紫外可见吸收光谱讲稿.ppt

关于紫外可见吸收光谱第一页，讲稿共一百三十一页哦紫外-可见吸收光谱UV-VIS 1 1 定义定义2 2 可见吸收光谱简介可见吸收光谱简介33 基本原理基本原理4 4 化合物电子光谱化合物电子光谱5 5 仪器仪器 6 6 应用应用第二页，讲稿共一百三十一页哦11定义定义物质吸收了外来物质吸收了外来辐射的能量，分子中辐射的能量，分子中的电子从低能级跃迁的电子从低能级跃迁到较高能级。同时产到较高能级。同时产生分子的振动与转动。生分子的振动与转动。图图双原子分子的三种能级跃迁示意图双原子分子的三种能级跃迁示意图(实际上电子能级间实际上电子能级间隔要比图示大很多，而转动能级间隔要比图示小很多。隔要比图示大很多，而转动能级间隔要比图示小很多。)第三页，讲稿共一百三十一页哦1分子吸收光谱的产生由能级间的跃迁引起能级：电子能级、振动能级、转动能级.跃迁：电子受激发，从低能级转移到高能级的过程第四页，讲稿共一百三十一页哦2分子吸收光谱的分类：分子内运动涉及三种跃迁能级，所需能量大小顺序 3紫外-可见吸收光谱的产生由于分子吸收中每个电子能级上耦合有许多的振-转能级，所以处于紫外-可见光区的电子跃迁而产生的吸收光谱具有“带状吸收”的特点。第五页，讲稿共一百三十一页哦分分子子能能量量的的变变化化是是电电子子运运动动能能量量变变化化、分分子子振动能量变化与分子转动能量变化的总和。振动能量变化与分子转动能量变化的总和。E=Ee+Ev+Er波波长长200400nm范范围围的的光光称称为为紫紫外外光光。人人眼眼能能感感觉觉到到的的光光的的波波长长大大约约在在400750nm之之间间，称称为可见光。为可见光。利利用用分分子子吸吸收收200750nm（紫紫外外-可可见见光光谱谱区区）的的辐辐射射来来进进行行分分析析测测试试的的方方法法称称为为分分子子紫紫外外-可可见吸收光谱分析。见吸收光谱分析。第六页，讲稿共一百三十一页哦2吸光光度法简介吸光光度法简介 在分析化学中，利用有色溶液颜色的深度测定在分析化学中，利用有色溶液颜色的深度测定有色溶液的浓度的方法，叫吸光光度法。它包括比有色溶液的浓度的方法，叫吸光光度法。它包括比色法、可见及紫外分光光度法。色法、可见及紫外分光光度法。第七页，讲稿共一百三十一页哦2.1光与吸收光谱光与吸收光谱一、光的两象性一、光的两象性 光是电磁波的一种，因其波长很短，故又有粒光是电磁波的一种，因其波长很短，故又有粒子性。爱因斯坦用公式表示为：子性。爱因斯坦用公式表示为：E=h=hc/式中式中 E E 为光子能量，为光子能量，h h 为普朗克常数为普朗克常数，h=6.62610-34JSc 为光传播速度，为光传播速度，c=31010cm/s 为波长，为波长，为频率为频率 。第八页，讲稿共一百三十一页哦二、光谱的划分二、光谱的划分 光光是是电电磁磁波波，这这些些不不同同颜颜色色的的光光的的频频率率，波波长长是是不不同同的的。白白光光是是由由许许多多种种颜颜色色的的光光复复合合而而成成。一一种种单单一一频频率率的的光光，叫叫单单色色光光。日日光光（太太阳阳光光）是是由由一一个个连连续续的的光光谱谱系系列列所所组组成成。它它可可以以被被三三棱棱镜镜分分解解成成一一个个连连续续变变化化的的光谱系列。光谱系列。电磁波谱可以包括如下种类：电磁波谱可以包括如下种类：无线电波无线电波 微波微波 远红外远红外 近红外近红外 可见光可见光 近紫外近紫外 远远紫外紫外xx射线射线射线射线光的波长与频率之间有一定的关系：光的波长与频率之间有一定的关系：=c/第九页，讲稿共一百三十一页哦 白光与光谱白光与光谱第十页，讲稿共一百三十一页哦可见光的波长范围：可见光的波长范围：第十一页，讲稿共一百三十一页哦光的吸收与发射光的吸收与发射第十二页，讲稿共一百三十一页哦三、吸收光谱三、吸收光谱1 1、原子吸收光谱、原子吸收光谱 当当原原子子外外层层电电子子有有选选择择地地吸吸收收某某些些波波长长的的光光谱谱时时，通通过过该该原原子子的的光光中中就就缺缺少少了了该该波波长长的的光光。在在光光谱谱上上就就有有若若干干条条黑黑线线，象象这这样样建建立立起起来来的的分分光光光光度度法叫原子吸收分光光度法。法叫原子吸收分光光度法。第十三页，讲稿共一百三十一页哦2 2、分子吸收光谱、分子吸收光谱电子光谱电子光谱 在多原子分子中，分子轨道中有许多电子能级，平在多原子分子中，分子轨道中有许多电子能级，平时各电子都尽先进入低能级，处于基态。当有光波照射时各电子都尽先进入低能级，处于基态。当有光波照射这些分子时，轨道中的电子会吸收光波中的某些波长的这些分子时，轨道中的电子会吸收光波中的某些波长的光，使这束光中缺少某些波长的光。电子本身将从低能光，使这束光中缺少某些波长的光。电子本身将从低能级跃迁到高能级上。级跃迁到高能级上。象这样的情况下，被吸收的光往往波长较短，在紫象这样的情况下，被吸收的光往往波长较短，在紫外和可见光范围。本章主要讨论这一部分内容外和可见光范围。本章主要讨论这一部分内容。第十四页，讲稿共一百三十一页哦 红外吸收光谱红外吸收光谱 在在分分子子内内部部有有时时吸吸收收的的能能量量不不足足以以引引起起电电子子跃跃迁迁，而而仅仅仅仅是是分分子子振振动动或或转转动动能能级级的的变变化化。此此时时，分分子子只只吸吸收收波波长长较较长长、频频率率较较低低的的红红外外光光波波。由由此此建立的分光光度法叫红外吸收光谱法。建立的分光光度法叫红外吸收光谱法。第十五页，讲稿共一百三十一页哦吸收光谱的应用吸收光谱的应用原子吸收法主要用于各种元素的检测。原子吸收法主要用于各种元素的检测。可见分光光度法主要用于各种无机离子及其络合物的检测、可见分光光度法主要用于各种无机离子及其络合物的检测、各种染料分析等。各种染料分析等。紫外吸收光谱法大量在生物化学物质、蛋白质、各种药物紫外吸收光谱法大量在生物化学物质、蛋白质、各种药物分析中使用。分析中使用。红外光谱法广泛应用于有机官能团的鉴定，为有机结构的红外光谱法广泛应用于有机官能团的鉴定，为有机结构的研究提供重要信息。研究提供重要信息。第十六页，讲稿共一百三十一页哦四、分子吸收与显色的关系四、分子吸收与显色的关系1 1补色补色 有有色色溶溶液液的的颜颜色色是是由由于于入入射射光光被被选选择择性性吸吸收收一一部部分分光光使使透透过过光光的的组组成成发发生生改改变变而而引引起起的的。有有色色溶溶液液的的颜颜色色是被吸收光的补色，各种光的颜色关系如下：是被吸收光的补色，各种光的颜色关系如下：第十七页，讲稿共一百三十一页哦物质的颜色物质的颜色吸收光吸收光颜色颜色波长范围波长范围nm黄绿黄绿紫紫400450黄黄蓝蓝450480橙橙绿蓝绿蓝480490红红蓝绿蓝绿490500紫红紫红绿绿500560紫紫黄绿黄绿560580蓝蓝黄黄580600绿蓝绿蓝橙橙600650蓝绿蓝绿红红650750物质颜色和吸收光颜色的关系物质颜色和吸收光颜色的关系第十八页，讲稿共一百三十一页哦思考题CuSO4溶液显蓝色，它吸收（）nm范围内的光第十九页，讲稿共一百三十一页哦2、吸光物质与吸光度 一般来说，吸光物质浓度越大，在一些特定一般来说，吸光物质浓度越大，在一些特定频率上的光被吸收也越多，颜色看上去也越深。频率上的光被吸收也越多，颜色看上去也越深。可见光的吸光光度法就是根据这一定律建立起来可见光的吸光光度法就是根据这一定律建立起来的。的。一一般般来来说说，不不同同物物质质在在不不同同的的波波长长上上有有最最大大吸吸收收。根根据据这这一一性性质质，使使用用连连续续变变化化的的单单色色光光（只只含含一一种种频频率率的的光光）进进行行扫扫描描，就就可可鉴鉴别别不不同同的的化化合合物物。光光谱定性就是以此为根据的。谱定性就是以此为根据的。第二十页，讲稿共一百三十一页哦2光度分析法的基本原理光度分析法的基本原理一、光度分析法的特点一、光度分析法的特点1 1、适适用用范范围围：常常用用于于测测定定试试样样中中%1010-3-3%的的微微量量组组分分，甚甚至至可可测测定定低低至至1010-4-4%1010-5-5%的的痕痕量量组组份份。目目前前，随随着着仪仪器器和和方方法法的的改改进进，有有的的已已达达1010-9-9%。一一般般情情况况下下，相相对对误误差差为为2 25%5%，这在微量分析中已是十分精确的了。，这在微量分析中已是十分精确的了。2 2、特点：、特点：灵敏、快速、准确、简便。灵敏、快速、准确、简便。第二十一页，讲稿共一百三十一页哦2基本原理基本原理2.1光吸收定律：光吸收定律：朗伯朗伯-比耳定律（比耳定律（Lamber-BeersLaw）吸光度吸光度A=lg(1/T)=lg(I0/I)=a b cA 为吸光度，为吸光度，I0为入射光为入射光，I为出射光，为出射光，b为溶液厚度，为溶液厚度，a为比例常数，为比例常数，吸光系数吸光系数。质量吸光系数质量吸光系数K浓度浓度c 单位为单位为g/L；摩尔吸光系数摩尔吸光系数浓度浓度c 单位为单位为mol/L。第二十二页，讲稿共一百三十一页哦朗伯朗伯-比耳定律比耳定律在一定的条件下待测溶液的吸光度与溶在一定的条件下待测溶液的吸光度与溶液浓度呈线性关系液浓度呈线性关系第二十三页，讲稿共一百三十一页哦 此为光度法中最基本的吸收定律，光度法的理此为光度法中最基本的吸收定律，光度法的理论基础。论基础。当规定当规定c c单位为单位为 mol/L,mol/L,b b为为cmcm时，时，K K用用代表代表（称摩尔吸光系数）（称摩尔吸光系数）,此此值手册上有许多数据值手册上有许多数据可参考。可参考。值还与温度、光的波长有关，与吸光物质的值还与温度、光的波长有关，与吸光物质的本性有关。本性有关。第二十四页，讲稿共一百三十一页哦吸收度的加和性吸收度的加和性A总总A1+A2+A3+-+An第二十五页，讲稿共一百三十一页哦透光率透光率T在在光光度度分分析析中中，有有时时还还用用透透光光率率来来表表示示光光的的吸吸收收程程度度:T=II0。透透光光率率用用百百分分比比形形式式表表示示。它它与与吸光度吸光度A的关系为：的关系为：第二十六页，讲稿共一百三十一页哦例例：已已知知Fe2+浓浓度度为为500微微克克/升升的的溶溶液液，用用邻邻二二氮氮菲菲光光度度法法测测定定铁铁。比比色色皿皿长长2cm，在在波波长长508nm处处测测得吸光度为得吸光度为A=0.19，计算摩尔吸光系数，计算摩尔吸光系数。解：解：根据：根据：A=bc答：答：该络合物的摩尔吸光系数为该络合物的摩尔吸光系数为1.1104L/molcm。第二十七页，讲稿共一百三十一页哦2.2比尔定律的局限性和产生偏离的因素比尔定律的局限性和产生偏离的因素在在光光度度法法中中有有一一条条标标准准曲曲线线，应应该该是是直直线线，但但是是在在实实际际绘绘制制中中却却常常常常出出现现弯弯曲曲情情况况。如如果果标标准准曲曲线线弯弯曲曲，测测定定数数据据必必带带来来很很大大的的误误差差，故故应应努努力力找找出出原原因因设设法法解解决决之。一般来说引起标准曲线弯曲的主要原因有如下几种之。一般来说引起标准曲线弯曲的主要原因有如下几种。第二十八页，讲稿共一百三十一页哦（一）比尔定律的局限性（一）比尔定律的局限性 比尔定律为：比尔定律为：A=KC即即AC这这是是在在溶溶液液很很稀稀的的情情况况下下，即即各各溶溶质质质质点点互互不不干干扰扰时时才才成立。成立。当当溶溶液液较较浓浓时时，溶溶液液中中的的有有色色配配合合物物会会互互相相吸吸引引、排排斥斥，光光线线在在质质点点之之间间发发生生反反射射，使使出出射射光光线线发发生生改改变变，从而使比尔定律失效。从而使比尔定律失效。一般来说，一般来说，C 越大，偏离也越大。越大，偏离也越大。所所以以比比尔尔定定律律只只在在浓浓度度小小于于0.01mol/L稀稀溶溶液液中中成成立立，适适用用。第二十九页，讲稿共一百三十一页哦（二）非单色光所引起的偏离（二）非单色光所引起的偏离 在在朗朗伯伯-比比尔尔定定律律中中A=bc，是是一一个个与与波波长长有有关关的的常常数数，对对于于同同一一个个有有色色吸吸光光物物质质来来说说，不不同同波波长的光其吸收大小不同的，即长的光其吸收大小不同的，即是不同的。是不同的。如如果果在在分分光光光光度度计计中中使使用用的的光光不不是是单单一一波波长长的的光光，而而是是由由许许多多波波长长的的光光组组成成的的，那那么么就就会会引引起起A的的数数值值发发生生变变化化，而而且且波波长长相相差差越越大大、波波长长范范围围越越宽宽误误差差越大。越大。故故在在仪仪器器制制造造厂厂里里总总是是尽尽可可能能使使分分光光光光度度计计的的波波长长宽宽度度小小一一点点，目目前前普普通通仪仪器器是是6nm,较较好好一一点点为为2nm。第三十页，讲稿共一百三十一页哦（三）（三）化学因素引起的偏离化学因素引起的偏离(1)有色物质的离解、缔合、互变异构所引起的偏离。有色物质的离解、缔合、互变异构所引起的偏离。由由于于大大多多数数的的有有色色物物质质都都是是弱弱酸酸、弱弱碱碱或或者者是是配配合合物物。当当浓浓度度C 改改变变时时，它它们们的的电电离离度度也也会会发发生生改改变变，从从而而当当C 增增大大时时，电电离离度度变变小小，使使有有色色质质点点增增大大过过多多，从从而而使使吸吸光光度度A也也偏偏大大，结结果果使之偏离比尔定律。使之偏离比尔定律。第三十一页，讲稿共一百三十一页哦(2)介质不均匀性引起的偏离介质不均匀性引起的偏离朗朗伯伯-比比尔尔定定律律在在均均匀匀、非非散散射射时时可可成成立立，当当介介质质不不均均匀匀，或或有有胶胶体体、乳乳浊浊、悬悬浮浮体体存存在在时时，入入射射光光除除了了被被吸吸收收外外，还还有有反反射射、折折射射损损失失，故故所所测测A值值比比实实际际吸吸收收要要大大许许多多，导导致致偏偏离离比比尔尔定定律。律。引引起起工工作作曲曲线线弯弯曲曲的的原原因因还还有有一一些些，如如：溶溶质的性质变化、操作不当等等。质的性质变化、操作不当等等。第三十二页，讲稿共一百三十一页哦第三十三页，讲稿共一百三十一页哦2.3 2.3 影响显色反应的若干因素影响显色反应的若干因素(一一)吸光光度法对显色反应的要求吸光光度法对显色反应的要求对对于于可可见见光光吸吸光光光光度度法法的的显显色色反反应应来来说说，一一般般应应该满足下列要求。该满足下列要求。1、选择性好，干扰少，或者干扰容易除去。选择性好，干扰少，或者干扰容易除去。2、灵敏度高灵敏度高3、有色络合物组成恒定，符合确定的化学式有色络合物组成恒定，符合确定的化学式4、有有色色络络合合物物组组成成稳稳定定，不不易易受受光光、热热、空空气气、时时间等因素的影响。间等因素的影响。5、有有色色络络合合物物与与显显色色剂剂，被被测测液液之之间间的的色色差差要要大大。一一般般60nm 60nm 为好。为好。所谓所谓即：即：MRR第三十四页，讲稿共一百三十一页哦(二二)影响显色反应的因素影响显色反应的因素1、显色剂的用量、显色剂的用量一般，显色反应可用下式表示：一般，显色反应可用下式表示：M通常有如下几种情况：通常有如下几种情况：(见下图）见下图）2、溶液的酸度、溶液的酸度（1）影响有色络合物的离解）影响有色络合物的离解+酸度增大，离解也增大。酸度增大，离解也增大。（2）影响被测离子的存在形态）影响被测离子的存在形态Al(H2O)63+Al(H2O)3(OH)33+第三十五页，讲稿共一百三十一页哦显色剂的用量显色剂的用量 显色剂的用量对显色反应是否完全和测定结果的显色剂的用量对显色反应是否完全和测定结果的准确度有很大影响。准确度有很大影响。R：显色剂显色剂 显色剂的用量要通过实验确定，也就是作显色剂的用量要通过实验确定，也就是作A-R曲线来确定。曲线来确定。a ba b吸吸光光度度吸吸光光度度吸吸光光度度显色剂浓度显色剂浓度R显色剂浓度显色剂浓度R显色剂浓度显色剂浓度RAAA第三十六页，讲稿共一百三十一页哦（3）影响络合物的组成）影响络合物的组成如：磺基水杨酸与如：磺基水杨酸与Fe3+的显色反应在不同酸度时可以有的显色反应在不同酸度时可以有11（pH1.82.5紫红色紫红色），），12（pH48红色红色），），13（pH811.5黄色黄色，最稳定）三种不同颜色的络合物，最稳定）三种不同颜色的络合物生成。生成。第三十七页，讲稿共一百三十一页哦3、温度的影响：、温度的影响：一般在室温有些需加热一般在室温有些需加热4、显色时间的影响、显色时间的影响第三十八页，讲稿共一百三十一页哦5、溶剂的影响：、溶剂的影响：可提高显色反应的灵敏度可提高显色反应的灵敏度6、共存离子的影响：、共存离子的影响：第三十九页，讲稿共一百三十一页哦2.4光度测量误差和测量条件的选择光度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吸光光度分析中，除了各种化学条件所引起的在吸光光度分析中，除了各种化学条件所引起的误差外，仪器测量不准确也是误差的主要来源。误差外，仪器测量不准确也是误差的主要来源。任何光度计都有一定的测量误差，这种误差可能任何光度计都有一定的测量误差，这种误差可能来源于光电池不灵敏、光电流测量不准和光源不来源于光电池不灵敏、光电流测量不准和光源不稳等。如果测量误差以光电流表示为稳等。如果测量误差以光电流表示为i，相当于，相当于光强的误差光强的误差I，由此引起透光率的误差为，由此引起透光率的误差为T。对。对于同一光度仪器，于同一光度仪器，T基本上为一常数，一般为基本上为一常数，一般为0.010.02。第四十页，讲稿共一百三十一页哦在光度计中，透光率的标尺刻度是均匀的吸光度与透光率为负在光度计中，透光率的标尺刻度是均匀的吸光度与透光率为负对数关系，故它的标尺刻度是不均匀的对数关系，故它的标尺刻度是不均匀的同样大小的同样大小的T在不同在不同A时时所引起的吸光度误差所引起的吸光度误差A是不同的。是不同的。这种情况可以清楚地从下图吸这种情况可以清楚地从下图吸光度和透光率的关系标尺看出，光度和透光率的关系标尺看出，A值越大，值越大，T引起的引起的A也越大也越大。第四十一页，讲稿共一百三十一页哦通通过过以以下下推推导导可可以以知知道道，吸吸光光度度在在0.20.8（透透光光率率在在1565%）范围内的相对测量误差较小。）范围内的相对测量误差较小。根据朗伯根据朗伯-比耳定律比耳定律A-logTabc cA-lnT/2.3 c对对T微分，得到微分，得到dA0.43dT/TKdc仪器测量误差仪器测量误差dT引起浓度的相对误差为：引起浓度的相对误差为：第四十二页，讲稿共一百三十一页哦第四十三页，讲稿共一百三十一页哦作图得：作图得：第四十四页，讲稿共一百三十一页哦 可可见见当当T0.368或或者者36.8%时时，即即：0.434时时，仪仪器器的的测测量量误误差差最最小小。从从上上图图可可知知，在在1565%、或或者者是是：0.20.8范范围围内内时时，浓浓度度测测量量的的相相对对误差较小。误差较小。第四十五页，讲稿共一百三十一页哦二、测量条件的选择二、测量条件的选择 为为了了使使测测定定结结果果有有较较高高的的灵灵敏敏度度和和准准确确度度，必必须须注注意选择最适合的测量条件意选择最适合的测量条件（一）入射光波长的选择（一）入射光波长的选择 为为使使测测定定结结果果有有较较高高的的灵灵敏敏度度，在在一一般般情情况况下下，入入射射光光应应选选择择被被测测物物质质溶溶液液的的最最大大吸吸收收波波长长。如如遇遇干干扰扰时时，则则可可选选另另一一灵灵敏敏度度稍稍低低，但但能能避避免免干干扰扰的的入入射射光光。因因此此，选选择择适适当当的的波波长长不不仅仅能能提提高分析的灵敏度，还能提高分析的准确度。高分析的灵敏度，还能提高分析的准确度。第四十六页，讲稿共一百三十一页哦第四十七页，讲稿共一百三十一页哦第四十八页，讲稿共一百三十一页哦（二）控制适当的吸光度范围（二）控制适当的吸光度范围 从从仪仪器器测测量量误误差差的的讨讨论论中中了了解解到到，为为使使测测量量结结果果得得到到较较高高的的准准确确度度，一一般般应应控控制制标标准准溶溶液液和和被被测测试试液液的的吸吸光光度度在在0.20.8范围内范围内。为此，可以从下列两方面来考虑。为此，可以从下列两方面来考虑。1 1控控制制溶溶液液的的浓浓度度，如如改改变变试试样样的的称称量量和和改改变变溶溶液液的稀释度等。的稀释度等。2 2选择不同厚度的比色皿。选择不同厚度的比色皿。第四十九页，讲稿共一百三十一页哦（三）选择适当的参比溶液（三）选择适当的参比溶液在光度测量时，利用参比溶液来调节仪器的零在光度测量时，利用参比溶液来调节仪器的零点，以消除由于比色皿壁及溶剂对入射光的反射点，以消除由于比色皿壁及溶剂对入射光的反射和吸收带来的误差。和吸收带来的误差。第五十页，讲稿共一百三十一页哦l如如果果显显色色剂剂及及制制备备试试液液时时所所用用的的其其他他试试剂剂均均为为无无色色，而而且且被被测测试试液液中中又又无无其其他他有有色色离离子子存存在在时时，可可用用蒸蒸馏馏水水作作参参比溶液。比溶液。l如如果果显显色色剂剂为为无无色色，而而被被测测试试液液存存在在其其他他有有色色离离子子时时，应采用应采用不加显色剂的被测试液不加显色剂的被测试液作参比溶液。作参比溶液。l 如如果果显显色色剂剂有有色色，其其它它试试剂剂均均无无色色，应应采采用用（）作参比溶液。）作参比溶液。l如如果果显显色色剂剂和和试试剂剂均均有有颜颜色色时时，可可将将一一份份试试液液加加入入适适当当掩掩蔽蔽剂剂，将将被被测测组组分分掩掩蔽蔽起起来来，使使之之不不再再与与显显色色剂剂作作用用，显显色色剂剂及及其其他他试试剂剂均均按按试试液液测测定定方方法法加加入入，以以此此作作为为参参比比溶液。溶液。第五十一页，讲稿共一百三十一页哦2.3光度分析法及分光光度计光度分析法及分光光度计(一一)目视比色法目视比色法 用用眼眼睛睛观观察察比比较较试试液液的的颜颜色色与与标标准准溶溶液液颜颜色色之之差差别别来判断试液浓度的方法称为目视比色法。来判断试液浓度的方法称为目视比色法。一一般般是是用用标标准准溶溶液液配配成成系系列列浓浓度度，覆覆盖盖试试液液含含量量。然然后后使使标标准准系系列列浓浓度度的的溶溶液液发发色色，使使成成为为标标准准色色阶阶。再再使使试试液液发发色色，将将其其与与标标准准色色阶阶相相比比较较，与与哪哪一一个个相相近近，就就以以标标准准色色阶阶中中的的这这浓浓度度报报出出。这这一一方方法法简简单单、方方便便，但报出数据误差可达但报出数据误差可达20%。第五十二页，讲稿共一百三十一页哦(二二)光电比色法光电比色法 使使用用光光电电比比色色法法时时有有几几种种方方法法，比比较较重重要要的的有有标标准准（工工作）曲线法等。作）曲线法等。工工作作曲曲线线法法：一一般般是是先先从从资资料料上上查查得得某某被被测测物物的的最最大大吸吸收收峰峰的的位位置置数数据据（max），并并加加适适当当的的滤滤光光片片使使光光源源来来的的光光线线中中max附附近近的的光光顺顺利利通通过过，而而吸吸收收其其余余波长的光。波长的光。同同时时配配制制一一系系列列浓浓度度的的标标准准有有色色溶溶液液，放放在在光光电电比色计里测得一系列吸光度值，如下：比色计里测得一系列吸光度值，如下：C1C2C3C4C5A1A2A3A4A5第五十三页，讲稿共一百三十一页哦 最最后后将将试试液液发发色色后后测测得得吸吸光光度度值值A，在在图图上查找相应的浓度上查找相应的浓度C值。值。光光电电比比色色法法比比目目视视法法好好些些，用用光光电电池池代代替替人人眼眼可可以以消消除除主主观观误误差差，还还有有其其他他优优点点，光光电电比色法误差一般在比色法误差一般在520%。第五十四页，讲稿共一百三十一页哦(三三)分光光度法分光光度法 分分光光光光度度法法的的操操作作和和原原理理与与光光电电比比色色法法大大体体上上相相同同，主主要要是是采采用用先先进进的的分分光光光光度度计计，代代替替老老式式的的光光电电比比色色计。计。在在分分光光光光度度计计中中采采用用较较好好的的单单色色光光，其其波波长长宽宽度度仅仅26nm。而而比比色色计计中中用用的的光光单单色色性性很很差差，有有50100nm宽宽，甚甚至至更更宽宽，所所以以分分光光光光计计的的测测试试灵灵敏敏度度、选选择择性、准确度较高，一般可达性、准确度较高，一般可达25%。目前最常用的分光光度法主要是标准曲线法。目前最常用的分光光度法主要是标准曲线法。第五十五页，讲稿共一百三十一页哦工工作作曲曲线线法法：一一般般是是先先从从资资料料上上查查得得某某被被测测物物的的最最大大吸吸收收峰峰的的位位置置数数据据（max），并并加加适适当当的的滤滤光光片片使使光光源源来来的的光光线线中中max附附近近的的光光顺顺利利通通过过，而而吸吸收收其其余余波波长的光。长的光。同同时时配配制制一一系系列列浓浓度度的的标标准准有有色色溶溶液液，测测得得一一系系列列吸吸光光度值，如下：度值，如下：C1C2C3C4C5A1A2A3A4A5第五十六页，讲稿共一百三十一页哦然后在然后在AC座标上作点将各点连起来，如图：座标上作点将各点连起来，如图：最后测得试液吸光度值最后测得试液吸光度值A，在图上查找相应的浓度，在图上查找相应的浓度C值。值。第五十七页，讲稿共一百三十一页哦（四）分光光度计（四）分光光度计 721型型分分光光光光度度计计（带带宽宽：6nm，波波长长精精度度：2.0nm，波长范围：，波长范围：380nm780nm）分光光度计的主要组成部分有：分光光度计的主要组成部分有：光源光源单色器单色器样品池样品池检测器检测器 第五十八页，讲稿共一百三十一页哦其简单结构图如下所示：其简单结构图如下所示：第五十九页，讲稿共一百三十一页哦3有机物的吸收光谱有机物的吸收光谱 紫外紫外可见吸收光谱可见吸收光谱 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 n电子电子。分子轨道理论分子轨道理论：成键轨道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(反键轨道反键轨道)跃迁。跃迁。主要有四种跃迁所需能量主要有四种跃迁所需能量大小顺序为：大小顺序为：nn n n *s s*RKE,Bn ECOHn s sH第六十页，讲稿共一百三十一页哦电子跃迁所处的波长范围与强度电子跃迁所处的波长范围与强度第六十一页，讲稿共一百三十一页哦1.1.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生跃迁；电子只有吸收远紫外光的能量才能发生跃迁；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 nm200nm的光的光)，但当它，但当它们与生色团相连时，就会发生们与生色团相连时，就会发生n共轭作用，增强生色团的生色共轭作用，增强生色团的生色能力能力(吸收波长向长波方向移动，且吸收强度增加吸收波长向长波方向移动，且吸收强度增加)，这样的基团，这样的基团称为助色团。称为助色团。第七十三页，讲稿共一百三十一页哦红移与蓝移红移与蓝移 有机化合物的吸收谱带常常因有机化合物的吸收谱带常常因引入取代基或改变溶剂使最大吸收引入取代基或改变溶剂使最大吸收波长波长maxmax和吸收强度发生变化和吸收强度发生变化:maxmax向长波方向移动称为向长波方向移动称为红移红移，向短波方向移动称为蓝移，向短波方向移动称为蓝移 (或紫移或紫移)。吸收强度即摩尔吸光。吸收强度即摩尔吸光系数系数增大或减小的现象分别增大或减小的现象分别称为称为增色效应增色效应或或减色效应减色效应，如，如图所示。图所示。第七十四页，讲稿共一百三十一页哦三、金属配合物的紫外吸收光谱三、金属配合物的紫外吸收光谱 金属配合物的紫外光谱产生机理主要有三种类型：金属配合物的紫外光谱产生机理主要有三种类型：1.配体微扰的金属离子配体微扰的金属离子d-d电子跃迁和电子跃迁和f-f 电子跃迁电子跃迁 在配体的作用下过渡金属离子的在配体的作用下过渡金属离子的d轨道和镧系、锕系的轨道和镧系、锕系的f轨道裂轨道裂分，吸收辐射后，产生分，吸收辐射后，产生d一一d、f一一f跃迁；跃迁；必须在配体的配位场作用下才可能产生也称必须在配体的配位场作用下才可能产生也称配位场跃迁配位场跃迁；摩尔吸收系数摩尔吸收系数很小，对定量分析意义不大。很小，对定量分析意义不大。2.2.金属离子微扰的配位体内电子跃迁金属离子微扰的配位体内电子跃迁 金属离子的微扰，将引起配位体吸收波长和强度的变化。变化与成金属离子的微扰，将引起配位体吸收波长和强度的变化。变化与成键性质有关，若共价键和配位键结合，则变化非常明显。键性质有关，若共价键和配位键结合，则变化非常明显。第七十五页，讲稿共一百三十一页哦3.电荷转移吸收光谱电荷转移跃迁：辐射下，分子中原定域在金属电荷转移跃迁：辐射下，分子中原定域在金属M轨道上的电荷转轨道上的电荷转移到配位体移到配位体L的轨道，或按相反方向转移，所产生的吸收光谱称为的轨道，或按相反方向转移，所产生的吸收光谱称为荷移光谱荷移光谱。Mn+Lb-M(n-1)+L(b-1)-hFe3+CNS-2+hFe2+CNS2+电子电子接受接受体体电子电子给予给予体体分子内氧化还原反应分子内氧化还原反应；10104 4Fe2+与邻菲罗啉配合物的紫外吸收光谱属于此。与邻菲罗啉配合物的紫外吸收光谱属于此。第七十六页，讲稿共一百三十一页哦3.2有机化合物的紫外有机化合物的紫外-可见光谱可见光谱饱和烃及其取代衍生物饱和烃及其取代衍生物：*饱和单键饱和单键真空紫外真空紫外10200nm可作为溶剂可作为溶剂.n*n电子电子，多数在远紫外，多数在远紫外，卤代烃、醇、胺等卤代烃、醇、胺等,大于大于200至至260nm以上以上.例如例如CH3I有两个吸收峰：有两个吸收峰：210及及259nm.第七十七页，讲稿共一百三十一页哦不饱和烃及共轭烯烃不饱和烃及共轭烯烃：孤立双键孤立双键 *大多在远紫外大多在远紫外,波长小于波长小于200nm,n*可移至紫外、可见可移至紫外、可见,例如：丙酮例如：丙酮194，284nm亚硝基丁烷亚硝基丁烷300，665nm第七十八页，讲稿共一百三十一页哦共轭双键共轭双键形成新的成键和反键轨道，能量降形成新的成键和反键轨道，能量降低，波长红移。低，波长红移。共轭烯烃的最大波长计算：共轭烯烃的最大波长计算：见见WoodwardFieser规则规则第七十九页，讲稿共一百三十一页哦羰基化合物羰基化合物n*与双键共轭时移至与双键共轭时移至220260nmn*R带带醛、酮：醛、酮：270300nm，羧酸类：，羧酸类：210nm，不饱和醛酮酸酯的最大波长计算：见不饱和醛酮酸酯的最大波长计算：见WoodwardFieserScott规则规则第八十页，讲稿共一百三十一页哦苯及其衍生物苯及其衍生物：三个乙烯键的环状共轭系统中，三个乙烯键的环状共轭系统中，*所产生的芳香烃所产生的芳香烃所特有的特征吸收所特有的特征吸收E1带：带：180nm，60000E2带：带：204nm，8000B带：带：255nm，200，指头峰，苯环精细结构，苯，指头峰，苯环精细结构，苯环振动跃迁在基态电子跃迁上的重叠环振动跃迁在基态电子跃迁上的重叠第八十一页，讲稿共一百三十一页哦第八十二页，讲稿共一百三十一页哦1.苯环上有取代基时苯的三个吸收带（尤其苯环上有取代基时苯的三个吸收带（尤其E2与与B带）发生明显的红移，强度增强。带）发生明显的红移，强度增强。2.苯环增多，三个吸收带红移，强度增强。苯环增多，三个吸收带红移，强度增强。第八十三页，讲稿共一百三十一页哦4仪器仪器仪器分类仪器分类单光束单光束双光束双光束双波长单光束双波长单光束阵列式光电二级管检测阵列式光电二级管检测第八十四页，讲稿共一百三十一页哦仪器展示仪器展示 紫外紫外-可见分光光度计可见分光光度计第八十五页，讲稿共一百三十一页哦一、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3 350502 2200 nm200 nm。紫外区：氢、氘灯。紫外区：氢、氘灯。发射发射185185400 400 nmnm的连续光的连续光谱。谱。第八十六页，讲稿共一百三十一页哦光源光源氢灯或氘灯氢灯或氘灯紫外光源紫外光源200360nm钨灯或卤钨灯钨灯或卤钨灯可见光源可见光源3502200nm第八十七页，讲稿共一百三十一页哦 2.2.单色器单色器 将光源发射的复合光分解成单色光的光学系统。将光源发射的复合光分解成单色光的光学系统。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：透镜或反射镜使入射光成为平行光束；准光装置：透镜或反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：透镜或凹面反射镜，将分光后所得单色光聚焦装置：透镜或凹面反射镜，将分光后所得单色光聚焦至出射狭缝；聚焦至出射狭缝；出射狭缝。出射狭缝。第八十八页，讲稿共一百三十一页哦3.3.样品室样品室 样品室放置各种类型的吸收池（比色皿）和相应的样品室放置各种类型的吸收池（比色皿）和相应的池架附件。吸收池主要有石英池和玻璃池两种。在紫外池架附件。吸收池主要有石英池和玻璃池两种。在紫外区须采用石英池，可见区一般用玻璃池。区须采用石英池，可见区一般用玻璃池。第八十九页，讲稿共一百三十一页哦4.4.检测器检测器 利用光电效应将透过吸收池的光信利用光电效应将透过吸收池的光信号变成可测的电信号，常用的有光电池、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。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第九十页，讲稿共一百三十一页哦二、分光光度计的类型二、分光光度计的类型 typesofspectrometer 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性。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。2.2.双光束双光束 自动记录，快速全波段扫自动记录，快速全波段扫描。可消除光源不稳定、检测描。可消除光源不稳定、检测器灵敏度变化等因素的影响，器灵敏度变化等因素的影响，特别适合于结构分析。仪器复特别适合于结构分析。仪器复杂，价格较高。杂，价格较高。第九十一页，讲稿共一百三十一页哦5应用应用定性分析定性分析定量分析定量分析结构分析结构分析 第九十二页，讲稿共一百三十一页哦5.1定性、定量分析定性、定量分析1.1.定性分析定性分析 max：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；有机化合物紫外吸收光谱：反映结构中生色团和助色团的特性，有机化合物紫外吸收光谱：反映结构中生色团和助色团的特性，不完全反映分子特性；不完全反映分子特性；计算吸收峰波长，确定共计算吸收峰波长，确定共轭轭体系等体系等甲苯与乙苯：谱图基本相同；甲苯与乙苯：谱图基本相同；结构确定的辅助工具；结构确定的辅助工具；max，max都相同，可能是一个化合物；都相同，可能是一个化合物；标准谱图库：标准谱图库：46000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Thesadtlerstandardspectra,Ultraviolet 第九十三页，讲稿共一百三十一页哦纯度检查纯度检查第九十四页，讲稿共一百三十一页哦利利用用Woo