第二章-紫外-可见分光光度法-现代食品检测技术-教学课件.ppt

LOGO现代食品检测技术现代食品检测技术LOGO第一节第一节 紫外紫外-可见吸收光谱分析基本原理可见吸收光谱分析基本原理1.1.概述概述紫外可见吸收光谱：分子价电子能级跃迁。紫外可见吸收光谱：分子价电子能级跃迁。波长范围：波长范围：100100750 nm.750 nm.(1)(1)远紫外光区远紫外光区:100:100200nm 200nm (2)(2)近紫外光区近紫外光区:200:200400nm400nm(3)(3)可见光区可见光区:400:400750nm750nm可用于结构鉴定和定量分析。可用于结构鉴定和定量分析。电子跃迁的同时，伴随着振动转动能级的跃迁电子跃迁的同时，伴随着振动转动能级的跃迁;带状带状光谱。光谱。LOGO2 2、吸收曲线、吸收曲线：吸收波长吸收波长；：摩尔吸光系数摩尔吸光系数1、次峰、次峰 2、肩峰、肩峰 3、波谷、波谷 4、最大吸收峰、最大吸收峰用不同波长的单色光照射，测吸光度；用不同波长的单色光照射，测吸光度；250 300 350 400nm1234 LOGO吸收曲线吸收曲线同一种物质对不同波长光的吸光度同一种物质对不同波长光的吸光度不同。吸光度最大处对应的波长称为最不同。吸光度最大处对应的波长称为最大吸收波长大吸收波长maxmax 不同浓度的同一种物质，其吸收曲不同浓度的同一种物质，其吸收曲线形状相似线形状相似maxmax不变。而对于不同物质，不变。而对于不同物质，它们的吸收曲线形状和它们的吸收曲线形状和maxmax则不同。则不同。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。依据之一。LOGOLOGO3.3.电子跃迁与分子吸收光谱电子跃迁与分子吸收光谱物质分子内部三种运动形式：物质分子内部三种运动形式：（1）电子相对于原子核的运动；）电子相对于原子核的运动；（2）原子核在其平衡位置附近的相对振动；）原子核在其平衡位置附近的相对振动；（3）分子本身绕其重心的转动。）分子本身绕其重心的转动。分子具有三种不同能级：电子能级、振动能级和转动能级分子具有三种不同能级：电子能级、振动能级和转动能级三种能级都是量子化的，且各自具有相应的能量。三种能级都是量子化的，且各自具有相应的能量。分子的内能：电子能量分子的内能：电子能量EeEe、振动能量振动能量EvEv、转动能量、转动能量ErEr 即即:E EEe+Ev+ErEe+Ev+Er evr LOGO能级跃迁能级跃迁 电子能级间跃电子能级间跃迁的同时，总伴迁的同时，总伴随有振动和转动随有振动和转动能级间的跃迁。能级间的跃迁。即电子光谱中总即电子光谱中总包含有振动能级包含有振动能级和转动能级间跃和转动能级间跃迁产生的若干谱迁产生的若干谱线而呈现宽谱带线而呈现宽谱带。LOGO讨论讨论：（1）转动能级间的能量差）转动能级间的能量差r r：0.0050.0050.0500.050eVeV，跃迁产生跃迁产生吸收光谱位于远红外区。远红外光谱或分子转动光谱；吸收光谱位于远红外区。远红外光谱或分子转动光谱；（2）振动能级的能量差）振动能级的能量差vv约为：约为：0.050.05eVeV，跃迁产生的跃迁产生的吸收光谱位于红外区，红外光谱或分子振动光谱；吸收光谱位于红外区，红外光谱或分子振动光谱；（3）电子能级的能量差）电子能级的能量差e e较大较大1 12020eVeV。电子跃迁产生的吸电子跃迁产生的吸收光谱在紫外收光谱在紫外可见光区，紫外可见光区，紫外可见光谱或分子的电子光谱；可见光谱或分子的电子光谱；LOGOLOGO第二节第二节 紫外可见吸收光谱与分子结构的关系紫外可见吸收光谱与分子结构的关系一、电子跃迁的类型一、电子跃迁的类型 有机化合物的紫外有机化合物的紫外可见吸收光谱是三种电子跃迁的结果：可见吸收光谱是三种电子跃迁的结果：电子、电子、电子、电子、n电子。电子。分子轨道理论：成键轨道分子轨道理论：成键轨道反键轨道反键轨道。当外层电子吸收紫外或可见辐射后，就从基态向激发态当外层电子吸收紫外或可见辐射后，就从基态向激发态(反反键轨道键轨道)跃迁。主要有四种跃迁所需能量跃迁。主要有四种跃迁所需能量大小顺序为：大小顺序为：n n s s *s s*RKE,Bn ECOHn s sHLOGO1 1跃迁跃迁 所需能量最大；所需能量最大；电子只有吸收远紫外光的能量才能发电子只有吸收远紫外光的能量才能发生跃迁；生跃迁；饱和烷烃的分子吸收光谱出现在远紫外区；饱和烷烃的分子吸收光谱出现在远紫外区；吸收波长吸收波长200 nm；例：甲烷的例：甲烷的maxmax为为125nm,乙烷乙烷maxmax为为135nm。只能被真空紫外分光光度计检测到；只能被真空紫外分光光度计检测到；作为溶剂使用；作为溶剂使用；s sp p*s s*RKE,Bnp p ELOGOLOGO3 3 跃迁跃迁 所需能量较小，吸收波长处于远紫外区的近紫外端或近紫所需能量较小，吸收波长处于远紫外区的近紫外端或近紫外区，外区，max一般在一般在104Lmol1cm1以上，属于强吸收。以上，属于强吸收。乙烯乙烯*跃迁的跃迁的max为为162nm，max为为:1104 Lmol-1cm1。C=C 发色基团，发色基团，但但 *200nm。max=162nm 助色基团取代助色基团取代 *（K带带)发生红移。发生红移。LOGOLOGO二、生色团、助色团和吸收带1 生色团生色团 能吸收紫外、可见光的结构单元，是含有能吸收紫外、可见光的结构单元，是含有非键轨道和非键轨道和分子轨道的电子体系。分子轨道的电子体系。LOGO2 助色团助色团是能使生色团吸收峰向长波方向位移并增强其是能使生色团吸收峰向长波方向位移并增强其强度的官能团，是带有非键电子对的基团。强度的官能团，是带有非键电子对的基团。OH,NH2,SH及卤族元素及卤族元素LOGOLOGO4 4、吸收带、吸收带（1）K K吸收带：由吸收带：由跃迁产生的，由于跃迁产生的，由于分子中存在分子中存在共轭结构而引起的共轭结构而引起的,maxmax大大于于10104 4LmolLmol1 1cmcm1 1，强吸收带。吸收峰，强吸收带。吸收峰在在217-280nm217-280nm，共轭体系越大，吸收波长越长，共轭体系越大，吸收波长越长，吸收强大增大。吸收强大增大。（2 2）R R吸收带：由吸收带：由nn跃迁产生的，跃迁产生的，10010010001000，弱吸收。吸收峰在近紫外区，弱吸收。吸收峰在近紫外区。LOGO（3）B B吸收带：由芳香族化合物的吸收带：由芳香族化合物的跃迁和苯跃迁和苯环的振动的重叠引起的，是一组精细结构吸收带，吸环的振动的重叠引起的，是一组精细结构吸收带，吸收峰在收峰在230-270 nm230-270 nm之间，之间，=100=100，B B吸收带的精细结构吸收带的精细结构常用来判断芳香族化合物，但苯环上有取代基且与苯常用来判断芳香族化合物，但苯环上有取代基且与苯环共轭或在极性溶剂中测定时，这些精细结构会简单环共轭或在极性溶剂中测定时，这些精细结构会简单化或消失。化或消失。（4）E吸收带：由芳香族化合物的吸收带：由芳香族化合物的跃迁产生跃迁产生的，是芳香族化合物的特征吸收。的，是芳香族化合物的特征吸收。LOGO苯苯*跃迁的三个吸收带跃迁的三个吸收带E1带带:180 nm =47000E2带带:204 nm =7000B带带:250 nm =100LOGO三、影响紫外可见吸收光谱的因素三、影响紫外可见吸收光谱的因素1.1.共轭效应共轭效应 共轭效应使吸收的波长向长波方向移动，吸共轭效应使吸收的波长向长波方向移动，吸收强度也随之加强。收强度也随之加强。165nm 217nm LOGO CH2=CH2 165nm 10000CH2=CH-CH=CH2 217 nm 21000CH2=CH-CH=CH-CH=CH2 258 nm 34000化合物化合物 max (nm)max 电子共轭体系增大，电子共轭体系增大，红移，红移，增大。增大。LOGOLOGO2.2.助色效应助色效应 助色效应使助色团的助色效应使助色团的n n电子与发色团的电子与发色团的 电子共轭，结果使吸电子共轭，结果使吸收的波长向长波方向移动，吸收强度随之加强。收的波长向长波方向移动，吸收强度随之加强。C=C C=C 发色基团，发色基团，但但 *200nm200nm。maxmax=162nm =162nm 助色基团取代助色基团取代 *（K K带带)发生红移。发生红移。LOGO3.3.超共轭效应超共轭效应 这是由于烷基的这是由于烷基的键与共轭体系的键与共轭体系的 键共轭而引起的，其效键共轭而引起的，其效应使吸收的波长向长波方向移动，吸收强度加强。但增加的幅应使吸收的波长向长波方向移动，吸收强度加强。但增加的幅度很小。度很小。4.4.溶剂的影响溶剂的影响 常用溶剂有己烷、庚烷、环己烷、二氧杂几烷、水、乙醇等常用溶剂有己烷、庚烷、环己烷、二氧杂几烷、水、乙醇等等，特别是极性溶剂，对溶质吸收峰的波长、摩尔吸光系数，等，特别是极性溶剂，对溶质吸收峰的波长、摩尔吸光系数，形状都可能产生影响，这是因为溶剂和溶质间常形成氢键，或形状都可能产生影响，这是因为溶剂和溶质间常形成氢键，或溶剂的偶极使溶质的极性增强，引起溶剂的偶极使溶质的极性增强，引起 *或或nn吸收带吸收带的迁移。的迁移。LOGO无溶剂效应无溶剂效应极性溶剂效应极性溶剂效应*nn *能量能量1)1)对对*跃迁和跃迁和nn*跃迁的影响跃迁的影响溶剂极性增加，溶剂极性增加，*跃迁吸收带红移，跃迁吸收带红移，n*跃迁吸收带蓝移。跃迁吸收带蓝移。LOGOLOGO 2)2)溶剂的选择溶剂的选择a.溶剂应能很好地溶解被测试样，溶剂对溶剂应能很好地溶解被测试样，溶剂对溶质应该是惰性的。溶质应该是惰性的。b.在溶解度允许的范围内，尽量选择极性在溶解度允许的范围内，尽量选择极性较小的溶剂。较小的溶剂。c.溶剂在样品的吸收光谱区应无明显吸收溶剂在样品的吸收光谱区应无明显吸收LOGO四、各类有机化合物的紫外可见特征吸收光谱四、各类有机化合物的紫外可见特征吸收光谱1 饱和烃及其取代衍生物饱和烃及其取代衍生物化合物化合物 max (nm)max 甲烷甲烷 124 乙烷乙烷 135 H2O 167 1480CH3OH 177 150 CH3Cl 173 200CH3I 257 365CH3NH2 215 600LOGOLOGO2 2 不饱和烃不饱和烃1)非共轭不饱和烃非共轭不饱和烃CH2=CH-(CH2)2-CH3 184 nmCH2=CH-(CH2)2-CH=CH2 185nmCH2=CH2 165 nm烯烃烯烃 maxLOGO2)2)共轭不饱和烃共轭不饱和烃CH2=CH-CH=CH-CH=CH2:max=258nmLOGO3)3)羰基化合物羰基化合物R带带：n*跃迁，弱吸收跃迁，弱吸收K带带：*跃迁，强吸收跃迁，强吸收RC=OYLOGORC=OYK带带:红移红移R带带:蓝移蓝移R带带:270300 nm K带带:150nmY=H,RY=-NH2,-OH,-ORLOGOK带带:红移红移220260 nmR带带:红移红移310330 nmC=C C=OC=O=LOGO基团结构*max(nm)n*max(nm)C=O166280C=CC=O240320C=CC=CC=O270350245435LOGO4)4)苯及其衍生物苯及其衍生物苯苯*跃迁的三个吸收带跃迁的三个吸收带E1带带:180 nm =47000E2带带:204 nm =7000B带带:250 nm =100LOGO苯环上的取代基使苯环上的取代基使 B带简化、红移，吸带简化、红移，吸收强度增大。收强度增大。苯苯甲苯甲苯苯胺苯胺化合物max(nm)(B带)max苯254200甲苯261300间二甲苯2633001,3,5-三甲苯266305LOGO苯环与羰基双键苯环与羰基双键共轭共轭羰基双键：羰基双键：K带和带和R带红移；带红移；苯环：苯环：B带简化，带简化，E2带与带与K带重合且红移带重合且红移乙酰苯的紫外吸收光谱乙酰苯的紫外吸收光谱LOGO5)5)稠环芳烃及杂环化合物稠环芳烃及杂环化合物苯的三个吸收带红移，且强度增加。苯环的苯的三个吸收带红移，且强度增加。苯环的数目越多，波长红移越多。数目越多，波长红移越多。LOGO第三节第三节 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LOGO仪器仪器 紫外-可见分光光度计LOGO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。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：钨灯作可见光区：钨灯作为光源，其辐射波长范为光源，其辐射波长范围在围在3203202500 2500 nmnm。紫外区：氢、氘灯。紫外区：氢、氘灯。发射发射185185400 400 nmnm的连的连续光谱。续光谱。LOGO 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。波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；棱镜或光栅；色散元件：将复合光分解成单色光；棱镜或光栅；聚焦装置：透镜或聚焦装置：透镜或凹面反射镜，将分光凹面反射镜，将分光后所得单色光聚焦至后所得单色光聚焦至出射狭缝；出射狭缝；出射狭缝。出射狭缝。LOGO3.3.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（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。收池主要有石英池和玻璃池两种。在紫外区须采用石英池，可见区一在紫外区须采用石英池，可见区一般用玻璃池。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。有光电池、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、微机进行检流计、数字显示、微机进行仪器自动控制和结果处理。仪器自动控制和结果处理。LOGO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性。很高的稳定性。2.2.双光束双光束 自动记录，快速全自动记录，快速全波段扫描。可消除光源不稳波段扫描。可消除光源不稳定、检测器灵敏度变化等因定、检测器灵敏度变化等因素的影响，特别适合于结构素的影响，特别适合于结构分析。仪器复杂，价格较分析。仪器复杂，价格较高。LOGO3.3.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。吸收池而后到达检测器。产生交流信号。无需参比池。=1 12 2nmnm。两波长同时扫描即可获得导数光谱。两波长同时扫描即可获得导数光谱。LOGO光路图光路图LOGO第四节第四节 紫外紫外-可见吸收光谱的应用可见吸收光谱的应用一、定性分析一、定性分析 maxmax：化合物特性参数，可作为定性依据；：化合物特性参数，可作为定性依据；1 1 吸收曲线比较法吸收曲线比较法吸收峰的数目，形状，吸收峰的数目，形状，maxmax,maxmax等。等。maxmax ，maxmax都都相同，可能是一个化合物；相同，可能是一个化合物；1)1)与标准谱图比较与标准谱图比较标准谱图库：标准谱图库：4600046000种化合物紫外光谱的标准谱图种化合物紫外光谱的标准谱图 The sadtler standard spectra,UltravioletThe sadtler standard spectra,Ultraviolet2)2)与标准化合物的吸收光谱比较与标准化合物的吸收光谱比较LOGO2 2 计算不饱和有机化合物计算不饱和有机化合物maxmax的经验规则的经验规则1)伍德沃德伍德沃德(Woodward-Fieser)规则规则适用于共轭烯烃适用于共轭烯烃(不多于四个双键不多于四个双键)、共轭烯酮共轭烯酮类化合物类化合物*跃迁吸收峰跃迁吸收峰max的计算的计算。P67表表5-2LOGO异环二烯异环二烯基数：基数：214环外双键：环外双键：52，3，4，5位烷基取代：位烷基取代：45 计算计算：239 nm共轭烯烃共轭烯烃LOGOLOGO例：水芹烯有两种异构体，经其他方法测定其结例：水芹烯有两种异构体，经其他方法测定其结构为构为A及及B。其紫外光谱：。其紫外光谱：体的体的max为为263 nm(max为为2500)，体的体的max为为231 nm(max为为900)。试问试问A及及B何者为何者为体，何者为体，何者为体？体？基数：基数：214环外双键：环外双键：5烷基取代：烷基取代：25 计算计算：229 nmA基数：基数：253烷基取代：烷基取代：35 计算计算：268 nmBLOGO基数基数：215增加一个共轭双键增加一个共轭双键：30同环二烯同环二烯：39环外双键环外双键：5取代烷基取代烷基：10取代烷基取代烷基：18 计算计算：317 nm 、不饱和羰基化合物不饱和羰基化合物LOGO2)2)斯科特斯科特(Scott)(Scott)规则规则适用于芳香族羰基取代衍生物适用于芳香族羰基取代衍生物max的计算的计算基数基数：230对位胺基对位胺基：58 计算计算：288 nm测定测定：288nmLOGO二二 结构分析结构分析1 判别顺反异构体判别顺反异构体顺式顺式反式反式max=280nm max=13500max=295nm max=27000LOGO2 2 判别互变异构体判别互变异构体酮式酮式:max=272nm,max=16烯醇式烯醇式:max=243nm,max=16000LOGO3 3.可获得的结构信息可获得的结构信息（1）200-400nm 无吸收峰。饱和化合物，单烯。无吸收峰。饱和化合物，单烯。（2）270-350 nm有吸收峰（有吸收峰（=10-100）醛酮醛酮 n*跃迁产跃迁产生的生的R 带。带。（3）250-300 nm 有中等强度的吸收峰（有中等强度的吸收峰（=200-2000），），芳芳环的特征环的特征 吸收（具有精细解构的吸收（具有精细解构的B带）。带）。（4）200-250 nm有强吸收峰（有强吸收峰（104），），表明含有一个共轭表明含有一个共轭体系（体系（K）带。共轭二烯：带。共轭二烯：K带（带（230 nm）；）；不饱和醛不饱和醛酮：酮：K带带 230 nm，R带带 310-330 nm260nm,300 nm,330 nm有强吸收峰，有强吸收峰，3,4,5个双键的共轭体系。个双键的共轭体系。LOGO三、定量分析三、定量分析：1 1、朗白、朗白比耳定律比耳定律 当用一束强度为当用一束强度为I Io o的单色光垂直通过厚度为的单色光垂直通过厚度为b b、吸光、吸光物质浓度为物质浓度为C C的溶液时，溶液的吸光度正比于溶液的厚的溶液时，溶液的吸光度正比于溶液的厚度度b b和溶液中吸光物质的浓度和溶液中吸光物质的浓度C C的乘积。数学表达式的乘积。数学表达式为：为：A=lg(IA=lg(I0 0/I)=-lgT=KbC/I)=-lgT=KbCT T：透光率：透光率 透过光强度与入射光强度的比值透过光强度与入射光强度的比值（1 1）比例常数）比例常数K K的几种表示方法：的几种表示方法：比例常数表示吸光物质对某波长光的吸收程度。与吸比例常数表示吸光物质对某波长光的吸收程度。与吸光物质的性质、入射光的波长及温度等因素有关。光物质的性质、入射光的波长及温度等因素有关。K K值随着值随着b b和和C C的单位不同而不同。的单位不同而不同。LOGO1 1）吸光系数：）吸光系数：当溶液浓度当溶液浓度c c的单位为的单位为g/L,g/L,溶液液层厚度溶液液层厚度b b的单位为的单位为cmcm时，时，K K叫叫“吸光系数吸光系数”，用，用a a表示，其单位为表示，其单位为L/gcmL/gcm，此时：此时：A=abC A=abC 由式可知：由式可知：a=A/bca=A/bc，它表示的是当，它表示的是当c=1g/Lc=1g/L、b=1cmb=1cm时时溶液的吸光度。溶液的吸光度。2 2）摩尔吸光系数：）摩尔吸光系数：当溶液浓度当溶液浓度c c的单位为的单位为mol/Lmol/L，液层厚度，液层厚度b b的单位为的单位为cmcm时，时，K K叫叫“摩尔吸光系数摩尔吸光系数”，用，用表示，其单位为表示，其单位为L/molcmL/molcm，此时：，此时：A=A=bcbcLOGO =A/bc=A/bc，它表示的是当它表示的是当C=1mol/LC=1mol/L，b=1cmb=1cm时，物质对波时，物质对波长为长为的光的吸光度。的光的吸光度。与与a a之间的关系为：之间的关系为：=aM=aMM M为吸光物质的分子量。为吸光物质的分子量。和和a a的大小都可以反映出吸光物质对波长的大小都可以反映出吸光物质对波长为为的单色光的吸收能力的单色光的吸收能力,一般用一般用来表示。来表示。LOGO（2 2）影响）影响值的因素：值的因素：内因内因-吸光物质分子结构；吸光物质分子结构；外因外因入射光波长；入射光波长；可作定性鉴定参数，也可用以估量定量方法的灵敏可作定性鉴定参数，也可用以估量定量方法的灵敏度：度：值愈大，方法灵敏度愈高。值愈大，方法灵敏度愈高。在在maxmax处：处：maxmax 10 105 5 灵敏度超高灵敏度超高 maxmax（6 61010）10104 4 灵敏度高灵敏度高 maxmax（2 26 6）10104 4 灵敏度中等灵敏度中等 maxmax 2 10 2 104 4 灵敏度不高灵敏度不高LOGO例例1 1：铁（：铁（）浓度为）浓度为5.0105.010-4-4 gL gL-1-1的溶液的溶液,与与1,10-1,10-邻二氮杂菲反应邻二氮杂菲反应,生成橙红色络合物生成橙红色络合物.该络合物该络合物在波长在波长508 nm,508 nm,比色皿厚度为比色皿厚度为2cm2cm时时,测得测得A=0.190 A=0.190。计算计算1,10-1,10-邻二氮杂菲亚铁的邻二氮杂菲亚铁的a a及及。(已知铁的相对原已知铁的相对原子质量为子质量为55.85)55.85)解：根据比耳定律解：根据比耳定律 A=abc A=abc 得：得：a=A/bc=0.190/(25.010a=A/bc=0.190/(25.010-4-4)=190 Lg)=190 Lg-1-1cmcm-1-1=Ma=55.85190=1.110=Ma=55.85190=1.1104 4 Lmol Lmol-1-1cmcm-1-1LOGO例例2 2：已知某化合物的相对分子量为：已知某化合物的相对分子量为251251，将此化合物，将此化合物用已醇作溶剂配成浓度为用已醇作溶剂配成浓度为0.150 m mol L0.150 m mol L-1-1溶液，在溶液，在480nm480nm处用处用2.00cm2.00cm吸收池测得透光率为吸收池测得透光率为39.8%39.8%，求该化，求该化合物在上述条件下的摩尔吸光系数和吸光系数。合物在上述条件下的摩尔吸光系数和吸光系数。解：已知溶剂浓度解：已知溶剂浓度c=0.150mmo l.Lc=0.150mmo l.L-1-1，b=2.00cm,b=2.00cm,T=0.398,T=0.398,由由Lambert-BeerLambert-Beer定律得：定律得：480nm480nm=A/cb=A/cb =-lg0.398/0.15010 =-lg0.398/0.15010-3-3 2.00 2.00 =1.33 10 =1.33 103 3(L mol(L mol-1-1 cm cm-1-1)由由=aM,=aM,得得:a=/Ma=/Ma=/251=5.30(L ga=/251=5.30(L g-1-1 cm cm-1-1)LOGO（3 3）吸收定律的适用条件）吸收定律的适用条件：1 1）必须是使用单色光为入射光；）必须是使用单色光为入射光；2 2）溶液为稀溶液；）溶液为稀溶液；3 3）吸收定律能够用于彼此不相互作用的多组分）吸收定律能够用于彼此不相互作用的多组分溶液。它们的吸光度具有加合性，且对每一溶液。它们的吸光度具有加合性，且对每一组分分别适用，即：组分分别适用，即：A A总总=A=A1 1+A+A2 2+A+A3 3+A+An n =1 1bcbc1 1+2 2bcbc2 2+3 3bcbc3 3+n nbcbcn n（4 4）吸收定律对紫外光、可见光、红外光都适）吸收定律对紫外光、可见光、红外光都适用用LOGO2 2 偏离朗伯偏离朗伯-比耳定律的原因比耳定律的原因bc=Kcbc=KcACAC，作图，应得到一过，作图，应得到一过 原点的直线，称标准曲线原点的直线，称标准曲线或工作曲线。但在实际中，或工作曲线。但在实际中，常发现标准曲线不成直线，常发现标准曲线不成直线，这种情况称偏离朗伯这种情况称偏离朗伯-比耳比耳定律。定律。LOGO（1 1）由于非单色光引起的偏离）由于非单色光引起的偏离（2 2）由于溶液本身的化学和物理因素引起的偏）由于溶液本身的化学和物理因素引起的偏离离a a 由于介质不均匀性引起的偏离由于介质不均匀性引起的偏离b b 由于溶液中的化学反应引起的偏离由于溶液中的化学反应引起的偏离LOGO3 3 几种常用定量分析方法几种常用定量分析方法1 1）标准曲线法（工作曲线法）标准曲线法（工作曲线法）第一步：绘制吸收曲线，找出测定波长第一步：绘制吸收曲线，找出测定波长第二步：配标准系列，测绘出标准曲线第二步：配标准系列，测绘出标准曲线第三步：在相同条件下，配制样品，测其第三步：在相同条件下，配制样品，测其A A第四步：在标准曲线上查出样品浓度第四步：在标准曲线上查出样品浓度LOGO单组分定量方法单组分定量方法单组分定量方法单组分定量方法标准曲线法标准曲线法LOGO 本法特点：分析同种类的大批试样比较方便。本法特点：分析同种类的大批试样比较方便。因为这样一条标准曲线，只要操作条件不变，因为这样一条标准曲线，只要操作条件不变，就可供一段时间内使用，不必每做一个试样分就可供一段时间内使用，不必每做一个试样分析都要同时作一条标准曲线。析都要同时作一条标准曲线。注意事项：注意事项：标准溶液的组成与浓度应尽量与试样接近；标准溶液的组成与浓度应尽量与试样接近；如仪器条件和操作条件（试剂、酸度、温如仪器条件和操作条件（试剂、酸度、温度）变化了，则应校正曲线，或重新制作标准度）变化了，则应校正曲线，或重新制作标准曲线。曲线。LOGO2 2）标准加入法）标准加入法 在相同条件下，配样液和样加标液，测出其在相同条件下，配样液和样加标液，测出其吸光度，两者相比较，即可得出样品浓度的一吸光度，两者相比较，即可得出样品浓度的一种分析方法。种分析方法。设配制的样液和样加标液的浓度为设配制的样液和样加标液的浓度为C Cx x 、C Cs+xs+x ，测出吸光度对应为测出吸光度对应为A AX X、A AS+xS+x，据，据A=abc A=abc 有：有：A AX X=a=ax xb bx xC Cx x (1)(1)A AS+xS+x=a=as+xs+xb bs+xs+xC Cs+xs+x (2)(2)LOGO在相同条件下测同一种物质，在相同条件下测同一种物质，则有则有 a as+xs+x=a=ax x b bs+xs+x=b=bx x比较（比较（1 1）（2 2）得：）得：A AX X/A/AS+xS+x=C=Cx x/C/Cs+xs+x (3)(3)而而 C Cs+xs+x=(V=(Vx xC Cx x+V+Vs sC Cs s)/(V)/(Vx x+V+Vs s)(4)(4)将（将（4 4）代入（）代入（3 3）得：）得：C Cx x=V=Vs sA AX XC Cs s/（V Vx+sx+sA Ax+Sx+S-A-AX X V Vx x）本法特点：在样品溶液中加入一个小体积本法特点：在样品溶液中加入一个小体积(Vs)(Vs)的标准的标准溶液，对试液的组成无大的影响，这就能使配制的样溶液，对试液的组成无大的影响，这就能使配制的样品溶液和样品加标溶液的组成基本保持一致，能获得品溶液和样品加标溶液的组成基本保持一致，能获得较准确的分析结果。科研试验常使用此法。较准确的分析结果。科研试验常使用此法。LOGO3 3）、多组分定量方法）、多组分定量方法LOGO第五节第五节 显色反应及其影响因素显色反应及其影响因素显色反应：将待测组分转变成可能测量的有色显色反应：将待测组分转变成可能测量的有色 化合物的反应。化合物的反应。显色剂：待测组分形成有色化合物的试剂。显色剂：待测组分形成有色化合物的试剂。LOGO一、对显色反应的要求一、对显色反应的要求1 1 选择性好；选择性好；2 2 灵敏度足够高；灵敏度足够高；3 3 有色化合物组成恒定，符合一定的化学式；有色化合物组成恒定，符合一定的化学式；4 4 有色化合物的化学性质应足够稳定；有色化合物的化学性质应足够稳定；5 5 有色化合物与显色剂之间的颜色差别要大。有色化合物与显色剂之间的颜色差别要大。6 6 颜色差别用对比度表示，要求颜色差别用对比度表示，要求60nm60nm。二、显色条件的选择二、显色条件的选择显色条件：显色条件：M+R=MRM+R=MR反应相关条件。反应相关条件。显色剂浓度及用量显色剂浓度及用量;酸度酸度;温度温度;显色时间显色时间;缓冲溶液种缓冲溶液种类及用量类及用量;用表面活性剂的加入等等。用表面活性剂的加入等等。选择的总原则：选择的总原则：A AMRMR最大且恒定最大且恒定LOGO显色条件的选择显色条件的选择1 1 显色剂显色剂R R的用量的用量显色反应一般可用下式表示：显色反应一般可用下式表示：M +R MR M +R MR 被测组分被测组分 显色剂显色剂 有色化合物有色化合物LOGO2 2 溶液的酸度溶液的酸度1 1）影响显色剂的平衡浓度和颜色影响显色剂的平衡浓度和颜色 M+HR MR+HM+HR MR+H+许多显色剂在不同的酸度下有不同的颜色。许多显色剂在不同的酸度下有不同的颜色。例例1-(2-1-(2-吡啶偶氮吡啶偶氮)-)-间苯二酚间苯二酚(PAR)(PAR)，LOGO2 2）影响被测金属离子的存在形态）影响被测金属离子的存在形态大部分金属离子易水解大部分金属离子易水解.例，例，AlAl3+3+在在pH4pH4时，时，有下列水解反应：有下列水解反应：Al(HAl(H2 2O)6O)63+3+Al(H Al(H2 2O)O)5 5OHOH2+2+H+H+2Al(H2Al(H2 2O)O)5 5OHOH2+2+Al Al2 2(H(H2 2O)O)6 6(OH)(OH)3 33+3+H+H+3H+3H2 2O O 显然，这些水解反应的存在，对显色反应的显然，这些水解反应的存在，对显色反应的进行是不利的，如生成沉淀，则使显色反应无进行是不利的，如生成沉淀，则使显色反应无法进行。法进行。LOGO3 3）影响络合物的组成影响络合物的组成某些显色反应，酸度不同，络合比不同，其色不同。某些显色反应，酸度不同，络合比不同，其色不同。例磺基水杨酸与例磺基水杨酸与Fe3+Fe3+的反应，在不同酸度下，可生成的反应，在不同酸度下，可生成1:11:1、1:21:2和和1:31:3三种不同颜色的络合物，故测定时应控三种不同颜色的络合物，故测定时应控制酸度。制酸度。PH PH 络合物络合物 颜颜 色色 1.8-2.5 Fe(Ssal)1.8-2.5 Fe(Ssal)+紫紫 4-8 Fe(Ssal)4-8 Fe(Ssal)2-2-棕棕 褐褐 8-11.5 Fe(Ssal)38-11.5 Fe(Ssal)33-3-黄黄Ssal:Ssal:磺基水杨酸磺基水杨酸显色反应的适宜酸度，由实验来定。显色反应的适宜酸度，由实验来定。LOGO 固定溶液中被测组分与固定溶液中被测组分与R R的浓度，调节溶液的浓度，调节溶液不同的不同的pHpH值，测定值，测定A A，作，作pH-ApH-A曲线，从中曲线，从中找出适宜的找出适宜的pHpH值范围。值范围。LOGO3 3 显色温度显色温度 显色反应常在室温下进行。但是，有些显色显色反应常在室温下进行。但是，有些显色反应必需加热至一定温度才能完成。反应必需加热至一定温度才能完成。例例:用硅钼蓝法测硅时生成硅钼黄的反应，在室用硅钼蓝法测硅时生成硅钼黄的反应，在室温下需要温下需要10min10min以上才能完成，而在沸水浴中，以上才能完成，而在沸水浴中，则只需则只需30s30s便能完成。便能完成。LOGO4 4 显色时间显色时间 有些显色反应瞬间完成，溶液颜色很快达到稳定，有些显色反应瞬间完成，溶液颜色很快达到稳定，并在较长时间内保持不变；有些虽能迅速完成，但络并在较长时间内保持不变；有些虽能迅速完成，但络合物的颜色很快就开始褪色；有些进行很缓慢，溶液合物的颜色很快就开始褪色；有些进行很缓慢，溶液颜色需经一段时间后才稳定。应据实际情况，确定最颜色需经一段时间后才稳定。应据实际情况，确定最合适的时间测定。合适的时间测定。LOGO5 5 副反应的影响副反应的影响 溶液中副反应存在时，会影响反应的完全程溶液中副反应存在时，会影响反应的完全程度。度。6 6 溶剂溶剂 有机溶剂常降低有色化合物的离解度，从而有机溶剂常降低有色化合物的离解度，从而提高了显色反应的灵敏度。例，偶氮氯膦提高了显色反应的灵敏度。例，偶氮氯膦法法测测CaCa2+2+，加乙醇后，加乙醇后，A A明显增加明显增加.此外，有机溶此外，有机溶剂还可能提高显色反应的速度。如，氯代磺酚剂还可能提高显色反应的速度。如，氯代磺酚S S测测NbNb，在水溶液中显色需要几个小时，加丙酮，在水溶液中显色需要几个小时，加丙酮后，则只需后，则只需30min30min。LOGO7 7 溶液中共存离子的影响溶液中共存离子的影响 消除共存离子干扰的方法：消除共存离子干扰的方法：1 1）控制溶液的酸度）控制溶液的酸度 ;2 2）加入掩蔽剂）加入掩蔽剂 ;3 3）利用氧化还原反应，改变干扰离子的价态）利用氧化还原反应，改变干扰离子的价态 ;4 4）利用校正系数）利用校正系数 ;5 5）利用参比溶液消除显色剂和某些共存有色）利用参比溶液消除显色剂和某些共存有色 离子的干扰离子的干扰 ;6 6）选择适当的波长）选择适当的波长 ;7 7）采用适当的分离方法）采用适当的分离方法.LOGO第六节第六节 测量误差和测量条件的选择测量误差和测量条件的选择一、一、仪器测量误差仪器测量误差 在光分析中，仪器误差是测量不准确的主要在光分析中，仪器误差是测量不准确的主要因素。适宜的吸光度范围因素。适宜的吸光度范围:(T:15-65%):(T:15-65%)或（或（A:A:0.2-0.80.2-0.8）最佳的取值点）最佳的取值点:T=36.8%:T=36.8%或或A=0.434A=0.434 LOGO二、测量条件的选择二、测量条件的选择 为使测定结果有较高的灵敏度和准确度，必为使测定结果有较高的灵敏度和准确度，必须注意：须注意：1 1 入射光波长的选择入射光波长的选择 最大吸收原则：最大吸收原则：选选maxmax的光作入射光。此的光作入射光。此时，灵敏度较高，测定时偏离朗伯时，灵敏度较高，测定时偏离朗伯-比耳定律的比耳定律的程度减小，其准确度也较好。程度减小，其准确度也较好。“MRMR的的吸收