1/T反映吸光度。
②吸光度（吸收度）A
定义：A = lg
1 T
I0 = -lgT = lg It
光学光谱区 紫外光 来自原子和分子外层电子能级的跃迁
(10nm~10μm) 可见光 红外光 来自分子振动和转动能级的跃迁
波谱区 微波
来自分子转动能级及电子自旋能级跃迁
无线电波 来自原子核自旋能级的跃迁
长
(0.1cm~1000m)
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（二）原子光谱与分子光谱
1、原子光谱：气态原子或离子外层电子在不同能级间跃迁而产生 的光谱。包括：原子吸收、原子放射、原子荧光光谱等。