紫外可见分光光度法的原理及应用
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紫外-可见分光光度法的原理及应用
(Ultraviolet-Visible Spectrophotometry)
1. 紫外-可见吸收光谱法的基本原理 2. 紫外-可见分光光度计 3. 紫外-可见吸收光谱法的应用
紫外-可见分光光度法的原理
物质对光的选择吸收
当一束光照射到某种物质的固态物或溶液上时，一部 分光会被吸收或被反射，不同的物质对于照射它们的光束 的吸收程度是不同的，对某个波长的光吸收强烈，对另外 波长的光吸收很小或不吸收，我们把这种现象称为光的选 择吸收。
1 3
1 2
2
λ 1、吸收峰 2、谷 3、肩峰 4、末端吸收
图2 紫外吸收光谱图
4、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
E分 E电 E振 E转
能级差 E h h c
能级：电子能级、振动能级、转动能级 跃迁：电子受激发，从低能级转移到高
能级的过程
❖分子选择性地吸收一定波长的光，从能量较低状 态跃迁到较高状态，使得透过的光谱中这些波长 光的强度减弱，这种光谱即称为分子吸收光谱。
❖Δ E 的大小是由物质的分子结构决定的，不同的 分子结构，Δ E 是不同的，吸收光的波长不同， 反映物质分子的结构不同，所以研究物质的分子 吸收光谱可以提供物质的分子结构的信息。
紫外吸收光谱：200 ~ 400 nm 可见吸收光谱：400 ~ 800 nm
两者都属电子光谱：分子吸收紫外辐射能后引起 价电子跃迁所产生的。只是所用光源波段不同。
σ电子
价电子 π电子
n电子
紫外光谱法与可见分光光度法和红外光谱法统称 分子吸收光谱法。
一、分子吸收光谱 1．分子吸收光谱的产生—由能级间的跃迁引起
γ 射线
χ 射线
紫外光
可 见 光
红外光
微波
无线电波
分析 方法
γ 射线光谱法
χ 射线 光谱法
紫外分 光光度法
分光 光度
法
红外光谱法
核磁共振 微波光谱法 光谱法
基于物质对200-800 nm光谱区辐射的吸收特性建立起 来的分析测定方法称为紫外-可见吸收光谱法或紫外可见分光光度法。它具有如下特点： 1. 灵敏度高。可以测定10-7~10-4g·mL-1的微量组分。 2. 准确度较高。其相对误差一般在1%-5%之内。 3. 仪器价格较低，操作简便、快速。 4. 应用范围广。
2．分子吸收光谱的分类：
分子吸收光谱涉及三种跃迁能级，所需能量大小顺序
E电 E振 E转
E电 1 ~ 20ev 0.06 ~ 1.25m 紫外 可见吸收光谱 E振 0.05 ~ 1ev 25 ~ 1.25m 红外吸收光谱 E转 0.005 ~ 0.05ev 250 ~ 25m 远红外吸收光谱
用经过分光后的不同波长的光依次透过该物质，通过测 量物质对不同波长的光的吸收程度（吸光度），以波长为横 坐标，吸光度为纵坐标作图，就可以得到该物质在测量波长 范围内的吸收曲线。这种曲线体现了物质对不同波长的光的 吸收能力，称为吸收光谱。
吸收光谱
透射光 检测器
入射光 不同波长光
紫外-可见分光光度法的原理
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
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
ຫໍສະໝຸດ Baidu
紫外-可见分光光度法的原理
物质的结构决定了物质在吸收光时只能吸收某些特定波 长的光。我们可以利用测量物质对某种波长的光的吸收来了 解物质的结构特性。
厚度
一束平行单色光通过吸系光数一均匀浓度、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 + Ab + Ac
一切物质都会对可见和不可见光中的某些波长的光进 行吸收。
物质呈现各种各样颜色，就是它们对可见光 中某些特定波长的光线选择吸收的结果。
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。 ●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，
比耳定律实验
当一束平行的单色光通过液层厚度一定的溶液时，在入射光波长、
强度和溶液温度等不变时，吸光度Ａ与溶液浓度 c 关系：Ａ＝k c
朗伯定律实验
当一束平行的单色光通过浓度一定的溶液时，在入射光波长、强度
和溶液温度等不变时，吸光度Ａ与液层厚度Ｌ（b）关系：Ａ＝k L
称这两种单色光为互补色光，这种现象称为光的互补。
物质颜色和吸收光颜色的关系
物质颜色
黄绿 黄 橙 红
紫红 紫 蓝
绿蓝 蓝绿
吸
颜
色
紫 蓝 绿蓝 蓝绿 绿 黄绿 黄 绿 红
收 波
光 长(nm)
400 ~ 450 450 ~ 480 480 ~ 490 490 ~ 500 500 ~ 560 560 ~ 580 580 ~ 600 600 ~ 650 650 ~ 750
3．紫外-可见吸收光谱的产生 由于每个电子能级上耦合有许多的振-转能级，所以处
于紫外-可见光区的电子跃迁而产生的吸收光谱具有 “带状吸收” 的特点。
图1 分子中的电子（S）、振动（V）、转动（J）能级示意图
吸收光谱：又称吸收曲线，是以波长λ（nm）为横 坐标，以吸光度A为纵坐标所绘制的曲线。
A 4
紫外-可见分光光度法是利用物质对光的吸收光谱，对 物质进行定性分析或定量分析的方法。按所吸收光的波长 区域不同，分为紫外分光光度法和可见分光光度法，合称 为紫外-可见分光光度法。
波长
0.01nm 0.1nm 200nm
800nm 10µm 500µm 400nm 2.5µm 25µm
1cm 1m
光谱 区域
(Ultraviolet-Visible Spectrophotometry)
1. 紫外-可见吸收光谱法的基本原理 2. 紫外-可见分光光度计 3. 紫外-可见吸收光谱法的应用
紫外-可见分光光度法的原理
物质对光的选择吸收
当一束光照射到某种物质的固态物或溶液上时，一部 分光会被吸收或被反射，不同的物质对于照射它们的光束 的吸收程度是不同的，对某个波长的光吸收强烈，对另外 波长的光吸收很小或不吸收，我们把这种现象称为光的选 择吸收。
1 3
1 2
2
λ 1、吸收峰 2、谷 3、肩峰 4、末端吸收
图2 紫外吸收光谱图
4、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
E分 E电 E振 E转
能级差 E h h c
能级：电子能级、振动能级、转动能级 跃迁：电子受激发，从低能级转移到高
能级的过程
❖分子选择性地吸收一定波长的光，从能量较低状 态跃迁到较高状态，使得透过的光谱中这些波长 光的强度减弱，这种光谱即称为分子吸收光谱。
❖Δ E 的大小是由物质的分子结构决定的，不同的 分子结构，Δ E 是不同的，吸收光的波长不同， 反映物质分子的结构不同，所以研究物质的分子 吸收光谱可以提供物质的分子结构的信息。
紫外吸收光谱：200 ~ 400 nm 可见吸收光谱：400 ~ 800 nm
两者都属电子光谱：分子吸收紫外辐射能后引起 价电子跃迁所产生的。只是所用光源波段不同。
σ电子
价电子 π电子
n电子
紫外光谱法与可见分光光度法和红外光谱法统称 分子吸收光谱法。
一、分子吸收光谱 1．分子吸收光谱的产生—由能级间的跃迁引起
γ 射线
χ 射线
紫外光
可 见 光
红外光
微波
无线电波
分析 方法
γ 射线光谱法
χ 射线 光谱法
紫外分 光光度法
分光 光度
法
红外光谱法
核磁共振 微波光谱法 光谱法
基于物质对200-800 nm光谱区辐射的吸收特性建立起 来的分析测定方法称为紫外-可见吸收光谱法或紫外可见分光光度法。它具有如下特点： 1. 灵敏度高。可以测定10-7~10-4g·mL-1的微量组分。 2. 准确度较高。其相对误差一般在1%-5%之内。 3. 仪器价格较低，操作简便、快速。 4. 应用范围广。
2．分子吸收光谱的分类：
分子吸收光谱涉及三种跃迁能级，所需能量大小顺序
E电 E振 E转
E电 1 ~ 20ev 0.06 ~ 1.25m 紫外 可见吸收光谱 E振 0.05 ~ 1ev 25 ~ 1.25m 红外吸收光谱 E转 0.005 ~ 0.05ev 250 ~ 25m 远红外吸收光谱
用经过分光后的不同波长的光依次透过该物质，通过测 量物质对不同波长的光的吸收程度（吸光度），以波长为横 坐标，吸光度为纵坐标作图，就可以得到该物质在测量波长 范围内的吸收曲线。这种曲线体现了物质对不同波长的光的 吸收能力，称为吸收光谱。
吸收光谱
透射光 检测器
入射光 不同波长光
紫外-可见分光光度法的原理
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
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
ຫໍສະໝຸດ Baidu
紫外-可见分光光度法的原理
物质的结构决定了物质在吸收光时只能吸收某些特定波 长的光。我们可以利用测量物质对某种波长的光的吸收来了 解物质的结构特性。
厚度
一束平行单色光通过吸系光数一均匀浓度、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 + Ab + Ac
一切物质都会对可见和不可见光中的某些波长的光进 行吸收。
物质呈现各种各样颜色，就是它们对可见光 中某些特定波长的光线选择吸收的结果。
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。 ●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，
比耳定律实验
当一束平行的单色光通过液层厚度一定的溶液时，在入射光波长、
强度和溶液温度等不变时，吸光度Ａ与溶液浓度 c 关系：Ａ＝k c
朗伯定律实验
当一束平行的单色光通过浓度一定的溶液时，在入射光波长、强度
和溶液温度等不变时，吸光度Ａ与液层厚度Ｌ（b）关系：Ａ＝k L
称这两种单色光为互补色光，这种现象称为光的互补。
物质颜色和吸收光颜色的关系
物质颜色
黄绿 黄 橙 红
紫红 紫 蓝
绿蓝 蓝绿
吸
颜
色
紫 蓝 绿蓝 蓝绿 绿 黄绿 黄 绿 红
收 波
光 长(nm)
400 ~ 450 450 ~ 480 480 ~ 490 490 ~ 500 500 ~ 560 560 ~ 580 580 ~ 600 600 ~ 650 650 ~ 750
3．紫外-可见吸收光谱的产生 由于每个电子能级上耦合有许多的振-转能级，所以处
于紫外-可见光区的电子跃迁而产生的吸收光谱具有 “带状吸收” 的特点。
图1 分子中的电子（S）、振动（V）、转动（J）能级示意图
吸收光谱：又称吸收曲线，是以波长λ（nm）为横 坐标，以吸光度A为纵坐标所绘制的曲线。
A 4
紫外-可见分光光度法是利用物质对光的吸收光谱，对 物质进行定性分析或定量分析的方法。按所吸收光的波长 区域不同，分为紫外分光光度法和可见分光光度法，合称 为紫外-可见分光光度法。
波长
0.01nm 0.1nm 200nm
800nm 10µm 500µm 400nm 2.5µm 25µm
1cm 1m
光谱 区域