6.1 光度法基本原理
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本章主要讲授紫外可见吸光光度法。
6.1.1 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 = h c / （Planck常数：h=6.62610-34 JS )
（1）同一种物 质对不同波长的光 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）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。
Байду номын сангаас 吸收曲线的讨论：
（3）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。
(3) 桑德尔(Sandell)灵敏度 S
当产生A=0.001的吸光度时，单位截面积(cm2)光程内 所能检测出的吸光物质的最低含量。单位为μg·cm-2。
2.分光光度法的灵敏度
(1) 摩尔吸光系数
εmax越大表明该物质的吸光能力越强，用分光光度法测 定该物质的灵敏度越高。
一般认为
ε>105
超高灵敏；
ε = (6～10）×104 高灵敏；
ε = (2～6）×104 中等灵敏；
ε<２×104
不灵敏。
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特征常数； （2）不随浓度c 和光程长度b 的改变而改变。在波长等 条件一定时，ε与待测物浓度无关； （3）可作为定性鉴定的参数； （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，常以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 定该物质可能达到的最大灵敏度。
（动画）
（4）不同浓度的同一种物质，在某一定波长下吸光度 A 有差异，在λmax处吸光度A 的差异最大。此特性可作为物 质定量分析的依据。 （5）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。
6.1.3 光的吸收定律
1.朗伯—比耳定律
• 布格(Bouguer)和朗伯(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
光的波长越短（频率越高），其能量越大。 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：400～750 nm 紫外光区：近紫外区200 ～ 400 nm
远紫外区10 ～ 200 nm （真空紫外区）
6.1.2 物质对光的选择性吸收及吸收曲线
概述
基于物质光化学性质而建立起来的分析方法称之为光 化学分析法。分为：光谱分析法和非光谱分析法。
光谱分析法是指在光（或其它能量）的作用下，通过 测量物质产生的发射光、吸收光或散射光的波长和强度来 进行分析的方法。
吸收光谱分析 发射光谱分析 分子光谱分析 原子光谱分析
光波谱区、跃迁类型与对应的分析方法
（动画1）
• 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
（动画2）
• 二者的结合称为朗伯—比耳定律，其数学表达式为：
朗伯—比耳定律数学表达式
A＝lg（I0/It)= εb c 式中 A：吸光度；描述溶液对光的吸收程度；
b：液层厚度(光程长度)，通常以cm为单位； c：溶液的摩尔浓度，单位mol·L-1； ε：摩尔吸光系数，单位L·mol-1·cm-1； 或: A＝lg（I0/It)= a b c c：溶液的浓度，单位g·L-1 a：吸光系数，单位L·g-1·cm-1 a与ε的关系为：
(2) 质量吸光系数
质量吸光系数a (L·g-1·cm-1）相当于浓度为1 g·L-1， 液层厚度为1cm时该溶液在某一波长下的吸光度。
a与ε
a=ε/M
式中，M
(g·mol-1 )。
质量吸光系数a便于定量地比较不同物质的灵敏度。
因为对于不同待测组分，其摩尔质量往往不同，故 不能简单地根据ε的大小来判断其灵敏度。
M +热
M + h M*
基态
激发态
M + 荧光或磷光
E1 （△E） E2
E = E2 - E1 = h
量子化 ；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；
用不同波长的单色光照射，测吸光度— 吸收曲线
与最大吸收波长 max。
物质颜色及其补色
光的互补：蓝➢ 黄
吸收曲线的讨论：
第六章 紫外-可见分光
光度分析法
第一节 基本原理
6.1.1 光的基本性质
6.1.2 物质分子对光的 选择性吸收与吸 收曲线
6.1.3 光的吸收定律
6.1.4 电子跃迁与吸收 带类型
本章教学基本要求
• 掌握分光光度法的特点、基本原理、测定方法及计算 方法； • 掌握朗伯-比尔定律，摩尔吸收系数与吸收系数，吸 光度与透光度，偏离朗伯-比尔定律的原因； • 掌握显色反应条件及光度测量条件的选择； • 熟悉仪器的基本组成及关键部件； • 熟悉差示分光光度法的原理、特点； • 了解紫外-可见分光光度法在结构分析中的应用； • 了解双波长分光光度法导数分光光度法。
a =ε/M （M为相对分子质量）
透光度(透光率)T
透过度T : 描述入射光透过溶液的程度:
T = I t / I0 吸光度A与透光度T 的关系:
A ＝ －lg T
朗伯—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； 摩尔吸光系数ε在数值上等于浓度为1 mol ·L-1 、液层 厚度为1cm时，该溶液在某一波长下的吸光度； 吸光系数a(L·g-1·cm-1）相当于浓度为1 g ·L-1 、液层 厚度为1cm时该溶液在某一波长下的吸光度。
概述:
在光谱分析中，依据物质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,主要有:
红外吸收光谱：分子振动光谱，吸收光波长范围 2.51000 m ,主要用于有机化合物结构鉴定。
紫外吸收光谱：电子跃迁光谱，吸收光波长范围 200400 nm(近紫外区) ，可用于结构鉴定和定量分析。
可见吸收光谱：电子跃迁光谱，吸收光波长范围 400750 nm ，主要用于有色物质的定量分析。
6.1.1 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 = h c / （Planck常数：h=6.62610-34 JS )
（1）同一种物 质对不同波长的光 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）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。
Байду номын сангаас 吸收曲线的讨论：
（3）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。
(3) 桑德尔(Sandell)灵敏度 S
当产生A=0.001的吸光度时，单位截面积(cm2)光程内 所能检测出的吸光物质的最低含量。单位为μg·cm-2。
2.分光光度法的灵敏度
(1) 摩尔吸光系数
εmax越大表明该物质的吸光能力越强，用分光光度法测 定该物质的灵敏度越高。
一般认为
ε>105
超高灵敏；
ε = (6～10）×104 高灵敏；
ε = (2～6）×104 中等灵敏；
ε<２×104
不灵敏。
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特征常数； （2）不随浓度c 和光程长度b 的改变而改变。在波长等 条件一定时，ε与待测物浓度无关； （3）可作为定性鉴定的参数； （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，常以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 定该物质可能达到的最大灵敏度。
（动画）
（4）不同浓度的同一种物质，在某一定波长下吸光度 A 有差异，在λmax处吸光度A 的差异最大。此特性可作为物 质定量分析的依据。 （5）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。
6.1.3 光的吸收定律
1.朗伯—比耳定律
• 布格(Bouguer)和朗伯(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
光的波长越短（频率越高），其能量越大。 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：400～750 nm 紫外光区：近紫外区200 ～ 400 nm
远紫外区10 ～ 200 nm （真空紫外区）
6.1.2 物质对光的选择性吸收及吸收曲线
概述
基于物质光化学性质而建立起来的分析方法称之为光 化学分析法。分为：光谱分析法和非光谱分析法。
光谱分析法是指在光（或其它能量）的作用下，通过 测量物质产生的发射光、吸收光或散射光的波长和强度来 进行分析的方法。
吸收光谱分析 发射光谱分析 分子光谱分析 原子光谱分析
光波谱区、跃迁类型与对应的分析方法
（动画1）
• 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
（动画2）
• 二者的结合称为朗伯—比耳定律，其数学表达式为：
朗伯—比耳定律数学表达式
A＝lg（I0/It)= εb c 式中 A：吸光度；描述溶液对光的吸收程度；
b：液层厚度(光程长度)，通常以cm为单位； c：溶液的摩尔浓度，单位mol·L-1； ε：摩尔吸光系数，单位L·mol-1·cm-1； 或: A＝lg（I0/It)= a b c c：溶液的浓度，单位g·L-1 a：吸光系数，单位L·g-1·cm-1 a与ε的关系为：
(2) 质量吸光系数
质量吸光系数a (L·g-1·cm-1）相当于浓度为1 g·L-1， 液层厚度为1cm时该溶液在某一波长下的吸光度。
a与ε
a=ε/M
式中，M
(g·mol-1 )。
质量吸光系数a便于定量地比较不同物质的灵敏度。
因为对于不同待测组分，其摩尔质量往往不同，故 不能简单地根据ε的大小来判断其灵敏度。
M +热
M + h M*
基态
激发态
M + 荧光或磷光
E1 （△E） E2
E = E2 - E1 = h
量子化 ；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；
用不同波长的单色光照射，测吸光度— 吸收曲线
与最大吸收波长 max。
物质颜色及其补色
光的互补：蓝➢ 黄
吸收曲线的讨论：
第六章 紫外-可见分光
光度分析法
第一节 基本原理
6.1.1 光的基本性质
6.1.2 物质分子对光的 选择性吸收与吸 收曲线
6.1.3 光的吸收定律
6.1.4 电子跃迁与吸收 带类型
本章教学基本要求
• 掌握分光光度法的特点、基本原理、测定方法及计算 方法； • 掌握朗伯-比尔定律，摩尔吸收系数与吸收系数，吸 光度与透光度，偏离朗伯-比尔定律的原因； • 掌握显色反应条件及光度测量条件的选择； • 熟悉仪器的基本组成及关键部件； • 熟悉差示分光光度法的原理、特点； • 了解紫外-可见分光光度法在结构分析中的应用； • 了解双波长分光光度法导数分光光度法。
a =ε/M （M为相对分子质量）
透光度(透光率)T
透过度T : 描述入射光透过溶液的程度:
T = I t / I0 吸光度A与透光度T 的关系:
A ＝ －lg T
朗伯—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； 摩尔吸光系数ε在数值上等于浓度为1 mol ·L-1 、液层 厚度为1cm时，该溶液在某一波长下的吸光度； 吸光系数a(L·g-1·cm-1）相当于浓度为1 g ·L-1 、液层 厚度为1cm时该溶液在某一波长下的吸光度。
概述:
在光谱分析中，依据物质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,主要有:
红外吸收光谱：分子振动光谱，吸收光波长范围 2.51000 m ,主要用于有机化合物结构鉴定。
紫外吸收光谱：电子跃迁光谱，吸收光波长范围 200400 nm(近紫外区) ，可用于结构鉴定和定量分析。
可见吸收光谱：电子跃迁光谱，吸收光波长范围 400750 nm ，主要用于有色物质的定量分析。