紫外可见光谱基本原理幻灯片.ppt

紫外可见光谱基本原理第1页，共29页，编辑于2022年，星期一一、一、Lamber-Beer定律：吸收光谱法基本定律定律：吸收光谱法基本定律描述物质对单色光吸收强弱与液层厚度和待测物浓度的关系描述物质对单色光吸收强弱与液层厚度和待测物浓度的关系布格布格(Bouguer)和朗伯和朗伯(Lambert)先后于先后于1729年和年和1760年阐明年阐明了光的吸收程度和了光的吸收程度和吸收层厚度吸收层厚度的关系。的关系。18521852年比尔年比尔(Beer)(Beer)又提出了光的吸收程度和又提出了光的吸收程度和吸收物浓度吸收物浓度之间也之间也具有类似的关系。具有类似的关系。2023/1/132第2页，共29页，编辑于2022年，星期一假设一束平行单色光通过一个吸光物体假设一束平行单色光通过一个吸光物体 2023/1/133第3页，共29页，编辑于2022年，星期一n取物体中一极薄的薄层2023/1/134第4页，共29页，编辑于2022年，星期一讨论：讨论：1Lamber-Beer定律的适用条件（前提）n 入射光为单色光n 溶液是稀溶液2该定律适用于固体、液体和气体样品3在同一波长下，各组分吸光度具有加和性n 应用：多组分测定2023/1/135第5页，共29页，编辑于2022年，星期一二、吸光系数和吸收光谱二、吸光系数和吸收光谱二、吸光系数和吸收光谱二、吸光系数和吸收光谱1吸光系数的物理意义：吸光系数的物理意义：单位浓度、单位厚度的吸光度 讨论：讨论：1）E=f（组分性质，温度，溶剂，）当组分性质、温度和溶剂一定，E=f（）2）不同物质在同一波长下E可能不同（选择性吸收）同一物质在不同波长下E一定不同 3）E，物质对光吸收能力,定量测定灵敏度 定性、定量依据2023/1/136第6页，共29页，编辑于2022年，星期一2吸光系数两种表示法：吸光系数两种表示法：1）摩尔吸光系数摩尔吸光系数：（结构分析）在一定下，C=1mol/L，L=1cm时的吸光度 2）百分含量吸光系数百分含量吸光系数/比吸光系数比吸光系数：（定量分析）在一定下，C=1g/100ml，L=1cm时的吸光度 3）两者关系2023/1/137第7页，共29页，编辑于2022年，星期一3吸收光谱（吸收曲线）：吸收光谱（吸收曲线）：A吸收光谱：吸收光谱：又称吸收曲线，是以波长（波长（）为横坐标）为横坐标、吸光度（吸光度（A）为纵坐标为纵坐标所描绘的图形。特征：峰峰 曲线上比左右相邻处都高的一处；max 吸收程度最大所对应的（曲线最大峰处的）谷谷 曲线上比左右相邻处都低的一处；min 最低谷所对应的；肩峰肩峰 sh 介于峰与谷之间，形状像肩的弱吸收峰；末端吸收末端吸收 在吸收光谱短波长端所呈现的强吸收而不呈峰形的部分。2023/1/138第8页，共29页，编辑于2022年，星期一4吸光度测量的条件选择：吸光度测量的条件选择：1）测量波长的选择：2023/1/139第9页，共29页，编辑于2022年，星期一2）吸光度读数范围的选择：3）参比溶液(空白溶液)的选择：选选选选A=0.20.7A=0.20.7注：采用空白对比消除因溶剂和容器的吸收、光的散射和注：采用空白对比消除因溶剂和容器的吸收、光的散射和 界面反射等因素对透光率的干扰界面反射等因素对透光率的干扰2023/1/1310第10页，共29页，编辑于2022年，星期一三、偏离三、偏离三、偏离三、偏离BeerBeer定律的因素定律的因素n依据依据BeerBeer定律，定律，A A与与C C关系应为关系应为 经过原点的直线经过原点的直线n偏离Beer定律的主要因素表现为 以下两个方面（一）光学因素（一）光学因素（二）化学因素（二）化学因素 2023/1/1311第11页，共29页，编辑于2022年，星期一（一）光学因素（一）光学因素（一）光学因素（一）光学因素 1非单色光的影响：非单色光的影响：n Beer定律应用的重要前提定律应用的重要前提入射光为单色光入射光为单色光 n照射物质的光经单色器分光后并非真正单色光照射物质的光经单色器分光后并非真正单色光n其其波波长长宽宽度度由由入入射射狭狭缝缝的的宽宽度度和和棱棱镜镜或或光光栅栅的的分分辨率决定辨率决定n为为了了保保证证透透过过光光对对检检测测器器的的响响应应，必必须须保保证证一一定定的狭缝宽度的狭缝宽度n这就使分离出来的光具一定的谱带宽度这就使分离出来的光具一定的谱带宽度2023/1/1312第12页，共29页，编辑于2022年，星期一2023/1/1313第13页，共29页，编辑于2022年，星期一讨论：讨论：入射光的谱带宽度严重影响吸光系数和吸收光谱形状入射光的谱带宽度严重影响吸光系数和吸收光谱形状 结论：结论：选择较纯单色光（选择较纯单色光（，单色性，单色性）选选maxmax作为测定波长（作为测定波长（EE，SS且成线性）且成线性）2023/1/1314第14页，共29页，编辑于2022年，星期一2杂散光的影响：杂散光的影响：n杂散光是指从单色器分出的光不在入射光谱带宽度 范围内，与所选波长相距较远n杂散光来源：仪器本身缺陷；光学元件污染造成n杂散光可使吸收光谱变形，吸光度变值3反射光和散色光的影响：反射光和散色光的影响：n反射光和散色光均是入射光谱带宽度内的光 直接对T产生影响n散射和反射使T，A，吸收光谱变形注：一般可用空白对比校正消除4非平行光的影响：非平行光的影响：n使光程，A，吸收光谱变形2023/1/1315第15页，共29页，编辑于2022年，星期一（二）化学因素（二）化学因素nBeer定律适用的另一个前提：稀溶液定律适用的另一个前提：稀溶液n浓度过高会使浓度过高会使C与与A关系偏离定律关系偏离定律2023/1/1316第16页，共29页，编辑于2022年，星期一四、透光率的测量误差四、透光率的测量误差TT影响测定结果的相对误差两个因素：T和T T影响因素：仪器噪音 1）暗噪音 2）讯号噪音2023/1/1317第17页，共29页，编辑于2022年，星期一1）暗噪音）暗噪音与检测器和放大电路不确切性有关与检测器和放大电路不确切性有关 与光讯号无关与光讯号无关2023/1/1318第18页，共29页，编辑于2022年，星期一2）讯号噪音）讯号噪音与光讯号有关与光讯号有关表明测量误差较小的范围表明测量误差较小的范围一直可延至较高吸光度区，一直可延至较高吸光度区，对测定有利对测定有利 2023/1/1319第19页，共29页，编辑于2022年，星期一第四节第四节 紫外紫外-可见分光光度计可见分光光度计一、基本组成一、基本组成二、分光光度计的类型二、分光光度计的类型第20页，共29页，编辑于2022年，星期一仪器仪器 可见分光光度计2023/1/1321第21页，共29页，编辑于2022年，星期一仪器仪器 紫外-可见分光光度计2023/1/1322第22页，共29页，编辑于2022年，星期一一、基本组成一、基本组成1.1.光源光源 在整个紫外光区或可见光谱区可以发射连续光谱，具有足够的辐在整个紫外光区或可见光谱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。射强度、较好的稳定性、较长的使用寿命。可见光区：钨灯作为可见光区：钨灯作为光源，其辐射波长范围在光源，其辐射波长范围在3203202500 nm2500 nm。紫外区：氢、氘灯。发紫外区：氢、氘灯。发射射185185400 nm400 nm的连续光谱。的连续光谱。2023/1/1323第23页，共29页，编辑于2022年，星期一 2.2.单色器单色器 将光源发射的复合光分解成单色光并可从中选出一任波将光源发射的复合光分解成单色光并可从中选出一任波长单色光的光学系统。长单色光的光学系统。入射狭缝：光源的光由此进入单色器；入射狭缝：光源的光由此进入单色器；准光装置：透镜或返射镜使入射光成为平行光束；准光装置：透镜或返射镜使入射光成为平行光束；色散元件：将复合光分解成单色光；色散元件：将复合光分解成单色光；棱镜或光栅棱镜或光栅；聚焦装置：透镜或凹面聚焦装置：透镜或凹面反射镜，将分光后所得单反射镜，将分光后所得单色光聚焦至出射狭缝；色光聚焦至出射狭缝；出射狭缝。出射狭缝。2023/1/1324第24页，共29页，编辑于2022年，星期一3.3.样品室样品室 样品室放置各种类型的吸收池样品室放置各种类型的吸收池（比色皿）和相应的池架附件。吸收池（比色皿）和相应的池架附件。吸收池主要有石英池和玻璃池两种。主要有石英池和玻璃池两种。在紫外区在紫外区须采用石英池，可见区一般用玻璃池。须采用石英池，可见区一般用玻璃池。4.4.检测器检测器 利用光电效应将透过吸收池的光利用光电效应将透过吸收池的光信号变成可测的电信号，常用的有光信号变成可测的电信号，常用的有光电池、光电管或光电倍增管。电池、光电管或光电倍增管。5.5.结果显示记录系统结果显示记录系统 检流计、数字显示、微机进行仪器检流计、数字显示、微机进行仪器自动控制和结果处理自动控制和结果处理2023/1/1325第25页，共29页，编辑于2022年，星期一二、分光光度计的类型二、分光光度计的类型1.1.单光束单光束简单，价廉，适于在给定波长处测量吸光度或透光度，一般简单，价廉，适于在给定波长处测量吸光度或透光度，一般不能作全波段光谱扫描，要求光源和检测器具有很高的稳定不能作全波段光谱扫描，要求光源和检测器具有很高的稳定性。性。特点：特点：使用时来回拉动吸收池使用时来回拉动吸收池移动误差移动误差对光源要求高对光源要求高比色池配对比色池配对2023/1/1326第26页，共29页，编辑于2022年，星期一2.2.双光束双光束 自动记录，快速全波段扫描。可消除光源不稳定、检测器灵敏度变化自动记录，快速全波段扫描。可消除光源不稳定、检测器灵敏度变化等因素的影响，特别适合于结构分析。仪器复杂，价格较高。等因素的影响，特别适合于结构分析。仪器复杂，价格较高。特点：特点：不用拉动吸收池，可以减小移动误差不用拉动吸收池，可以减小移动误差对光源要求不高对光源要求不高可以自动扫描吸收光谱可以自动扫描吸收光谱2023/1/1327第27页，共29页，编辑于2022年，星期一3.3.双波长双波长 将不同波长的两束单色光将不同波长的两束单色光(1 1、2 2)快束交替通过同一吸收池快束交替通过同一吸收池而后到达检测器。产生交流信号。无需参比池。而后到达检测器。产生交流信号。无需参比池。=1 12nm2nm。两波长两波长同时扫描即可获得导数光谱。同时扫描即可获得导数光谱。特点：特点：利用吸光度差值定量利用吸光度差值定量消除干扰和吸收池不匹配引起的误差消除干扰和吸收池不匹配引起的误差2023/1/1328第28页，共29页，编辑于2022年，星期一2023/1/1329第29页，共29页，编辑于2022年，星期一