第二章 可见分光光度法汇总

第二章紫外-可见分光光度法

物质是有颜色的，利用比较溶液本身或加入试剂后呈现出的颜色深浅的方法来确定溶液中有色物质的含量的方法为比色分析法。以人的眼睛来检测颜色的深浅的方法为目视比色法。以光电转化器件（如光电池）为检测器来区别颜色深浅的方法为光电比色法。

分光光度法是利用物质的分子或离子对某一波长范围的光的吸收作用，对物质进行定性分析、定量分析及结构分析, 所依据的光谱是分子或离子吸收入射光中特定波长的光而产生的吸收光谱。紫外光谱（UV）能够提供分子中的共轭体系的结构信息，可用于判断共轭体系中取代基的位置、种类和数目。红外光谱（IR）在未知结构化合物的鉴定中，主要用于功能基的确认，芳环取代类型的判断等。由于UV和IR只能给出分子中部分结构的信息，而不能给出整个分子的结构信息，能提供化合物的结构信息较少，所以单独以UV和IR不能确定分子结构，必须与NMR谱、MS谱以及其他理化方法结合才能得到可靠的结论。

紫外-可见分光光度法即是利用物质本身（或生成的有色化合物即“显色”后测定）对紫外及可见光的吸收进行测定，其特点：

①灵敏度高。可用于测定试样中1%-0.001%的微量成分，甚至可测低至10-6-10-7的痕量成分。

②准确度高。测定的相对误差为2%-5%，采用精密分光光度计时，可减少至1%-2%。特别适用于低含量和微量含量组分的测定，不适于中和高含量组分的测定。但如果采取适当的技术措施，比如示差法，也可测定高含量组分。

③适用范围广。

④操作简单，快速，仪器价格不昂贵。

⑤目前，分析仪器制造技术和计算机技术的结合使光度分析获得了新的活力。

2.1基本原理

2.1.1光的基本原理

2.1电磁表谱表

光谱名称波长范围跃迁类型分析方法

X射线0.1-10nm K和L层电子X射线光谱法

紫外10-380nm 10-20中层电子，200-380价电子紫外光度法

可见380-780nm 380-780价电子比色及可见光度法

红外0.78-1000μm 分子振动红外光谱法

微波0.1-100cm 微波光谱法

无线电波1-1000m 核磁共振光谱法

2.1.2溶液颜色与光吸收的关系

物质呈现的颜色与光有密切的关系，不同波长的可见光可使眼睛感觉到不同颜色。

具有同一种波长的光，称为单色光。含有多种波长的光为复合光。当将某两种颜色的光按适当强度比例混合时，可以形成白光，这两种色光就称为互补色。

2.2光的吸收定律

2.2.1透光度和吸光度

设入射光强度为I 0，吸收光强度为I a ,透射光强度为 I t ，反射光强度为I r ，则 I 0= I a + I t + I r

由于反射光强度基本相同，其影响可相互抵消，上式可简化为： I 0= I a + I t

透光度：透光度为透过光的强度It 与入射光强度I0之比，用T 表示： T= It/I0 吸光度: 为透光度倒数的对数，用A 表示， A=lg1/T=lgI0/It 2.2.2朗伯-比尔定律

朗伯-比尔定律：当一束平行单色光通过含有吸光物质的稀溶液时，溶液的吸光度与吸光物质浓度、液层厚度乘积成正比，即

A= κ cl

式中比例常数κ与吸光物质的本性，入射光波长及温度等因素有关。c 为吸光物质浓度，l 为透光液层厚度。

朗伯-比尔定律是紫外-可见分光光度法的理论基础。 2.2.3吸光系数

当l 以cm ，c 以g/L 为单位，κ称为吸光系数，用 a 表示。A= a cl a 的单位为L/(g.cm)

当l 以cm ，c 以mol/L 为单位，κ称为摩尔吸光系数，用 ε表示。 ε的单位为L/mol.cm ，它表示物质的浓度为1mol/L

，液层厚度为1cm 时，溶液的吸光度。

比吸光系数是指百分含量为1%， l 为1cm 时的吸光度值，用 表示。 2.2.4偏离朗伯-比耳定律的因素 （1）入射光为非单色光 （2）溶液的不均性。

实际样品的混浊，加入的保护胶体，蒸馏水中的微生物，存在散射以及共振发射等，均可吸光质点的吸光特性变化大。

（3）光程的不一致性。

光源不是点光源，比色皿光径长度不一致，光学元件的缺陷引起的多次反射等，均造成光径不一致，从而与定律偏离。

2.3紫外-可见分光光度计 2.

3.1主要部件的性能与作用

入射光 I 透射光 I %

11cm E

基本结构:

① 光源

在整个紫外光区或可见光区可以发射连续光谱，具有足够的辐射强度、较好的稳定性、较长的使用寿命。

可见光区常用的光源是钨灯或碘钨灯，波长范围是350-1000 nm 。 在紫外区常为氢灯或氘灯，发射的连续波长范围是180-360 nm 。 ②单色器

单色器是将光源辐射的复合光分成单色光的光学装置。它是分光光度计的心脏部分。单色器一般由狭缝、色散元件及透镜系统组成。关键是色散元件，最常见的色散元件是棱镜和光栅。

狭缝：将单色器的散射光切割成单色光。直接关系到仪器的分辨 率。狭缝越小，光的单色性越好。分为入射狭缝和出射狭缝。

棱镜:玻璃350～3200 nm ，石英185～4000 nm 。

光栅:波长范围宽，色散均匀，分辨性能好，使用方便。

1.入射狭缝

2.准直透镜

3.棱镜

4.聚焦棱镜

5.出射狭缝

③吸收池

吸收池又称比色皿或比色杯，按材料可分为玻璃吸收池和石英吸收池，前者不能用于紫外区。 吸收池的种类很多，其光径可在0.1~10cm 之间，其中以1cm 光径吸收池最为常用。

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光源 单色器 样品池 检测器 显示器