紫外可见吸收光谱分析

(2) 介质不均匀性引起的偏离 朗伯-比尔定律在均匀、非散射时可成立，当介质不均匀，或有胶体、乳浊、悬浮体存
在时，入射光除了被吸收外，还有反射、折射损失，故所测A值比实际吸收要大许多，导 致偏离比尔定律。
引起工作曲线弯曲的原因还有一些，如：溶质的性质变化、操作不当等等。
§ 2.3 影响显色反应的若干因素 (一) 吸光光度法对显色反应的要求
2、分子吸收光谱
①电子光谱 在多原子分子中，分子轨道中有许多电子能级，平时各电子都尽先进入低能级，处于基态。当
有光波照射这些分子时，轨道中的电子会吸收光波中的某些波长的光，使这束光中缺少某些波长的 光。电子本身将从低能级跃迁到高能级上。
象这样的情况下，被吸收的光往往波长较短，在紫外和可见光范围。本章主要讨论这一部分内 容。
红色）， 1﹕3（pH 8～11.5 黄色，最稳定）三种不同颜色的络合物生成。
3、温度的影响：一般在室温．有些需加热． 4、显色时间的影响
5、溶剂的影响：可提高显色反应的灵敏度． 6、共存离子的影响：
§ 2.4 光度测量误差和测量条件的选择
一、 仪器测量误差
在吸光光度分析中，除了各种化学条件所引起的误差外，仪器测量不准确也是误差的主要来源。 任何光度计都有一定的测量误差，这种误差可能来源于光电池不灵敏、光电流测量不准和光源不稳
§ 2 光度分析法的基本原理
一、光度分析法的特点 1、适用范围：常用于测定试样中１%～10-3 %的微量组分，甚至可测定低至10-4 %～10-5 %的痕量组份。目 前，随着仪器和方法的改进，有的已达10-9 %。一般情况下，相对误差为2～5 %，这在微量分析中已是十 分精确的了。 2、特点：灵敏、快速、准确、简便。
cF2e

500 1 06 8.91 06mol/L 5.585
b A c8.9 0 1 .1 6 0 921.1 14(0L/cm m o)
答：该络合物的摩尔吸光系数为1.1×104 L/mol·cm。
2.2 比尔定律的局限性和产生偏离的因素 在光度法中有一条标准曲线，应该是直线，但是在实际绘制中却常常出现弯曲情况。如果标
电磁波谱可以包括如下种类： 无线电波>微波>远红外>近红外>可见光>近紫外>远紫外>x射线>γ射线
光的波长与频率之间有一定的关系：
ν=c/λ
白光与光谱
可见光的波长范围：
光的吸收与发射
三、吸收光谱 1、原子吸收光谱
当原子外层电子有选择地吸收某些波长的光谱时，通过该原子的光中就缺少了该波 长的光。在光谱上就有若干条黑线，象这样建立起来的分光光度法叫原子吸收分光光度 法。
对于可见光吸光光度法的显色反应来说，一般应该满足下列要求。 1、选择性好，干扰少，或者干扰容易除去。 2、灵敏度高 3、有色络合物组成恒定，符合确定的化学式 4、有色络合物组成稳定，不易受光、热、空气、时间等因素的影响。 5、有色络合物与显色剂，被测液之间的色差要大。一般Δλ≧60nm 为好。 所谓 即： Δλ＝∣λMR－λR ∣
透光率 T 在光度分析中，有时还用透光率来表示光的吸收程度: T = I／I0 。透光率用百分比形式表示。
它与吸光度A的关系为：
Alog1logT T
例： 已知Fe2+浓度为500微克/升的溶液，用邻二氮菲光度法测定铁。比色皿长2cm，在波长508nm 处测得吸光度为A=0.19 ，计算摩尔吸光系数ε。 解： 根据： A =εbc
生改变，从而使比尔定律失效。 一般来说，C 越大，偏离也越大。
所以比尔定律只在浓度小于0.01mol/L稀溶液中成立，适用。
（二） 非单色光所引起的偏离
在朗伯-比尔定律中A=εbc ，ε是一个与波长有关的常数，对于同一个有色吸光物质来说， 不同波长的光其吸收大小不同的，即ε是不同的。
如果在分光光度计中使用的光不是单一波长的光，而是由许多波长的光组成的，那么就 会引起A的数值发生变化，而且波长相差越大、波长范围越宽误差越大。
显色剂的用量
显色剂的用量对显色反应是否完全和测定结果的 准确度有很大影响。
MRMRR：显色剂
显色剂的用量要通过实验确定，也就是作A-R曲线来确定。
A
A
A
吸 光 度
吸 光 度
吸 光 度
ab 显色剂浓度 R
ab 显色剂浓度 R
显色剂浓度 R
（3）影响络合物的组成 如：磺基水杨酸与Fe3+的显色反应在不同酸度时可以有1﹕1（pH 1.8～2.5 紫红色），1﹕2（pH 4～8
§ 2 基本原理
§ 2.1 光吸收定律： 朗伯-比耳定律（Lamber-Beer’s Law）
吸光度 A = lg ( 1 / T ) = lg ( I0 / I ) = a b c A 为吸光度，I0 为入射光，I 为出射光，b 为溶液厚度，
a 为比例常数，吸光系数。 质量吸光系数 K — 浓度 c 单位为 g/L ； 摩尔吸光系数ε —浓度 c 单位为 mol/L。
作图得：
可见当T＝0.368或者Ｔ＝36.8%时，即：Ａ＝0.434 时，仪器的测量误差最小。从上图可知，在Ｔ ＝15－65% 、或者是：Ａ＝0.2－0.8范围内时，浓度测量的相对误差较小。
二、测量条件的选择
为了使测定结果有较高的灵敏度和准确度，必须注意选择最适合的测量条件 （一）入射光波长的选择
式中 E 为光子能量， h 为普朗克常数， h = 6.626×10-34J·S c 为光传播速度，c = 3 ×1010 cm/s λ 为波长，ν为频率 。
E= hν= hc/λ
二、光谱的划分 光是电磁波，这些不同颜色的光的频率，波长是不同的。白光是由许多种颜色的光复合而成。一种
单一频率的光，叫单色光。日光（太阳光）是由一个连续的光谱系列所组成。它可以被三棱镜分解成一 个连续变化的光谱系列。
准曲线弯曲，测定数据必带来很大的误差，故应努力找出原因设法解决之。一般来说引起标准曲 线弯曲的主要原因有如下几种。
（一）比尔定律的局限性 比尔定律为：A=KC即A∝C 这是在溶液很稀的情况下，即各溶质质点互不干扰时才成立。 当溶液较浓时，溶液中的有色配合物会互相吸引、排斥，光线在质点之间发生反射，使出射光线发
E振0.05~1ev25~1.25m红外吸收光
E转0.00~50.05ev25~025m远红外吸
分子能量的变化是电子运动能量变化、分子振动能量变化与分子转动能量变化的总和。 ΔE =Ee +Ev + Er
波长200～400nm范围的光称为紫外光。人眼能感觉到的光的波长大约在400～750nm之间，称为 可见光。
1．控制溶液的浓度，如改变试样的称量和改变溶液的稀释度等。 2．选择不同厚度的比色皿。
思考题
CuSO4溶液显蓝色，它吸收（
）nm范围内的光
2、吸光物质与吸光度 一般来说，吸光物质浓度越大，在一些特定频率上的光被吸收也越多，颜色看上去也越深。
可见光的吸光光度法就是根据这一定律建立起来的。 一般来说，不同物质在不同的波长上有最大吸收。根据这一性质，使用连续变化的单色光
（只含一种频率的光）进行扫描，就可鉴别不同的化合物。光谱定性就是以此为根据的。
等。如果测量误差以光电流表示为Δi，相当于光强的误差ΔI，由此引起透光率的误差为ΔT 。对于同 一光度仪器，ΔT基本上为一常数，一般为0.01～0.02 。
在光度计中，透光率的标尺刻度是均匀的．吸光度与透光率为负对数关系，故它的标尺刻度是不均匀 的．同样大小的ΔT在不同A时所引起的吸光度误差ΔA是不同的。这种情况可以清楚地从下图吸光度和 透光率的关系标尺看出，A值越大，ΔT引起的ΔA也越大。
故在仪器制造厂里总是尽可能使分光光度计的波长宽度小一点，目前普通仪器是6 nm, 较 好一点为2 nm。
（三） 化学因素引起的偏离 (1)有色物质的离解、缔合、互变异构所引起的偏离。
由于大多数的有色物质都是弱酸、弱碱或者是配合物。当浓度 C 改变时，它们的电离 度也会发生改变，从而当 C 增大时，电离度变小，使有色质点增大过多，从而使吸光度A 也偏大，结果使之偏离比尔定律。
1．分子吸收光谱的产生——由能级间的跃迁引起
E EEE 分 电 ▲能级：电子能级、振动能级、转动能级.
振
转
▲跃迁：电子受激发，从低能级转移到高
能级的过程 能级E 差 hhc
2．分子吸收光谱的分类： 分子内运动涉及三种跃迁能级，所需能量大小顺序
E E E 3．紫外-可见吸收光谱的产生
电
振
转
E电 由光于谱分具1子有~吸“收2带中状每0e吸个收电v”子 能的级特上点耦。合有0许.多0的6振~-转1能.2级，5所m 以处于 紫外紫 -可见光外 区的可 电子跃迁见 而产生吸 的吸收 收
四、分子吸收与显色的关系
1．
补色
有色溶液的颜色是由于入射光被选择性吸收一部分光使透过光的组成发生改变而引起的。有
色溶液的颜色是被吸收光的补色，各种光的颜色关系如下：
物质的颜色
黄绿 黄 橙 红
紫红 紫 蓝
绿蓝 蓝绿
物质颜色和吸收光颜色的关系
颜色 紫 蓝
绿蓝 蓝绿
绿 黄绿
黄 橙 红
吸收光
波长范围／nm 400～450 450～480 480～490 490～500 500～560 560～580 580～600 600～650 650～750
朗伯-比耳定律 在一定的条件下待测溶液的吸光度与溶液浓度呈线性关系
此为光度法中最基本的吸收定律，光度法的理论基础。 当规定c单位为 mol/L, b为cm时，K用ε代表（称摩尔吸光系数）,此ε值手册上有许多数据可参考。 ε值还与温度、光的波长有关，与吸光物质的本性有关。
吸收度的加和性 A总λ＝A1λ+ A2λ + A3λ +----+ Anλ