紫外可见吸收光谱法基本原理和解析

2020/5/24
3
UV-Vis吸收光谱与电子结构密切
相关，物质的分子对200 780 nm
的入射光进行选择性吸收，由于 价电子能级跃迁而产生的带状光 谱。
2020/5/24
4
3.方法特点 ①灵敏度高：可测定10-6 ~ 10-7g.mL-1的物质 ②准确度高：RE%一般在1~ 5%。 ③分析速度快：方法简单、仪器设备小型，
2020/5/24
16
(3)摩尔吸光系数物理意义 ε在数值上等于浓度为1 mol/L、液层厚度为
1cm时该溶液在某一波长下的吸光度。
(4)吸光系数a(L·g-1·cm-1）相当于浓度为1 g/L 、液层厚度为1cm时该溶液在某一波长下 的吸光度。
2020/5/24
17
2.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
光的波长越短（频率越高），其能量越大。
2020/5/24
7
白光(太阳光)：由各种单色光组成的复合光
单色光：单波长的光(由具有相同能量的光
子组成)。
可见光区：400～780 nm
紫外光区：近紫外区200～400 nm
远紫外区：10 - 200 nm （真空紫外区）
2.物质对光的选择性吸收及吸收曲线
M0 + h M *
★用不同波长的单色光照射，测吸光度-- 吸
收曲线(最大吸收波长 max)。
2020/5/24
蓝 ➢黄 450~480nm 580~600nm
10
★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。
I0
2020/5/24
14
A＝lg（I0 / It )= εb c
A— 吸光度，描述溶液对光的吸收程度； b —液层厚度(光程长度)，cm c —溶液的摩尔浓度，mol·L－１ ε— 摩尔吸光系数，L·mol－１·cm－１
或: A＝lg（I0 / It )= a b c c — 溶液的浓度，g·L－１
2020/5/24
2
②紫外吸收光谱（UV）
电子跃迁光谱，吸收光波长范围200400 nm
（近紫外区） ，研究对象大多为具有共轭 双键结构的分子。可用于无机物和有机物的 定性和定量分析。 ③可见吸收光谱（Vis）
电子跃迁光谱，吸收光波长范围400780 nm ，
主要用于有色物质的定量分析。 本章主要讲授紫外可见吸光光度法。
2020/5/24
20
■物理性因素 难以获得真正的纯单色光。 朗白-比耳定律的前提条件之一是入射光
为单色光。分光光度计只能获得近乎单色的 狭窄光带。复合光可导致对朗伯—比耳定律 的正或负偏离。
2020/5/24
6
二、紫外可见吸收光谱
1.光的基本性质 光是一种电磁波，具有波粒二象性。光
的波动性可用波长、频率、光速c、波数
（cm-1）等参数来描述。
= c 波数 = 1/ = /c
光是由光子流组成，光子的能量：
E=h=hc/ （Planck常数：h=6.626 × 10 -34 J ·S )
2020/5/24
11
（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。
（4）在λmax处吸光度随浓度变化的幅度 最大，所以测定最灵敏。吸收曲线是 定量分析中选择入射光波长的重要依 据。
2020/5/24
12
2020/5/24
紫外—可见吸收曲线
13
三、光的吸收定律
1.朗白-比耳定律
物质可能达到的最大灵敏度。
2020/5/24
19
3.偏离朗白—比耳定律的原因 标准曲线法测定未知溶液的浓度时，发现： 标准曲线常发生弯曲（尤其当溶液浓度较高 时），这种现象称为对朗伯-比耳定律的偏离。
引起这种偏离的原因： （1）入射光非单色光。
仪器的非理想引起的 （2）溶液不均匀。 （3）溶液中发生了化学变化
基态
激发态
M+ 热 M + 荧光或磷光
E1 （△E） E2
Байду номын сангаас
2020/5/24
8
黄
绿
青
橙
白光
青蓝
2020/5/24
红
蓝
紫
互补色光示意图
9
E = E2 - E1 = h
★物质结构不同，具有不同的量子化能级排 布 ，物质分子对入射光具有选择性吸收。
★分子结构的复杂性使其对不同波长光的吸收 程度不同。
布格(Bouguer)和朗白(Lambert)先后于1729年
和1760年阐明了光的吸收程度和吸收层厚度
的关系。A∝b
1852年比耳(Beer)又提出了光的吸收程度和吸
收物浓度之间也具有类似的关系
A∝ c
二者的结合称为朗白—比耳定律，其数学表达
式为： A＝lg（I0 / It)= εb c
T It
AlgT
紫外可见吸收光谱法基本原理 和解析
2020/5/24 1
一、概述 1.定义：在光谱分析中，依据物质的分子对
光的选择性吸收而建立起来的分析方法称为 吸光光度法。 2.分类 ①红外吸收光谱（IR）
分子振动光谱，吸收光波长范围0.251000 m ,主要用于有机化合物结构鉴定。
（主要应用中红外2.5 25 m ）
a — 吸光系数，L·g－１·cm－１ a与ε的关系为： a =ε / M （M为摩尔质量）
2020/5/24
15
(1)朗白—比耳定律是吸光光度法的理论基础 和定量测定的依据，应用于各种光度法的吸 收测量。
(2)朗白—比耳定律成立的前提条件 ①入射光为单色光 ②吸收发生在均匀的介质中 ③在吸收过程中，吸光物质 之间不发生相互作用
特征常数。 （2）不随浓度c和光程长度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。 （3）可作为定性鉴定的参数。
2020/5/24
18
（4）同一吸收物质在不同波长下的ε值 是不同的。在最大吸收波长λmax 处的摩尔吸光系数以εmax表示。
εmax表明了该吸收物质最大限度的 吸光能力，也反映了光度法测定该
易于操作。 ④应用广泛：常用于无机物定量分析、有机
物进行鉴定及结构分析（推测 有机化合物中的官能团及分子 骨架结构）。
2020/5/24
5
⑤方法的局限性 有些有机化合物在UV-Vis光区没有吸收
谱带（如正己烷、正庚烷等），有的吸收光 谱相近（如甲苯和乙苯的光谱大体相同）。 还要借助于红外(IR)、核磁共振(NMR)、质 谱(MS)等进行定性及结构分析。