紫外及可见分光光度法.ppt

紫外及可见分光光度法紫外及可见分光光度法郑秀玉 紫外紫外-可见吸收光谱的产生，可见吸收光谱的产生，是由于分子中价电子在能级不是由于分子中价电子在能级不同的分子轨道之间跃迁造成的。同的分子轨道之间跃迁造成的。量子化学理论认为，当两个原量子化学理论认为，当两个原子靠近而结合成分子时，两个子靠近而结合成分子时，两个原子的原子轨道可以线性组合原子的原子轨道可以线性组合生成两个分子轨道。其中一个生成两个分子轨道。其中一个分子轨道具有低能量称为成键分子轨道具有低能量称为成键轨道，另一个分子轨道具有高轨道，另一个分子轨道具有高能量称为反键轨道。分子中的能量称为反键轨道。分子中的价电子有价电子有轨轨道上的道上的电子，电子，轨轨道上的道上的电子和未参与成键电子和未参与成键而仍处于原子轨道中的而仍处于原子轨道中的n电子。电子。位于分子轨道中不同轨道的价位于分子轨道中不同轨道的价电子具有不同的能量，处于低电子具有不同的能量，处于低能级的价电子吸收一定能量后，能级的价电子吸收一定能量后，就会跃迁到较高能级。就会跃迁到较高能级。*n*nn*成键成键反键反键未成键能量1、定性、定性 把测得的发射或吸收强度对电磁辐射能把测得的发射或吸收强度对电磁辐射能量（或与能量相关的某些量如频率、波数或波长等）量（或与能量相关的某些量如频率、波数或波长等）作图，得到光谱作图，得到光谱。2、定量、定量 特定能级之间跃迁所产生的发射或吸收特定能级之间跃迁所产生的发射或吸收强度同浓度之间有着一定的关系，通过适当计算便强度同浓度之间有着一定的关系，通过适当计算便可从强度求得作用物的浓度。可从强度求得作用物的浓度。辐射的吸收与发射辐射的吸收与发射 构成物质的每一种基本体系构成物质的每一种基本体系(核、原子、分子核、原子、分子)具有一具有一定数量的特定的能级。当它们暴露在辐射束中或被具有一定数量的特定的能级。当它们暴露在辐射束中或被具有一定能量的粒子轰击时，可以从一个能级跳到另一个能级。定能量的粒子轰击时，可以从一个能级跳到另一个能级。当这些体系从高能态跳回到低能态时就发射相应的辐射。当这些体系从高能态跳回到低能态时就发射相应的辐射。紫外紫外可见区的光谱是由原子和分子外层电子的跃迁产生的。可见区的光谱是由原子和分子外层电子的跃迁产生的。分光光度法分光光度法 比色法比色法 紫外及可见分光光度法紫外及可见分光光度法 红外分光光度法红外分光光度法 原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法 分光光度法是通过测定被测物质在特定波长分光光度法是通过测定被测物质在特定波长处或一定波长范围内的光吸收度，对该物质进处或一定波长范围内的光吸收度，对该物质进行定性和定量分析的方法。行定性和定量分析的方法。一、光的基本性质一、光的基本性质 波波动动性性:光光以以波波动动形形式式传传播播，例例如如：光光的的折折射射、衍衍射射、偏偏振和干涉等现象。振和干涉等现象。v=c 其中，其中，波长；波长；v频率；频率；c光速光速 粒粒子子性性:光光是是由由光光量量子子组组成成的的，光光量量子子的的能能量量与与波波长长的的关关系：系：E=hv=hc/其中，其中，E能量；能量；h普朗克常数，普朗克常数，6.625610-34Js二、物质对光的选择吸收二、物质对光的选择吸收 可见光：从紫色的可见光：从紫色的400400nmnm到红色的到红色的760760nmnm。紫外光：紫外光：400760:760nmnm互补色光互补色光:两种适当颜色光按一定的强度比例混合，两种适当颜色光按一定的强度比例混合，就可以得到白光，这两种颜色光叫做互补色光。就可以得到白光，这两种颜色光叫做互补色光。三、物质对光的吸收及吸收曲线（一）物质对光的吸收及吸光度（一）物质对光的吸收及吸光度 I0=Ia+It+IrI0=Ia+It(Ir忽略不计)I0ItIaIr 透过光强度透过光强度I It t与入射光强度与入射光强度I I0 0之比：之比：T=IT=It t/I/I0 0溶液透光度越大，则对光的吸收越小；反之则越大。溶液透光度越大，则对光的吸收越小；反之则越大。2 2、吸光度、吸光度A A 物质对光的吸收程度：物质对光的吸收程度：A=-lgT=lg A=-lgT=lg（1/T1/T）=lg=lg（I I0 0/I/It t）吸光度越大，表示该物质对光的吸收程度越大。吸光度越大，表示该物质对光的吸收程度越大。1 1、透光度（或透光率与透光比）、透光度（或透光率与透光比）T T（二）吸收曲线 描述了物质对不同波长光的吸收能力，也称吸收光谱。描述了物质对不同波长光的吸收能力，也称吸收光谱。1、不同物质的吸收峰波长不同，反映了物质对光吸收的选择性。、不同物质的吸收峰波长不同，反映了物质对光吸收的选择性。2、吸收峰波长与溶液的浓度无关。、吸收峰波长与溶液的浓度无关。3、浓度越大，光吸收程度越大，吸收峰越高。、浓度越大，光吸收程度越大，吸收峰越高。由由于于物物质质对对光光的的吸吸收收具具有有选选择择性性，通通过过缓缓慢慢地地改改变变通通过过某某一一吸吸收收物物质质的的入入射射光光的的波波长长（通通过过预预先先设设定定初初始始波波长长、终终止止波波长长、扫扫描描速速度度），并并记记录录该该物物质质在在每每一一波波长长处处的的吸吸光光度度（A A），然然后后以以波波长长为为横横坐坐标标，以以吸吸光光度度为为纵纵坐坐标标作作图图，这种扫描方法称为波长扫描。这种扫描方法称为波长扫描。1 1、波长扫描、波长扫描2 2、时间扫描、时间扫描 在某一固定的波长下，通过改变扫描时间的在某一固定的波长下，通过改变扫描时间的范围，并记录物质在该波长下的吸光度，然后以范围，并记录物质在该波长下的吸光度，然后以时间为横坐标，以吸光度为纵坐标作图，这种扫时间为横坐标，以吸光度为纵坐标作图，这种扫描方法称为时间扫描。描方法称为时间扫描。sabs060四、郎伯-比耳定律 紫紫外外-可可见见吸吸收收光光谱谱用用于于定定量量分分析析的的理理论论依依据据是是吸吸收收定定律律。它它由由朗朗伯伯定定律律和和比比耳耳定定律律联联合合而而成成，故故又又称称朗朗伯伯-比比耳耳定律。定律。当当一一束束平平行行的的单单色色光光通通过过均均匀匀溶溶液液时时，由由于于溶溶质质吸吸收收光光能能，光光的的强强度度就就要要降降低低，这这种种现现象象称称为为溶溶液液对对光光的的吸吸收收作作用用，其其吸吸光光度度与与溶溶液液的的浓浓度度和和厚厚度度的的乘乘积积成成正正比比，这这个个规律通常称为郎伯规律通常称为郎伯-比耳定律，也称作光吸收定律。比耳定律，也称作光吸收定律。A=KclA=Kcl式中，式中，AA吸光度；吸光度；c c溶液浓度；溶液浓度；l l液层总厚度；液层总厚度；KK摩摩尔尔吸吸光光系系数数，表表明明物物质质对对某某一一特特定定波波长长光光的的吸吸收能力。收能力。五、紫外-可见吸收光谱法的应用 定量分析定量分析定性分析定性分析配合物组成的研究配合物组成的研究各类平衡常数的测定各类平衡常数的测定（1 1）做做基基线线：以以溶溶剂剂或或试试剂剂空空白白等等作作为为参参比比溶溶液置入光路中液置入光路中。（2 2）将被测溶液置入光路中，仪器就可以指示）将被测溶液置入光路中，仪器就可以指示出这一溶液的吸光度。出这一溶液的吸光度。在一般的比色法或分光光度法中，进行定在一般的比色法或分光光度法中，进行定量分析的基本程序是：量分析的基本程序是：定量分析定量分析（1 1）比较法）比较法 它它是是在在相相同同的的条条件件下下，即即相相同同的的波波长长、光光程程、温温度度等等，分分别别测测定定标标准准溶溶液液及及待待测测溶溶液液的的吸吸光光度度值值A A0 0及及A Ax x。测测定定所所采采用用的的波波长长通通常常应应选选被被测测物物质质吸吸收收光光谱谱中中的的吸吸收收峰峰处处，以以提提高高灵灵敏敏度度并并减减少少测测量量误误差差。被被测测物物如如有有几几个个吸吸收收峰峰，可可选选无无其其他他物物质质干干扰扰的的、较较高高的的吸吸收收峰峰。一一般般不不选选光光谱谱中中靠靠短波长末端的吸收峰的波长来作测定。短波长末端的吸收峰的波长来作测定。A A0 0=Kc=Kc0 0l l A Ax x=Kc=Kcx xl l1 1、单组分样品的分析、单组分样品的分析（2 2）标准曲线法）标准曲线法标准溶液：浓度分别为标准溶液：浓度分别为c c1 1，c c2 2，c c3 3，c c4 4，c c5 5，c c6 6，测定各自的吸光度（设测定各自的吸光度（设分别为分别为A A1 1，A A2 2，A A3 3，A A4 4，A A5 5，A A6 6）待测溶液待测溶液A Ax x，在标准曲线上查得其对应的浓度在标准曲线上查得其对应的浓度c cx x。从待测物质的吸收光谱图上选定某一最大吸收波长，用一系从待测物质的吸收光谱图上选定某一最大吸收波长，用一系列不同浓度的标准溶液在该波长处分别测得它们的吸光度，用吸列不同浓度的标准溶液在该波长处分别测得它们的吸光度，用吸光度对浓度作图。若待测物质对光的吸收符合朗伯光度对浓度作图。若待测物质对光的吸收符合朗伯-比尔定律，比尔定律，应得到一条通过原点的直线，即标准曲线。在同样条件下测定样应得到一条通过原点的直线，即标准曲线。在同样条件下测定样品溶液的吸光度，在标准曲线上可读出样品溶液的浓度。品溶液的吸光度，在标准曲线上可读出样品溶液的浓度。吸光度的加和性：吸光度的加和性：若若某某一一波波长长的的光光束束连连续续通通过过若若干干具具有有相相同同厚厚度度，而而浓浓度度及及 摩摩 尔尔 吸吸 光光 系系 数数 分分 别别 为为 c c1 1、c c2 2、c c3 3ccn n与与 1 1、2 2、3 3n n的的溶溶液液时时，相相应应的的透透过过光光强强度度分分别别为为I I1 1、I I2 2、I I3 3IIn n。根据朗伯根据朗伯-比耳定律，各溶液的吸光度分别为比耳定律，各溶液的吸光度分别为 A A1 1=lg=lg（I I0 0/I/I1 1）；）；A A2 2=lg=lg（I I0 0/I/I2 2）；）；A A3 3=lg=lg（I I0 0/I/I3 3）A An n=lg=lg（I I0 0/I/In n）所所有有相相同同厚厚度度各各溶溶液液的的总总吸吸光光度度等等于于上上述述各各溶溶液液吸吸光光度度之总和，即之总和，即A A总总=A A1 1+A+A2 2+A+A3 3+A+An n 如果溶液中同时含有如果溶液中同时含有n n种吸光物质，只要各组分之间无相种吸光物质，只要各组分之间无相互作用，则上述关系同样成立，即溶液的总吸光度等于各组互作用，则上述关系同样成立，即溶液的总吸光度等于各组分吸光度之和。根据朗伯分吸光度之和。根据朗伯-比耳定律，溶液总吸光度比耳定律，溶液总吸光度A A总总可写为可写为A A总总=1 1lclc1 1+2 2lclc2 2+3 3lclc3 3+n nlclcn n2 2、多组分样品的分析、多组分样品的分析 二组分混合物的分析二组分混合物的分析 在两种或多种组分共存的情况下测定，很难避免谱峰的重叠，在两种或多种组分共存的情况下测定，很难避免谱峰的重叠，所测的吸收值往往是不同物质在同一波长下吸收值的加和。所测的吸收值往往是不同物质在同一波长下吸收值的加和。六、仪器介绍1 1光源（辐射源）：钨丝灯（测可见区吸收）和氢灯或氘灯光源（辐射源）：钨丝灯（测可见区吸收）和氢灯或氘灯（测紫外区吸收）。（测紫外区吸收）。2 2单色器：把来自光源的混合光分解为单色光并能随意改变单色器：把来自光源的混合光分解为单色光并能随意改变波长的装置，它是分光光度计的心脏部分。波长的装置，它是分光光度计的心脏部分。3 3吸收池：盛装试液和决定透光液层厚度的器件（石英比色吸收池：盛装试液和决定透光液层厚度的器件（石英比色皿和玻璃比色皿）。皿和玻璃比色皿）。4 4检测器：将光信号转变为电信号的光电转换器。检测器：将光信号转变为电信号的光电转换器。5 5测量信号指示系统：将检测器输出的信号显示出来的装置。测量信号指示系统：将检测器输出的信号显示出来的装置。紫外紫外-可见分光光度计：型号可见分光光度计：型号U-3010U-3010，双光束分光光度计双光束分光光度计，190nm1100nm流动池：检测液体样品流动池：检测液体样品积分球：检测固体及粉末样品积分球：检测固体及粉末样品