定稿第五章紫外-可见分光光度法
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分子光谱
主要用途
无机元素定性、定量 金属元素定量 无机元素定量 无机元素定性、定量 无机和有机物定性、定量 无机和有机物定性、定量 无机和有机物定量 无机和有机物定性、定量 有机物结构、定量 有机物结构
5.2 紫外-可见吸收光谱
发展简史： 目视比色法：用比色管通过肉眼比较颜色深浅估测物质 浓度（源于18世纪）。 光电比色法：用光电比色计（由光源、滤光片、比色池 、硒光电池、检流计构成）定量测定物质浓度（20世纪 40年代前）。 紫外-可见分光光度法（ultraviolet and visible spectrophotometry, UV-Vis）又称紫外-可见吸收光谱法 （ultraviolet and visible absorption spectrometry）：用 紫外-可见分光光度计对物质定性及定量分析（20世纪40 年代后至今)。
第五章 紫外-可见分光光度法
(Ultraviolet and Visible Spectrophotometry, UV-Vis)
5.1 光谱分析概论 5.2 紫外-可见吸收光谱 5.3 光吸收定律 5.4 紫外-可见分光光度计 5.5 紫外-可见分光光度分析的实验条件 5.6 紫外-可见分光光度分析的应用 5.7 荧光光谱分析法简介
用200～780 nm的紫外、可见光照射分子，在分子的电子 能级发生跃迁的同时，伴随分子的振动和转动能级跃迁， 产生分子的紫外-可见吸收光谱。
红外吸收光谱（infrared absorption spectrum）： 用0.75～50 m的红外光照射分子，在使分子的振动能级 发生跃迁的同时，伴随分子振动能级的跃迁，产生分子 的红外吸收光谱。
5.1.3 光谱分析法的分类 常按照与光辐射作用的物质微观粒子，结合产生的光
谱类型进行分类，一些常见的光谱分析方法如下表：
分析方法 原子发射光谱法 原子吸收光谱法 原子荧光光谱法 Ｘ－射线荧光光谱法 荧光光谱法 磷光光谱法 化学发光分析法 紫外-可见吸收光谱法 红外吸收光谱法 拉曼散射光谱法
光谱类型 原子光谱
方法特点和应用： 灵敏度高（检测下限可达10-4 -10-6 mol·L-1）。 准确度高（相对误差2%～5%）。 稳定性好。 仪器设备相对较为简单、易于普及。 用于无机、有机及生化物质的微量组份定量分析。 测定配合物组成及稳定常数、弱酸解离常数、化学反 应速率常数、催化反应活化能等。 根据分子的紫外光谱判断有机化合物分子的空间构型， 确定分子结构。
分子光谱: 物质分子与光辐射作用
或分子受激发后，由分子 的价电子能级、分子内原 子间振动能级、分子整体 转动能级跃迁所产生的光 谱称为分子光谱，光谱形 貌表现为带状光谱。
右图为分子中电子能级、 振动能级和转动能级示意 图。
紫外-可见吸收光谱（ultraviolet and visible absorption spectrum）：
光辐射与物质作用，光辐射能量恰好等于物质粒子运动 两个量子化能级间能量差，物质选择性吸收光辐射而产 生吸收光谱。 发射光谱（emission spectrum） 物质被热、光、化学能等能量激发跃迁成为不稳定的激 发态原子或分子，再由激发态能级跃迁到低能级，多余 能量以光辐射的形式释放而产生发射光谱。
5.1 光谱分析概论
5.1.1 电磁波谱和物质的能级跃迁
1.光的本质: 电磁辐射，具有波动及粒子的双重属性。 波动性：表现为光在传播中的折射、衍射、干涉等现象 。 粒子性：表现为光压效应和光电效应等。
2.光能量与光频率(波长)的关系-普朗克（Planck）定律:
E h h c
E-光能量(J或eV, 1J=6.241×1018eV ) ν-光频率（Hz）, λ-光波长（m） c-光速(真空中为2.998×108 m∙s-1 ) h-普朗克常数（6.626×10-34 J∙s）。
2.按产生光谱的微观粒子类别
原子光谱: 物质的原子（离子）与光辐射作用，或原子（离子）受能 量激发后由电子能级跃迁所产生的光谱称为原子光谱,光谱 的形貌特征是一组狭窄谱线间隔排列的线状光谱。可分为： 原子发射光谱（atomic emission spectrum） 原子吸收光谱（atomic absorption spectrum） 原子荧光光谱（atomic fluorescence spectrum）
散射光谱
光辐射到物质分子上会发生光散射，散射光中除含有与 入射光波长相同的成分，还有不同于入射光波长的新波长 成分。包括： 瑞利散射光谱（Rayleigh scattering spectrum） 由与入射光波长相同的散射光形成，此散射不引起分子 内能变化。 拉曼散射光谱（Raman scattering spectrum） 由对称分布在入射光波长两侧的长、短波长的散射光形 成，是因入射光与分子相互作用，使分子的转动能级及振 动能级发生变化，导致散射光的波长改变，这种改变随不 同的分子结构而异。
分子振动
2.5～50 μm
0.50～2.5×10-2
分子振动
50～1000 μm 2.5×10-2～1.2×10-3 分子转动
1～300 mm 1.2×10-3～4.1×10-6 分子转动
> 300 mm
< 4.1×10-6
电子和核自旋
5.1.2 物质光谱的分类
1. 按光辐射与物质相互作用 吸收光谱（absorption spectrum）
3.电磁波谱
按波长或频率大小顺序排列的电磁辐射称为电磁波谱。 物质与电磁辐射相互作用发生核能级、电子能级、分子振动和转动
能级、电子和核自旋能级等多种类型的能级跃迁。
仪器分析中应用最多的是光学光谱区（紫外光区、可见光区、红外 光区）。
电磁辐射 γ射线区 X射线区 远紫外光区 近紫外光区 可见光区 近红外光区 中红外光区 远红外光区 微波区 无线电波区
波长 < 0.005 nm
能量/eV > 2.5×105
能级跃迁类型 核能级
0.005～10 nm 2.5×105～1.2×102
内层电子
10～200 nm
1.2×102～6.2
内层电子
200～400 nm
6.2～3.1
外层电子
400～750 nm
3.1～1.6
外层电子
0.75～2.5 μm
1.Leabharlann Baidu～0.50
主要用途
无机元素定性、定量 金属元素定量 无机元素定量 无机元素定性、定量 无机和有机物定性、定量 无机和有机物定性、定量 无机和有机物定量 无机和有机物定性、定量 有机物结构、定量 有机物结构
5.2 紫外-可见吸收光谱
发展简史： 目视比色法：用比色管通过肉眼比较颜色深浅估测物质 浓度（源于18世纪）。 光电比色法：用光电比色计（由光源、滤光片、比色池 、硒光电池、检流计构成）定量测定物质浓度（20世纪 40年代前）。 紫外-可见分光光度法（ultraviolet and visible spectrophotometry, UV-Vis）又称紫外-可见吸收光谱法 （ultraviolet and visible absorption spectrometry）：用 紫外-可见分光光度计对物质定性及定量分析（20世纪40 年代后至今)。
第五章 紫外-可见分光光度法
(Ultraviolet and Visible Spectrophotometry, UV-Vis)
5.1 光谱分析概论 5.2 紫外-可见吸收光谱 5.3 光吸收定律 5.4 紫外-可见分光光度计 5.5 紫外-可见分光光度分析的实验条件 5.6 紫外-可见分光光度分析的应用 5.7 荧光光谱分析法简介
用200～780 nm的紫外、可见光照射分子，在分子的电子 能级发生跃迁的同时，伴随分子的振动和转动能级跃迁， 产生分子的紫外-可见吸收光谱。
红外吸收光谱（infrared absorption spectrum）： 用0.75～50 m的红外光照射分子，在使分子的振动能级 发生跃迁的同时，伴随分子振动能级的跃迁，产生分子 的红外吸收光谱。
5.1.3 光谱分析法的分类 常按照与光辐射作用的物质微观粒子，结合产生的光
谱类型进行分类，一些常见的光谱分析方法如下表：
分析方法 原子发射光谱法 原子吸收光谱法 原子荧光光谱法 Ｘ－射线荧光光谱法 荧光光谱法 磷光光谱法 化学发光分析法 紫外-可见吸收光谱法 红外吸收光谱法 拉曼散射光谱法
光谱类型 原子光谱
方法特点和应用： 灵敏度高（检测下限可达10-4 -10-6 mol·L-1）。 准确度高（相对误差2%～5%）。 稳定性好。 仪器设备相对较为简单、易于普及。 用于无机、有机及生化物质的微量组份定量分析。 测定配合物组成及稳定常数、弱酸解离常数、化学反 应速率常数、催化反应活化能等。 根据分子的紫外光谱判断有机化合物分子的空间构型， 确定分子结构。
分子光谱: 物质分子与光辐射作用
或分子受激发后，由分子 的价电子能级、分子内原 子间振动能级、分子整体 转动能级跃迁所产生的光 谱称为分子光谱，光谱形 貌表现为带状光谱。
右图为分子中电子能级、 振动能级和转动能级示意 图。
紫外-可见吸收光谱（ultraviolet and visible absorption spectrum）：
光辐射与物质作用，光辐射能量恰好等于物质粒子运动 两个量子化能级间能量差，物质选择性吸收光辐射而产 生吸收光谱。 发射光谱（emission spectrum） 物质被热、光、化学能等能量激发跃迁成为不稳定的激 发态原子或分子，再由激发态能级跃迁到低能级，多余 能量以光辐射的形式释放而产生发射光谱。
5.1 光谱分析概论
5.1.1 电磁波谱和物质的能级跃迁
1.光的本质: 电磁辐射，具有波动及粒子的双重属性。 波动性：表现为光在传播中的折射、衍射、干涉等现象 。 粒子性：表现为光压效应和光电效应等。
2.光能量与光频率(波长)的关系-普朗克（Planck）定律:
E h h c
E-光能量(J或eV, 1J=6.241×1018eV ) ν-光频率（Hz）, λ-光波长（m） c-光速(真空中为2.998×108 m∙s-1 ) h-普朗克常数（6.626×10-34 J∙s）。
2.按产生光谱的微观粒子类别
原子光谱: 物质的原子（离子）与光辐射作用，或原子（离子）受能 量激发后由电子能级跃迁所产生的光谱称为原子光谱,光谱 的形貌特征是一组狭窄谱线间隔排列的线状光谱。可分为： 原子发射光谱（atomic emission spectrum） 原子吸收光谱（atomic absorption spectrum） 原子荧光光谱（atomic fluorescence spectrum）
散射光谱
光辐射到物质分子上会发生光散射，散射光中除含有与 入射光波长相同的成分，还有不同于入射光波长的新波长 成分。包括： 瑞利散射光谱（Rayleigh scattering spectrum） 由与入射光波长相同的散射光形成，此散射不引起分子 内能变化。 拉曼散射光谱（Raman scattering spectrum） 由对称分布在入射光波长两侧的长、短波长的散射光形 成，是因入射光与分子相互作用，使分子的转动能级及振 动能级发生变化，导致散射光的波长改变，这种改变随不 同的分子结构而异。
分子振动
2.5～50 μm
0.50～2.5×10-2
分子振动
50～1000 μm 2.5×10-2～1.2×10-3 分子转动
1～300 mm 1.2×10-3～4.1×10-6 分子转动
> 300 mm
< 4.1×10-6
电子和核自旋
5.1.2 物质光谱的分类
1. 按光辐射与物质相互作用 吸收光谱（absorption spectrum）
3.电磁波谱
按波长或频率大小顺序排列的电磁辐射称为电磁波谱。 物质与电磁辐射相互作用发生核能级、电子能级、分子振动和转动
能级、电子和核自旋能级等多种类型的能级跃迁。
仪器分析中应用最多的是光学光谱区（紫外光区、可见光区、红外 光区）。
电磁辐射 γ射线区 X射线区 远紫外光区 近紫外光区 可见光区 近红外光区 中红外光区 远红外光区 微波区 无线电波区
波长 < 0.005 nm
能量/eV > 2.5×105
能级跃迁类型 核能级
0.005～10 nm 2.5×105～1.2×102
内层电子
10～200 nm
1.2×102～6.2
内层电子
200～400 nm
6.2～3.1
外层电子
400～750 nm
3.1～1.6
外层电子
0.75～2.5 μm
1.Leabharlann Baidu～0.50