第二章 紫外-可见分光光度法
合集下载
2.紫外可见分光光度法
一均匀的、非散射的吸光物质溶液时，溶液的吸光
度与溶液浓度和厚度的乘积成正比。
21
（2）表达形式 （Ⅰ）
A = lg
I0 I
= abc
式中， A： 吸光度 , 反映了溶液对光的吸收程度，为
无因次量 ；
b：液层厚度(吸收光程长度)，单位为 cm ；
c：溶液的浓度，单位 g · L-１ ；
a：吸光系数，单位
答对了！
点此进入下一题
43
课堂练习
7.常用作光度计中获得单色光的组件是 （ ）
A.光栅(或棱镜)+反射镜 C.光栅(或棱镜)+稳压器 B.光栅(或棱镜)+狭缝
D.光栅(或棱镜)+准直镜
很遗憾，您答错了 很遗憾，您答错了 很遗憾，您答错了
答对了！
点此进入下一题
44
课堂练习
8. 某药物的摩尔吸光系数（）很大，则表 明（ ）
答对了！
点此进入下一题
39
课堂练习
3.常见紫外-可见发光光度计的波长范围为 （ ）
B. 400～760 nm
A. 200～400 nm C. 200～760 nm 很遗憾，您答错了 很遗憾，您答错了 很遗憾，您答错了
D. 400～1000 nm
答对了！
点此进入下一题
40
课堂练习
4. 在分光光度法中，运用朗伯－比尔定 律进行定量分析采用的入射光为（ ）
A.白光 C.可见光 B.单色光
D.紫外光
很遗憾，您答错了 很遗憾，您答错了 很遗憾，您答错了
答对了！
点此进入下一题
41
课堂练习
5. 符合朗伯-比尔定律的有色溶液稀释 时，其最大吸收峰的波长位置 （ ）
可见紫外外分光光度法详解
能复合成白光的两种颜色的光叫互
补色光。物质所显示的颜色是吸
收光的互补色。
分光光度分析法是以物质对光的选 择性吸收为基础的分析方法。
根据物 质所吸 收光的 波长范 围不同
可见分光光度法 紫外分光光度法 红外分光光度法
几乎所有的无 机离子和许多有机 化合物可以用分光 光度法进行测定。 如土壤中的氮、磷 以及植物灰、动物 体液中各种微量元 素的测定。
单光束分光光度计实现参 比的方法
用空白液校准完仪器后放入浸提液，测定 其吸光度，然后在制作标准曲线和测定样 品的时候，同时减去参比的吸光度； 例如：用空白液校完仪器后，测定参比的 吸光度为 0.006，而样品测定吸光度为 0.447 ，则带入标准曲线计算的实际吸光度为 0.441 ，这样就扣除了参比对测定结果的影 响。
二、分光光度计的类型
1.单光束
简单，价廉，适于在给定波长处测量吸光度或透光度， 一般不能作全波段光谱扫描，要求光源和检测器具有很高 的稳定性。
2.双光束
自动记录，快速全波段 扫描。可消除光源不稳定、 检测器灵敏度变化等因素的 影响，特别适合于结构分析。 仪器复杂，价格较高。
3.双波长
将不同波长的两束单色光(λ 1、λ 2) 快束交替通过同一
吸收曲线的讨论
（1）同一种物质对不同波长光的吸光度不 同。吸光度最大处对应的波长称为最大吸收波长 λmax （2）不同浓度的同一种物质，其吸收曲线 形状相似λmax不变。而对于不同物质，它们的 吸收曲线形状和λmax则不同。 （3）吸收曲线可以提供物质的结构信息，并作为物质定性分析的依据 之一。
吸收池而后到达检测器。产生交流信号。无需参比池。△=
1～2nm。两波长同时扫描即可获得导数光谱。A 原理来自光栅 和棱 镜分 光原 理
05仪器分析(高职)黄一石主编 第二章 紫外-可见分光光度法
选择性好; 灵敏度高：误差较小： 精密度和准确度较高;
测试溶液的浓度下限可达到10-5-10-6mol·L-1 ；相对 误差为2%~5%，某些精密分光光度计可 达1%~2%; 用途广泛，能检测多种物质等。
2 基本原理
物质的颜色与光有密切关系，例如蓝色硫酸铜 溶液放在钠光灯(黄光)下就呈黑色；如果将它放在暗处， 则什么颜光谱峰谷波长
选择要进行峰谷检测的图谱，单击
工具栏菜单上的按钮，弹出峰
谷检测精度设置窗口，如图4-1-16下图所示，输入检测精度（峰谷差值满足
条件），设置完毕，按确定按钮。系统将峰谷值标注在测量图谱上，并且用
列表的形式（峰谷检测数据）将峰谷值显示出来，并且峰谷检测精度将在表
4
2
5
1 3
1.入射狭缝 2.准直透镜 3.棱镜 4.聚焦棱镜 5.出射狭缝
紫外-可见分光光度计的基本构造
3.吸收池
用于盛装试液的装置。吸收材料必须能够透过所测 光谱范围的光。一般可见光区使用玻璃吸收池，紫外光 区使用石英吸收池。 规格有0.5、1.0、2.0、5.0cm 等。
在高精度的分析测定中（紫外区尤其重要）吸收池 要挑选配对，因为吸收池材料的本身吸光特性以及吸收 池的光程长度的精度等对分析结果都有影响。
• 单光束分光光度计 • 双光束分光光度计 • 双波长分光光度计
紫外可见分光光度计类型及特点
（１）单光束分光光度计 经单色器分光后的一束平行光，轮流通过参比溶液和样品溶
液，以进行吸光度的测定。 简单，价廉，适于在给定波长处测量吸光度或透光度，一般
不能作全波段光谱扫描，要求光源和检测器具有很高的稳定性。
适用范围 定量分析
特别适合必须在较宽 波长范围内获得复杂 吸收光谱曲线的分析
测试溶液的浓度下限可达到10-5-10-6mol·L-1 ；相对 误差为2%~5%，某些精密分光光度计可 达1%~2%; 用途广泛，能检测多种物质等。
2 基本原理
物质的颜色与光有密切关系，例如蓝色硫酸铜 溶液放在钠光灯(黄光)下就呈黑色；如果将它放在暗处， 则什么颜光谱峰谷波长
选择要进行峰谷检测的图谱，单击
工具栏菜单上的按钮，弹出峰
谷检测精度设置窗口，如图4-1-16下图所示，输入检测精度（峰谷差值满足
条件），设置完毕，按确定按钮。系统将峰谷值标注在测量图谱上，并且用
列表的形式（峰谷检测数据）将峰谷值显示出来，并且峰谷检测精度将在表
4
2
5
1 3
1.入射狭缝 2.准直透镜 3.棱镜 4.聚焦棱镜 5.出射狭缝
紫外-可见分光光度计的基本构造
3.吸收池
用于盛装试液的装置。吸收材料必须能够透过所测 光谱范围的光。一般可见光区使用玻璃吸收池，紫外光 区使用石英吸收池。 规格有0.5、1.0、2.0、5.0cm 等。
在高精度的分析测定中（紫外区尤其重要）吸收池 要挑选配对，因为吸收池材料的本身吸光特性以及吸收 池的光程长度的精度等对分析结果都有影响。
• 单光束分光光度计 • 双光束分光光度计 • 双波长分光光度计
紫外可见分光光度计类型及特点
（１）单光束分光光度计 经单色器分光后的一束平行光，轮流通过参比溶液和样品溶
液，以进行吸光度的测定。 简单，价廉，适于在给定波长处测量吸光度或透光度，一般
不能作全波段光谱扫描，要求光源和检测器具有很高的稳定性。
适用范围 定量分析
特别适合必须在较宽 波长范围内获得复杂 吸收光谱曲线的分析
紫外-可见分光光度法-N讲解
2.红移与蓝(紫)移 化合物结构及溶剂改变等，使吸收峰向长波长方向移动的现象 化合物结构及溶剂改变等，使吸收峰向短波长方向移动的现象
第一节 基本原理
一、紫外-可见吸收光谱与紫外-可见吸收光谱法 甲苯E h
二、紫外-可见吸收光谱的产生 吸收紫外-可见光产生分子能级跃迁
1. 有机化合物中的电子轨道及其跃迁 s键： s、s*轨道 p键： p、p*轨道
孤对电子：n轨道
σ~σ*跃迁 > n~σ*跃迁 >
σ*
π~π*跃迁 > n~π*物
En
含p键的有机物 共轭体系
π
含非键电子的不饱和有机物 杂原子 σ
第一节 基本原理
一、紫外-可见吸收光谱与紫外-可见吸收光谱法 E h
波长/nm 分区名称 波长/mm 分区名称
<0.005 g射线 0.8~2.5 近红外光
l=650nm =4.62×1014Hz E=3.06×10-19j=1.91eV
0.005~10 X射线 2.5~50
中红外光
10~200 真空紫外 50~1000 远红外光
200~400 近紫外光 1~300mm
微波
400~800 可见光 >300mm 无线电波
第一节 基本原理
一、紫外-可见吸收光谱与紫外-可见吸收光谱法
二、紫外-可见吸收光谱的产生 实现能量交换
1. 电磁波与电磁波的能量 c / l E h
2. 分子的能量
量子化
E 连续能 Ev Er Ee
E
n1
V3
V2
V1
n0
JJ12
第一节 基本原理
l、I0
l、I T I / I0 透光率
A lg T 吸光度
第一节 基本原理
一、紫外-可见吸收光谱与紫外-可见吸收光谱法 甲苯E h
二、紫外-可见吸收光谱的产生 吸收紫外-可见光产生分子能级跃迁
1. 有机化合物中的电子轨道及其跃迁 s键： s、s*轨道 p键： p、p*轨道
孤对电子：n轨道
σ~σ*跃迁 > n~σ*跃迁 >
σ*
π~π*跃迁 > n~π*物
En
含p键的有机物 共轭体系
π
含非键电子的不饱和有机物 杂原子 σ
第一节 基本原理
一、紫外-可见吸收光谱与紫外-可见吸收光谱法 E h
波长/nm 分区名称 波长/mm 分区名称
<0.005 g射线 0.8~2.5 近红外光
l=650nm =4.62×1014Hz E=3.06×10-19j=1.91eV
0.005~10 X射线 2.5~50
中红外光
10~200 真空紫外 50~1000 远红外光
200~400 近紫外光 1~300mm
微波
400~800 可见光 >300mm 无线电波
第一节 基本原理
一、紫外-可见吸收光谱与紫外-可见吸收光谱法
二、紫外-可见吸收光谱的产生 实现能量交换
1. 电磁波与电磁波的能量 c / l E h
2. 分子的能量
量子化
E 连续能 Ev Er Ee
E
n1
V3
V2
V1
n0
JJ12
第一节 基本原理
l、I0
l、I T I / I0 透光率
A lg T 吸光度
紫外可见分光光度法在食品检测中的应用
定，A-c曲线应为经过原点旳直线，但实际
工作中直线经常发生弯曲，这称为朗伯-比
尔定律旳偏离。
原因：
吸光物质浓度较高；非单色光引起；介质
不均匀引起；吸光物质不稳定引起。
摩尔吸收系数ε：
1mol/L浓度旳溶液，液层厚度为1cm时旳吸
收度。
强吸收：ε＞104；
中档强度吸收：102 ＜ ε ＜ 104；
度。（吸收池厚度为10.0mm)。
c.
4、紫外-可见分光光度计旳构成、类型和使用
（1）构成：光源、单色器、吸收池、检测器、
信号处理器、显示屏
可见光源：碘钨灯、钨灯：320-2500nm
紫外光源：氢灯、氘灯、汞灯：150-400nm
玻璃吸收池：仅用于可见光区
石英池：可用于紫外光区和可见光区
选择原则：
能完全溶解样品；
在所用旳波长范围内有很好旳透光性；
纯度为“光谱纯”或经检验其空白符合要求。
处理措施：
蒸馏水煮沸清除气泡；
乙醇清除醛类、苯等杂质；
环己烷、正己烷清除苯；
氯仿预防光和空气破坏；
乙醚清除过氧化物；
烃类吸附除杂
（3）参比溶液旳选择
1）. 溶剂参比：试样构成简朴、共存组份少（基体
注意事项：
粗酶液制备时根据目旳酶旳性质选择缓冲液、温度、
时间等条件；
酶和底物旳反应条件也要恰当；
一般以检测产物变化量居多。
二、紫外-可见分光光度法
在食品检测中旳应用
（一）、食品酶分析
1、-半乳糖苷酶（乳糖酶）
以ONPG（邻硝基苯β-D-半乳吡喃糖苷）为
底物测定-半乳糖苷酶活力。
工作中直线经常发生弯曲，这称为朗伯-比
尔定律旳偏离。
原因：
吸光物质浓度较高；非单色光引起；介质
不均匀引起；吸光物质不稳定引起。
摩尔吸收系数ε：
1mol/L浓度旳溶液，液层厚度为1cm时旳吸
收度。
强吸收：ε＞104；
中档强度吸收：102 ＜ ε ＜ 104；
度。（吸收池厚度为10.0mm)。
c.
4、紫外-可见分光光度计旳构成、类型和使用
（1）构成：光源、单色器、吸收池、检测器、
信号处理器、显示屏
可见光源：碘钨灯、钨灯：320-2500nm
紫外光源：氢灯、氘灯、汞灯：150-400nm
玻璃吸收池：仅用于可见光区
石英池：可用于紫外光区和可见光区
选择原则：
能完全溶解样品；
在所用旳波长范围内有很好旳透光性；
纯度为“光谱纯”或经检验其空白符合要求。
处理措施：
蒸馏水煮沸清除气泡；
乙醇清除醛类、苯等杂质；
环己烷、正己烷清除苯；
氯仿预防光和空气破坏；
乙醚清除过氧化物；
烃类吸附除杂
（3）参比溶液旳选择
1）. 溶剂参比：试样构成简朴、共存组份少（基体
注意事项：
粗酶液制备时根据目旳酶旳性质选择缓冲液、温度、
时间等条件；
酶和底物旳反应条件也要恰当；
一般以检测产物变化量居多。
二、紫外-可见分光光度法
在食品检测中旳应用
（一）、食品酶分析
1、-半乳糖苷酶（乳糖酶）
以ONPG（邻硝基苯β-D-半乳吡喃糖苷）为
底物测定-半乳糖苷酶活力。
《现代食品检测技术》 习题及参考答案
3700～3100cm-1，且此分子中含有一个 C=C 双键，因此在 1680～1620cm-1 也有一较弱的吸
收峰。
OH 红外光谱中有 2 个特征峰，而
O 中只含有一个 C=O 特征官
能团，因此反映在红外光谱中则在 1850～1600cm-1 有一强吸收峰，即
O 的红外光
谱只有一个特征吸收峰
11．化合物的分子式为 C3H6O2，红外光谱如 4－11 所示。解析该化合物的结构。 11．答案：①由于化合物的分子式 C3H6O2 符合通式 CnH2nO2，根据我们所学知识可初步判
7．答案
8．答案
9. 用原子吸收光谱法测定试样中的 Tl，使用丙烷—氧气火焰，其温度为 2800K，分析线为 377.6nm，它是由 6P1 电子跃迁至 7S1 产生的。试问火焰中 Tl 原子的激发态和基态数之比是 多少？
9.答案：
。
10．测定血浆中 Li 的浓度，将两份均为 0.500mL 血浆分别加入到 5.00mL 水中，然后向第
1．有机化合物分子中电子跃迁产生的吸收带有哪几种类型？各有什么特点？在分析上较有 实际应用的有哪几种类型？ 2．无机化合物分子中电子跃迁产生的吸收带有哪几种类型？何谓配位场跃迁？请举例加以 说明。 3．采用什么方法可以区别 n－π*和 π－π*跃迁类型？ 4．何谓朗伯－比耳定律(光吸收定律)?数学表达式及各物理量的意义如何？引起吸收定律偏 离的原因是什么? 5．试比较紫外可见分光光度计与原子吸收分光光度计的结构及各主要部件作用的异同点。
（4）H2C CH2 中的(a) υ (CH)、(d)τ (CH)，（3）SO2 γs（伸缩振动）
(c) W(CH)
红外非活性的有：(a) CH3－CH3 υ (CH) 4）H2C CH2 中的(b) υ (CH)
紫外可见分光光度法UltravioletVisible
A1 = 1bc1 A2 = 2bc2 A = 1bc1+ 2bc2
当物质中只有一种吸光组分，则上式简化 为：
A=bc
（3）定义2：若将I/I0称为透光度（亦称：透 射率），用T表示， T=I/I0 则 A= lgI0/I= - lgT= bc
2. 朗伯-比尔定律成立的条件及其偏离该定律 的因素 （1）成立的条件 (a) 适用于极稀的溶液(一般c<0.01molL-1)。 (b) 电磁波辐射和所讨论的吸光成分之间的 相互作用机制只是光被该成分吸收。 (c) 采用“单色光”。 (d) 吸收成分（分子或离子）的行为相互无 关，且不论其数量和种类如何。
iii) 分子络合物内部电荷转移 例如：在乙醇介质中，将醌与氢醌混 合，就可以得到美丽的醌氢醌暗绿色结晶， 它的吸收峰在可见光区。
特点：电荷转移吸收光谱的最大特点 是：吸收强度大，摩尔吸收系数一般超过 104L/ (mol cm)。
（3）两种吸收谱带的区别 这类光谱一般位于可见光区。 电荷迁移吸收带的谱带较宽，吸收强度 大，最大波长处的摩尔吸收系数max可大于 104 L cm-1mol-1。 与电荷迁移跃迁比较，配位场跃迁吸收 谱带的摩尔吸收系数小，一般max< 102L cm-1mol-1。
吸收峰红移，n→*跃迁所产生的吸收峰蓝移。
（3）除上述六种跃迁可产生紫外-可见吸收 谱带外，还有两种跃迁也可产生紫外-可见吸 收谱带，即电荷转移跃迁和配位场跃迁。
综上所述：发生在电磁光谱的紫外和可 见光区内的，由于电子的跃迁或转移而引起 的吸收光谱共有以上八种价电子跃迁类型。
3. 在有机物的紫外-可见谱解析中吸收带的分类 在有机物的紫外-可见谱解析中，通常将吸 收带分为以下四种类型。
而n→*、n→*和→*三种跃迁需要能
当物质中只有一种吸光组分，则上式简化 为：
A=bc
（3）定义2：若将I/I0称为透光度（亦称：透 射率），用T表示， T=I/I0 则 A= lgI0/I= - lgT= bc
2. 朗伯-比尔定律成立的条件及其偏离该定律 的因素 （1）成立的条件 (a) 适用于极稀的溶液(一般c<0.01molL-1)。 (b) 电磁波辐射和所讨论的吸光成分之间的 相互作用机制只是光被该成分吸收。 (c) 采用“单色光”。 (d) 吸收成分（分子或离子）的行为相互无 关，且不论其数量和种类如何。
iii) 分子络合物内部电荷转移 例如：在乙醇介质中，将醌与氢醌混 合，就可以得到美丽的醌氢醌暗绿色结晶， 它的吸收峰在可见光区。
特点：电荷转移吸收光谱的最大特点 是：吸收强度大，摩尔吸收系数一般超过 104L/ (mol cm)。
（3）两种吸收谱带的区别 这类光谱一般位于可见光区。 电荷迁移吸收带的谱带较宽，吸收强度 大，最大波长处的摩尔吸收系数max可大于 104 L cm-1mol-1。 与电荷迁移跃迁比较，配位场跃迁吸收 谱带的摩尔吸收系数小，一般max< 102L cm-1mol-1。
吸收峰红移，n→*跃迁所产生的吸收峰蓝移。
（3）除上述六种跃迁可产生紫外-可见吸收 谱带外，还有两种跃迁也可产生紫外-可见吸 收谱带，即电荷转移跃迁和配位场跃迁。
综上所述：发生在电磁光谱的紫外和可 见光区内的，由于电子的跃迁或转移而引起 的吸收光谱共有以上八种价电子跃迁类型。
3. 在有机物的紫外-可见谱解析中吸收带的分类 在有机物的紫外-可见谱解析中，通常将吸 收带分为以下四种类型。
而n→*、n→*和→*三种跃迁需要能
第二章紫外-可见分光光度法(Ultraviolet-Visible
=40~80nm时，显色反应对比度为中等； 80nm时，显色反应具有较高的对比度。
一般要求显色剂与有色化合物的对比度 在60nm以上。
2. 对比度在实际分析测定中的意义 对比度实质上表示了显色反应颜色变化 的程度；反映了过量显色剂对测定体系的影 响。 如果显色反应的对比度大，则过量试剂 对测定的影响较小；反之，对比度小，则试 剂对测定的影响就比较大。
2.2 分子吸收光谱概述 1．分子吸收光谱产生的本质 在分子中，除了原子的核能En，质心在 空间的平动能Et外，还有电子运动能Ee，原 子之间的相对振动能Ev，以及分子转动能Er 等。 分子的总能量可写为： E=En + Et + Ee+ Ev+ Er
由于En在一般化学实验条件下不发生变 化，分子的平动能Et又比较小，因此当分子 能级发生跃迁时，能量的改变为： E=Ee + Er +Ev
而n→*、n→*和→*三种跃迁需要能
量相对较小，吸收峰位于近紫外区甚至可见 区，对于紫外-可见分析具有实用意义。
n→*、→*跃迁区别：
n→*（，10~
100L/mol· cm）跃迁产生的 吸收峰强度低于→*（，104L/ mol· cm）；
随着溶剂极性的增加，→*跃迁所产生的
c的单位为g· L-1，b的单位为cm时，κ以a表示，称为吸 光系数，其单位为L· g-1· cm-1， A=abc。
c的单位为mol· L-1，b的单位为cm，κ用ε表示，称为摩尔 吸光系数，其单位为L· mol-1· cm-1， A=εbc。
摩尔吸光系数ε的讨论：
（1）吸收物质在一定波长和溶剂条件下的特征常数。 （2）不随浓度c和液层厚度b的改变而改变。 在温度和波长等条件一定时，ε仅与吸收物质本身的 性质有关，与待测物浓度无关；
一般要求显色剂与有色化合物的对比度 在60nm以上。
2. 对比度在实际分析测定中的意义 对比度实质上表示了显色反应颜色变化 的程度；反映了过量显色剂对测定体系的影 响。 如果显色反应的对比度大，则过量试剂 对测定的影响较小；反之，对比度小，则试 剂对测定的影响就比较大。
2.2 分子吸收光谱概述 1．分子吸收光谱产生的本质 在分子中，除了原子的核能En，质心在 空间的平动能Et外，还有电子运动能Ee，原 子之间的相对振动能Ev，以及分子转动能Er 等。 分子的总能量可写为： E=En + Et + Ee+ Ev+ Er
由于En在一般化学实验条件下不发生变 化，分子的平动能Et又比较小，因此当分子 能级发生跃迁时，能量的改变为： E=Ee + Er +Ev
而n→*、n→*和→*三种跃迁需要能
量相对较小，吸收峰位于近紫外区甚至可见 区，对于紫外-可见分析具有实用意义。
n→*、→*跃迁区别：
n→*（，10~
100L/mol· cm）跃迁产生的 吸收峰强度低于→*（，104L/ mol· cm）；
随着溶剂极性的增加，→*跃迁所产生的
c的单位为g· L-1，b的单位为cm时，κ以a表示，称为吸 光系数，其单位为L· g-1· cm-1， A=abc。
c的单位为mol· L-1，b的单位为cm，κ用ε表示，称为摩尔 吸光系数，其单位为L· mol-1· cm-1， A=εbc。
摩尔吸光系数ε的讨论：
（1）吸收物质在一定波长和溶剂条件下的特征常数。 （2）不随浓度c和液层厚度b的改变而改变。 在温度和波长等条件一定时，ε仅与吸收物质本身的 性质有关，与待测物浓度无关；
仪器分析-紫外可见光光谱分析
1,3,5-己三烯
正己烷
258
n=4
1,3,5,7-辛四烯
环己烷
304
不共轭双键不发生红移。
C=O双键同C=C双键的共轭作用使n→*和→*跃迁的吸收峰都发生红移。
3）溶剂效应
01
02
03
04
05
极性溶剂使π-π*跃迁发生红移。
pH值
Note: 测UV-Vis应注明溶剂
pH增大，苯酚π-π*吸收带发生红移。
1
2
特点：灵敏度高，实际工作中常用。
1
常将M与某L（显色剂）生成具有电荷迁移的配合物，然后进行含量测定。
2
－* 跃迁 配体具有双键的金属络合物
3
2.3光的吸收定律
郎伯-比尔（Lambert-Beer ）定律 入射光强度 吸光强度 反光强度 透光强度 ＋ IS 散射光强度 均匀溶液，散射光小，可忽略
由于n—π共轭参与，使分子整体共轭效应增强。
取代基 苯环或烯烃（吸电子基）上的H被各种取代基取代，多发生红移。 空间异构
蓝移（紫移）：使化合物的吸收波长向短波方向移动效应。 影响蓝移因素： 1）溶剂效应 极性溶剂使n-π*跃迁发生蓝移 2）pH值 pH值减小，苯胺的π-π*吸收带蓝移n—π共轭参与少，使分子整体π共轭效应减少。
分子转动－转动能级(rotation)
分子整体能级 E=Ee+Ev+Er
01
03
02
04
05
分子从基态能级跃迁到激发态能级
当有一频率v , 如果辐射能量hv恰好等于该分子较高能级与较低能级的能量差时，即有：
激发态
基态
ΔE电=1-20eV ΔE振=0.05-1eV ΔE转 在分子能级跃迁所产生的能量变化，电子跃迁能量变化最大，它对应电磁辐射能量主要在区紫外—可见区。
正己烷
258
n=4
1,3,5,7-辛四烯
环己烷
304
不共轭双键不发生红移。
C=O双键同C=C双键的共轭作用使n→*和→*跃迁的吸收峰都发生红移。
3）溶剂效应
01
02
03
04
05
极性溶剂使π-π*跃迁发生红移。
pH值
Note: 测UV-Vis应注明溶剂
pH增大，苯酚π-π*吸收带发生红移。
1
2
特点：灵敏度高，实际工作中常用。
1
常将M与某L（显色剂）生成具有电荷迁移的配合物，然后进行含量测定。
2
－* 跃迁 配体具有双键的金属络合物
3
2.3光的吸收定律
郎伯-比尔（Lambert-Beer ）定律 入射光强度 吸光强度 反光强度 透光强度 ＋ IS 散射光强度 均匀溶液，散射光小，可忽略
由于n—π共轭参与，使分子整体共轭效应增强。
取代基 苯环或烯烃（吸电子基）上的H被各种取代基取代，多发生红移。 空间异构
蓝移（紫移）：使化合物的吸收波长向短波方向移动效应。 影响蓝移因素： 1）溶剂效应 极性溶剂使n-π*跃迁发生蓝移 2）pH值 pH值减小，苯胺的π-π*吸收带蓝移n—π共轭参与少，使分子整体π共轭效应减少。
分子转动－转动能级(rotation)
分子整体能级 E=Ee+Ev+Er
01
03
02
04
05
分子从基态能级跃迁到激发态能级
当有一频率v , 如果辐射能量hv恰好等于该分子较高能级与较低能级的能量差时，即有：
激发态
基态
ΔE电=1-20eV ΔE振=0.05-1eV ΔE转 在分子能级跃迁所产生的能量变化，电子跃迁能量变化最大，它对应电磁辐射能量主要在区紫外—可见区。
仪器分析(高职)黄一石主编 第二章 紫外-可见分光光度法
意：设置波长最小值不得小于170nm,波长 最大不得大于1100nn0、光度范围、取样 间隔（一般设为lnm）、扫描速度（一般 设为中速）、参比测量次数、扫描方式、 保存方式、文件名称、样品名称等等。
UV-1081紫外-可见分光光度计的使用
c, 样品的检测
1、单击工具栏菜单上的 ， 开始进行测量，提示请将参比拉 入光路，将参比液放入样品池内，
1-进口狭缝；2-切光器；3-参比池；4-检测器；5-记录仪；6-试样池；7-出口狭缝
紫外可见分光光度计类型及特点 （3）双波长分光光度计
由同一光源发出的光被分成两束，分别经过两个单色器，得
到两束不同波长（1和2）的单色光；通过折波器以一定的频率 交替通过同一样品池，然后由检测器交替接收信号，最后由显示 器显示出两个波长处的吸光度差值ΔA。 无需参比池。△A就是扣除了背景吸收的吸光度。
物质对光的选择性吸收
我们人眼看到的多彩世界是由于不同的物质能吸收不同 颜色的光，不能被吸收的光则被反射后被人眼睛所感知 的； 由于物质对光的吸收是选择性的，利用不同检测物质对 某波长的光的吸收特性来了解物质浓度等特性，这就是 光谱法的基础； 通过测定被测物质对不同波长的光的吸收强度（吸光度 ），以波长为横坐标，吸光度为纵坐标作图，得出该物 质在测定波长范围的吸收曲线。如图2-1； 在吸收曲线中，通常选用最大吸收波长λmax进行物质含 量的测定。
KMnO4溶液的光吸收曲线
①高锰酸钾溶液对不同波长的光的吸 收程度是不同的，对波长为525nm的 绿光吸收最多，在吸收曲线上有一高峰 (称为吸收峰)。光吸收程度最大处的波 长称为最大吸收波长(常以λmax表示)。 在进行光度测定时，通常取在λmax的波 长处来测量，因为这时可得到最大的灵 敏度。 ②不同浓度的高锰酸钾溶液，其吸收 曲线的形状相似，最大吸收波长也一样。 所不同的是吸收峰峰高随浓度的增加而 增高。 ③不同物质的吸收曲线，其形状和最 大吸收波长都各不相同。因此，可利用 吸收曲线来作为物质定性分析的依据。
UV-1081紫外-可见分光光度计的使用
c, 样品的检测
1、单击工具栏菜单上的 ， 开始进行测量，提示请将参比拉 入光路，将参比液放入样品池内，
1-进口狭缝；2-切光器；3-参比池；4-检测器；5-记录仪；6-试样池；7-出口狭缝
紫外可见分光光度计类型及特点 （3）双波长分光光度计
由同一光源发出的光被分成两束，分别经过两个单色器，得
到两束不同波长（1和2）的单色光；通过折波器以一定的频率 交替通过同一样品池，然后由检测器交替接收信号，最后由显示 器显示出两个波长处的吸光度差值ΔA。 无需参比池。△A就是扣除了背景吸收的吸光度。
物质对光的选择性吸收
我们人眼看到的多彩世界是由于不同的物质能吸收不同 颜色的光，不能被吸收的光则被反射后被人眼睛所感知 的； 由于物质对光的吸收是选择性的，利用不同检测物质对 某波长的光的吸收特性来了解物质浓度等特性，这就是 光谱法的基础； 通过测定被测物质对不同波长的光的吸收强度（吸光度 ），以波长为横坐标，吸光度为纵坐标作图，得出该物 质在测定波长范围的吸收曲线。如图2-1； 在吸收曲线中，通常选用最大吸收波长λmax进行物质含 量的测定。
KMnO4溶液的光吸收曲线
①高锰酸钾溶液对不同波长的光的吸 收程度是不同的，对波长为525nm的 绿光吸收最多，在吸收曲线上有一高峰 (称为吸收峰)。光吸收程度最大处的波 长称为最大吸收波长(常以λmax表示)。 在进行光度测定时，通常取在λmax的波 长处来测量，因为这时可得到最大的灵 敏度。 ②不同浓度的高锰酸钾溶液，其吸收 曲线的形状相似，最大吸收波长也一样。 所不同的是吸收峰峰高随浓度的增加而 增高。 ③不同物质的吸收曲线，其形状和最 大吸收波长都各不相同。因此，可利用 吸收曲线来作为物质定性分析的依据。
第二章 紫外-可见分光光度法-2
（3）温度的影响 在分光光度法测定中，通常都选用室温 显色反应。当温度对显色反应速度可能有较 大的影响时，需要考虑温度的影响。 合适的温度可用单因素实验来确定。
（4）显色时间 这里包括两种时间：一种是由于显色反 应速度不同，达到反应完全所需的时间；另 一种是有色化合物维持稳定的时间。 这两种时间均可用单因素实验来考察。
c. 快速扫描分光光度计陆续问世 利用光分析可以跟踪化学反应历程，一 般分光光度计只适于历程为20~30 min以上的 反应，要研究速度较快的反应，就需要设计 出快速扫描分光光度计，如：多道分光光度 计（采用：多道光子检测器，整个光谱扫描 时间不到1 s）。
4. 仪器的最新进展 (1) 仪器的自动化程度大大提高；
精确求取摩尔吸收系数的方法是：在 不同带通宽度时测定表观摩尔吸收系数， 绘制表观摩尔吸收系数对带通宽度的曲线 关系图，将曲线外推到带通宽度为零处， 这时相应的摩尔吸收系构造、类型及 发展趋势 1. 构造 通常由以下5个部分组成— （1） 一个或多个辐射源； （2）波长选择器； （3）试样容器 (吸收池) ； （4）辐射换能器； （5）信号处理器和读出装置。
对吸收池的要求：主要是能透过所研究的 光谱区辐射线。
吸收池的两个光学面必须平整光洁，使用 时不能用手触摸。
按材料可分为：玻璃吸收池和石英吸收池 两种。
吸收池有多种尺寸和不同结构，吸收池 的光径可在0.1 cm~10 cm之间变化，其中以 1 cm光径吸收池最为常用，根据使用要求 选用。 在用于高浓度或低浓度测定时，可相 应地采用光径较小或较大的吸收池。
(3) 蓝移 由于取代基或溶剂极性的影响，使吸收 谱带的最大吸收波长向短波方向移动的现象 称为短移、紫移或蓝移。
紫外可见光分光光度法
紫外-可见分光光度法是在190～800nm波长范围内测定物质的吸光度，用于鉴别、杂质检查和定量测定的方法。
当光穿过被测物质溶液时，物质对光的吸收程度随光的波长不同而变化。
因此，通过测定物质在不同波长处的吸光度，并绘制其吸光度与波长的关系图即得被测物质的吸收光谱。
从吸收光谱中，可以确定最大吸收波长λmax和最小吸收波长λmin。
物质的吸收光谱具有与其结构相关的特征性。
因此，可以通过特定波长范围内样品的光谱与对照光谱或对照品光谱的比较，或通过确定最大吸收波长，或通过测量两个特定波长处的吸收比值而鉴别物质。
用于定量时，在最大吸收波长处测量一定浓度样品溶液的吸光度，并与一定浓度的对照溶液的吸光度进行比较或采用吸收系数法求算出样品溶液的浓度。
第二章_紫外-可见分光光度法(2)教材
5.光导纤维探头式分光光度计
镀铝反射镜
§4. 分析条件的选择
一、仪器测量条件的选择
1. 的选择
A
选择原则：最大吸收原则
A
A'
A' A
max
选max
2.狭缝的选择
狭缝↑→光单色性↓→灵敏度↓
原则：以减小狭缝宽度时，试样的吸光度不再增加为准
狭缝宽度 1 半峰宽 10
A：0.15~1.00 T: 10%~70%
调节l
改变c
二、反应条件的选择
〈一〉显色反应
1.定义
使待测物ε增大的反应（包括络合反应和氧化还原反应等等）
M + nR
MRn
显色剂
P34 （表3.3）
2.对显色反应的要求
（1）生成物的要大 （2）R的选择性要好 （3）生成物组成恒定 （4）生成物稳定性好 （5）显色条件易于控制
k
2
(
A
A 2
A
B 2
)
k
1
(
A
A 1
A
B 1
)
由于
k
2
A
B 2
k
1A
B 1
A
k
2
A
A 2
k
1
A
A 1
k 2A2lCA
k1A1lCA
(k
2
A 2
k
1
A 1
)lCA
<四>示差分光光度法
示差分光光度法
高吸光度示差法 低吸光度示差法 （高含量组分） （低含量组分）
第二章-紫外-可见分光光度法-答案
第二章 紫外－可见分光光度法一、选择题1 物质的紫外 – 可见吸收光谱的产生是由于 ( B )A. 原子核内层电子的跃迁B. 原子核外层电子的跃迁C. 分子的振动D. 分子的转动2 紫外–可见吸收光谱主要决定于 ( C )A. 原子核外层电子能级间的跃迁B. 分子的振动、转动能级的跃迁C. 分子的电子结构D. 原子的电子结构3 分子运动包括有电子相对原子核的运动（E 电子）、核间相对位移的振动（E 振动）和转动（E 转动）这三种运动的能量大小顺序为 （ A ）A. E 电子>E 振动>E 转动B. E 电子>E 转动>E 振动C. E 转动>E 电子>E 振动D. E 振动>E 转动>E 电子4 符合朗伯-比尔定律的一有色溶液，当有色物质的浓度增加时，最大吸收波长和吸光度分别是 ( C )A. 增加、不变B. 减少、不变C. 不变、增加D. 不变、减少5 吸光度与透射比的关系是 ( B ) A. T A 1=B. TA 1lg = C. A = lg T D. A T 1lg = 6 一有色溶液符合比尔定律，当浓度为c 时，透射比为T 0，若浓度增大一倍时，透光率的对数为 ( D )A. 2T OB. 021TC. 0lg 21T D. 2lg T 07 相同质量的Fe 3+和Cd 2+ 各用一种显色剂在相同体积溶液中显色，用分光光度法测定，前者用2cm 比色皿，后者用1cm 比色皿，测得的吸光度值相同，则两者配合物的摩尔吸光系数为 ( C )已知：A r(Fe) = 55.85，A r(Cd) =112.4A. Cd Fe 2εε≈B. e d F C 2εε≈C. e d F C 4εε≈D. Cd Fe 4εε≈8 用实验方法测定某金属配合物的摩尔吸收系数ε，测定值的大小决定于 ( C )A. 入射光强度B. 比色皿厚度C. 配合物的稳定性D. 配合物的浓度9 以下说法正确的是 ( A )A. 吸光度A 随浓度增大而增大B. 摩尔吸光系数ε随浓度增大而增大C. 透光率T 随浓度增大而增大D. 透光率T 随比色皿加厚而增大10 下列表述中的错误是 ( A )A. 比色法又称分光光度法B. 透射光与吸收光互为补色光，黄色和蓝色互为补色光C. 公式bc II A ε==0lg 中，ε称为摩尔吸光系数，其数值愈大，反应愈灵敏 D. 吸收峰随浓度增加而增大，但最大吸收波长不变11 吸光光度分析中比较适宜的吸光度范围是 ( C )A. 0.1～0.5B. 0.1～1.2C. 0.2～0.8D. 0.2～1.512 若显色剂无色，而被测溶液中存在其它有色离子干扰，在分光光度法分析中，应采用的参比溶液是 ( D )A. 蒸馏水B. 显色剂C. 试剂空白溶液D. 不加显色剂的被测溶液13 采用差示吸光光度法测定高含量组分时，选用的参比溶液的浓度c s 与待测溶液浓度c x 的关系是 ( D )A. c s =0B. c s = c xC. c s > c xD. c s 稍低于c x14 桑德尔灵敏度S 与摩尔吸光系数ε的关系是 ( A ) A. εMS = B. 610⨯=εM S C. ε610⨯=M S D. M S ε= 15下列因素对朗伯-比尔定律不产生偏差的是 ( A )A. 改变吸收光程长度B. 溶质的离解作用C. 溶液的折射指数增加D. 杂散光进入检测器二、填空题1吸光光度法进行定量分析的依据是__朗伯-比耳定律，用公式表示为___A= εbc，式中各项符号各表示：A为吸光度，b为吸收介质厚度，ε为摩尔吸光系数，c 为吸光物质的浓度。
第二章 紫外-可见分光光度法
1、光源
作用：供给符合要求的入射光。 （1）可见光光源 常见的可见光光源有：钨丝灯和卤钨灯。 （2）紫外光光源 常见的紫外光光源有：氢灯和氘灯。 •另外，为了使光源发出的光在测量时稳定，光 源的供电一般都要用稳压电源，即加有一个稳 压器。
2、单色器
作用：把光源发出的连续光谱分解成单色光，并 能准确方便地“取出”所需要的某一波长的光， 它是分光光度计的心脏部分。 组成：单色器一般由狭缝、色散元件（棱镜和光 栅）、透镜系统组成。 （1）棱镜单色器 •玻璃棱镜：可吸收紫外光，只能用于可见光区域。 •石英棱镜：用于紫外、可见和近红外三个光区域。 （2）光栅单色器 •可用于紫外、可见及红外光区域，目前生产的紫外可见分光光度计大多采用光栅作为色散元件。
•可见分光光度计：使用波长范围是400～780nm， 只能用于测量有色溶液的吸光度 •紫外-可见分光光度计：使用波长范围是200～ 1000nm，可测量在紫外、可见、近红外有吸收 的物质的吸光度。
四、分光光度计的维护 1、仪器对工作环境的要求
•稳固、温度15～28℃、干燥、无腐蚀性气体、 光线不宜过强
•可见分光光度计：使用波长范围是400～780nm， 只能用于测量有色溶液的吸光度 •紫外-可见分光光度计：使用波长范围是200～ 1000nm，可测量在紫外、可见、近红外有吸收 的物质的吸光度。
2、紫外-可见分光光度计——双光束
•/vlabcq/flash/分光光度计/分光光度 计.html
二、紫外-可见分光光度计的类型及特点 1、按使用的波长范围分
•可见分光光度计：使用波长范围是400～780nm， 只能用于测量有色溶液的吸光度 •紫外-可见分光光度计：使用波长范围是200～ 1000nm，可测量在紫外、可见、近红外有吸收 的物质的吸光度。
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
如果某分子吸收了光辐射的能量，其外层
电子可从较低能级跃迁至较高能级，但由于分
子内部运动的能级变化较复杂，所以分子吸收
光谱相对也较复杂。 在分子内部除了电 子运动外，还存在核间 的相对运动，即核的振 动和分子绕着重心的转 动。如图所示：
A、B表示不同能量的电
子能级；在每.频率 单位时间内通过传播方向上某一点的波峰或波 谷的数目。即单位时间内电磁场振动的次数，称 为频率，其值等于T的倒数，单位为Hz。
3.波长 相邻两个波峰或波谷间的直线距离。不同电磁 波谱区可采用不同的单位。用cm、m和nm表示。 4.波数 波长的倒数，即每cm长度内含有波长的数目， 单位cm-1。
第二章 紫外-可见分光光度法
紫外-可见分光光度法属于分子吸收光谱法，
主要产生于价电子在电子能级间的跃迁，广泛用
于无机和有机物的定性和定量测定。 该方法灵敏度高，选择性好，仪器设备价格适 中。在分析化学领域中是一种较受欢迎的方法。 在介绍分子吸收光谱法之前，先了解一下电磁 辐射的性质。 §2-1 电磁辐射的性质
区。而分子的总能量 E =E电+E振+E转。
在电子能级发生变化时，往往不可避免地 伴随着分子的振动和转动能级的变化。因此分 子光谱通常比原子光谱复杂。
由分子光谱可知:
• 如果用红外光去激发分子，则不足以引起电
子能级的跃迁，而只能引起分子的振动和转动
能级的跃迁；各种物质的分子对红外光的吸收
与其分子结构密切相关，因此红外吸收光谱可
边积分，得到：
I0 1 m ln ai ni It s i 1
根据前述的吸光度A=lgI0/It定义，可得到:
5.传播速度c
c=· 单位：cm/s 二.微粒性 光的微粒性特征为：光由光子组成，而光子 具有能量，其能量与波长之间的关系为： E=h· =hc/ h—普朗克常数 6.626×10-34J· s 由上式可知，不同波长的光具有不同的能量， 波长愈长，光的能量愈低；反之，则愈高。
§2-2 分子光谱概述
若干个振动能级；在同一 电子能级和同一振动能级 中，因转动能量不同而分 为若干个转动能级。 若用E电、E振、E转分别表示三个能级， 则三者的关系为：E电＞E振＞E转。
E电约为1~20ev，E振在0.05~1ev之间，E转一
般小于0.05ev，由此可算出相应的波长分别为：
E电60~1250nm，E振、E转50m~1.25cm。 所以前者的吸收光谱基本位于紫外或可见 光区内；后者的吸收光谱则属于红外和远红外
Lamber和Beer分别于1760年和1852年研究了吸 光度与液层厚度、溶液浓度之间的定量关系。 Lamber定律指出，当用一定波长的单色光照
射某一固定浓度的溶液时，其吸光度与光透过的
液层厚度成正比。数学表达式为：A=k· b
式中k为比例常数，b为液层厚度。
Beer定律指出，当用一定波长的单色光照射 厚度一定的均匀溶液时，其吸光度与溶液的浓 度成正比。数学表达式为：A=k· c 式中k为比 例常数，c为溶液浓度。
如果进一步在吸收介质里含有m种吸光质点， 且它们之间没有相互作用，设ai为第i种吸光质 点对特定光子的吸收面积，dni为ds中第i种吸光 质点的数目，则：
ds = ai dni
i 1
m
dIX ds 1 m 代入上式，得到: IX = s s ai dni i 1
当光束通过厚度为b的吸收层时，对上式两
电磁辐射包括无线电波、微波、红外、紫外
及X射线和射线等形式。其在真空中的传播速度
等于光速： 一. 波动性 光的波动性可用以下的波动性参数来描述。 1.周期T 相邻两个波峰或波谷通过空间某一固定点所 需要的时间间隔称为周期。单位为s。 c=· =31010 cm/s 由光学知识可知，电磁辐射具有波微两重性。
应用于分子结构的研究。
• 物质对不同波长的光具有不同的吸收能力， 物质也只能选择性地吸收那些能量相当于该分子 内部三种能量总合(E电+E振+E转)的辐射光。
由于每种物质分子内部结构的不同，它们的能级 千差万别，如此就决定了它们对不同波长光线的 选择性吸收。 §2-3 Lamber-Beer定律 一.吸光度和透光度 当一束平行光通过均匀的液体 时，光的一部分被吸收，一部分
透过溶液，一部分被器皿反射。
设入射光强度为I0，吸收光强度为Ia，透射光强 度为It，反射光强度为Ir，则I0=Ia+It+Ir。
在分析时，一般在仪器中放两个相同材料和
厚度的器皿分别盛装待测液和参比液，使强度
为I0的单色光分别通过两器皿，然后再测量透
射光强度，如此可抵消反射光的影响。
什么叫透光度？即透射光的强度(It)与入射光 的强度(I0)之比称为透光度或透射比。用T表示： T= It/I0
不难理解，溶液的透光度，它对光的吸收；
反之，则吸收。
一般用吸光度A来表示物质对光的吸收程度。其
定义为：
A=lg(1/T)=lg(I0/It)
实际应用中，T以百分率表示。 二. Lamber-Beer定律 该定律是光吸收基本定律，也是分光光度 分析法的依据和基础。 Lamber-Beer定律指出，当入射光波长一定 时，溶液的吸光度A是待测物质浓度c和液层厚 度b的函数。
如图所示，假设有一束强度为I0的单色平行
光，垂直通过一横面积为s的均匀介质。 当光强度为Ix的单色光通过
吸收层(db)后，光强度减弱
了dIx，则厚度为db的吸收
层对光的吸收率为-dIx/Ix，
另一方面，由于db为无限小，所以截面积上所有 吸光质点所占的面积之和(ds)与横截面积(s)之 比(ds/s)可视为该截面积上光子被吸收的几率， 即：-dIx/Ix=ds/s
当溶液浓度(c)和液层厚度(b)均可变时，它
们都会影响吸光度(A)的数值。合并L和B两式，
即得到L-B定律： A=kbc
• L-B定律的推导：据量子化理论，光是由光子 组成，其能量 E=h。 吸收过程就是光子被吸光质点(分子或离子) 它们俘获光子的几率与其面积有关。
所俘获，结果使吸光质点能量增加而处于激发态；