仪器分析课件 第3章 紫外分光光度法

检流计、数字显示、微机进行仪器自动控制
和结果处理
记录装置
二、分光光度计的类型
（一）单光束分光光度计
光源 单色器
参比 样品
检测器
显示器
• 只有一条光路，通过变换参比池和样品池的位 置，使它们分别置于光路来进行测定
国产751型、752型、721型、722型、UV-1100 型、英国SP-500型
E2a ca E2b
(3) 图计算法----两组分吸收光谱完全重叠--混合样品测定 (3)图中，a,b 吸收光谱双向重迭，互相干扰，在最大波长处互相
吸收。处理方法如下：
解线性方程组 过程：
（三）示差分光光度法（示差法）
普通分光光度法一般只适于测定微量组分，当待测组分含量 较高时，将产生较大的误差。需采用示差法。
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
单色器
吸收池
检测器 信号处理及显示
信号处理 显示器
单色器
分光光度计外观
吸收池 检测器
光源
721型可见分光光度计
一、主要部件
1. 光源 在整个紫外光区或可见光谱区可以发射连续光
浓度C及液层厚度L的乘积成正比。
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 &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)
单波长分光光度计
1) 单光束分光光度计
缺点
测量结果易受光源波动性 的影响，误差较大
（二（）双二光）束分双光光光度计束分光光度计
光源
光源
同步旋转
M镜1
R
T
M0
M3
PM
单色器 M2
M4
S
单色器 斩光器
参比 样品
检测器
显示器
双光束分光光度计
可自动扫描吸收光谱； 自动消除光源强度变化带来的误差
单波长双光束分光光度计
②准光装置：透镜或 返射镜使入射光成为 平行光束； ③色散元件：将复合 光分解成单色光; 棱镜或光栅
单色器：将光源发出的连续光谱分解为单色光的 装置。
棱镜：依据不同波长光通过棱镜时折射率不同
白光
入射狭缝 准直透 镜
棱 镜
800
λ1
600
500
λ2
聚焦透 出射狭缝 镜
400
光栅：在镀铝的玻璃表面刻有数量很大的等宽度
1. 溶剂参比液 当试液、试剂、显色剂均无色时，用溶剂(通常 是蒸馏水)作参比液；
2. 试样参比液 如果试样中的其他组分也有吸收， 但不与显色剂 反应，则当显色剂无吸收时，可用试样溶液作参比溶液。
3. 试剂参比液 如果显色剂或其他试剂略有吸收，可用不含待测 组分的试剂溶液作参比溶液。
4. 平行操作参比液 用不含待测组分的溶液，在相同条件下与待 测试样同时进行处理，此为平行操作参比溶液。
第五节 定性与定量分析
紫外-可见分光光度法主要用于有机物分析。 定性分析：比较吸收光谱特征可以对纯物质进行鉴定及杂质检查； 定量分析：利用光吸收定律进行分析
一、 定性分析 1、对比吸收光谱的一致性 将实验所得未知物的谱图与标准的对照，主要对比λmax， εmax 以及峰数目是否一致
2、用经验公式计算λmax，与实验结果对照
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：
A=k1 ×L A=k1 ×C
朗伯-比尔定律:
A=k C L 液层
厚度
吸光 系数
浓度
一束平行单色光通过一均匀、非散射的吸光物质溶液时，在入射
光的波长、强度以及溶液温度等保持不变时，该溶液的吸光度A与其
物浓度保持恒定，测量被测物与内标物的信号比，以此信号比 相对于被测物浓度制成标准曲线或求得回归方程。
③ 标准加入法 取几份相同的样品加入不同量的被测物标准后，进行分析，
将测得的信号相对于加入被测物的浓度作图，将此直线外推至 横坐标，则可直接读出未知样品中被测物的浓度。
紫外可见分光光度计的定量分析
分光光度法被广泛的应用在各个领域，环境、医药、石油等测 定无机、有机微量成份。由于操作简单，仪器廉价，一般说是 常用的首选方法。
计算含量。
2、标准对照法
以该物质吸收光谱图中max为入射光，配制一个与被测溶液浓
度相近的标准溶液cS，测其AS，再将样品溶液推入光路，测其AX，
则试样溶液的浓度cX为：
cx

Ax As
cs
c原样 cx 稀释倍数
3、吸光系数法： 根据朗-比定律，从已知的吸光系数K和液层厚度L，根据测得 的吸光度值，求出溶液浓度和含量。
谱，具有足够的辐射强度、较好的稳定性、较长 的使用寿命。
可见光区：钨灯和卤钨灯 作为光源，其辐射波长范围 在320～2500 nm。
紫外区：氢、氘灯。发射 185～400 nm的连续光谱。
氘灯—紫外
卤钨灯--可见
氙灯
氢灯
钨灯
2. 单色器
将光源发射的复合光分解成单色光并可从中选出一任 意波长单色光的光学系统。 ①入射狭缝：光源的光由此进入单色器；
双波长分光光度计
1 2
双波长分光光度计 结构特点
两个 单色器
不需要 参比溶液
第四节 分析条件的选择
一、 测量条件的选择 1.吸光度的范围： T ∈ 20%~65%，A∈0.2～0.7之间
2.测定波长的选择： 吸收最大的波长为入射光，干扰最小 二、参比溶液（空白溶液）的选择
用于调节100%T，若选择不适当，对测量读数的影响较大。 主要是消除溶液中其他组分对光的吸收等带来的影响。
吸收池(比色皿) 吸收池通常有0.5cm、1cm、2cm、3cm和5cm宽
4. 检测系统
利用光电效应将透过吸收池的光信号变 成电信号，常用的有光电池、光电管、 光电倍增管或光二极管阵列。
光电管
5. 结果显示记录系统
常用的信号显示装置有直 读检流计，电位调节指零装置， 以及自动记录和数字显示装置 等。
第三章 紫外-可见分光光度法
第一节 概述
一、紫外-可见光谱
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
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0.1 cm 100cm 1 cm 103 m
紫 外--可见 光在电磁波谱中的位置
二、物质对光的选择性吸收
(2) 图计算法---两组分吸收光谱部分重叠
①a、b两组分(1的) 吸收光谱部分重叠，此时λ1处按单组分测定a
组分浓度，b组分此处无干扰。 ②在λ2处测得混合溶液的总吸光度A2a+b,根据加和性计算cb，假 设液层厚度为1cm,则：
A2a+b=A2a+A2b=E2a ·ca+ E2b ·cb
cb

A2a b
单色器 光源
光束分裂器
比值
显示
吸收池
检测器
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。
单波长双光束分光光度计光路
（三）双波长分光光度计
• 一个光源，两个单色器，一个吸收池
光源
单色器Ⅰ 单色器Ⅱ
1 斩 光
2 器
吸收池
检测器
用两种不同波长的单色光束交替照射到样品溶液 上，不需使用参比溶液，测得的是样品在两种波 长下的吸光度之差
2、百分吸光系数 / 比吸光系数 ：
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
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
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。
此法适于非经常性的分析工作，准确度不如标准曲线法。
（二）多组分的定量分析法 在含有多种组分的溶液中，如果要测定多个组分，可以根据情 况的不同，采用不同的方法来进行测定。
测量依据——吸光度的加和性：
(1)
(2)
(3)
(1)图计算法----两组分吸收光谱不重叠（互不干扰）
a 图中，a,b 组份最大吸收波长λmax不重迭，相 互不干扰，可以按两个单一组份处理。
三、紫外-可见分光光度法特点
基于物质吸收紫外或可见光（200～800 nm)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） 。 （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。
原理:根据朗伯-比尔定律，选择合适λ测A，求出浓度。
（一）单组分的定量分析 1、标准曲线（工作曲线）法： 配制一系列不同浓度的标准溶液，在同一条件下分别测定吸光度，
然后以吸光度A为纵坐标，浓度C为横坐标绘制A-C关系曲线。 ●符合朗-伯定律，则得到一条通过原点的直线。 ●根据测得样品吸光度，从标准曲线中求得样品溶液浓度，最后