现代检测技术-紫外-可见分光光度分析法.ppt

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1、现代检测技术前言n n环境化学一般面临的问题：环境化学一般面临的问题：1.1.环境中环境中有什么有什么有什么有什么潜在的有毒物质？潜在的有毒物质？2.2.它们的它们的来源来源来源来源是哪里？是哪里？3.3.进入环境后有什么进入环境后有什么变化变化变化变化？4.4.可能造成什么可能造成什么危害危害危害危害？5.5.应当采取什么应当采取什么措施措施措施措施？6.6.新化学品进入环境前应采取什么新化学品进入环境前应采取什么防范防范防范防范措施？措施？解决这些问题的手段就是样品检测。解决这些问题的手段就是样品检测。10/27/202210/27/20221 1n n通过检测技术可以阐明物质的通过检测技

2、术可以阐明物质的组成、结构、状组成、结构、状组成、结构、状组成、结构、状态及含量态及含量态及含量态及含量。科学地回答。科学地回答“What is this?”“What is this?”、“How much?”、“Why so?”“Why so?”n n现代检测技术，实际上就是仪器分析。它利用现代检测技术，实际上就是仪器分析。它利用特殊仪器测量物质的物理或物理化学参数及其特殊仪器测量物质的物理或物理化学参数及其变化变化来对物质进行表征和测量的分析方法。来对物质进行表征和测量的分析方法。n n仪器分析并不是一门独立的学科，而是一门综仪器分析并不是一门独立的学科，而是一门综合学科。近代的仪器分析

3、是涉及到合学科。近代的仪器分析是涉及到物理学、数物理学、数学和生物科学以及微电子和计算机技术等学和生物科学以及微电子和计算机技术等诸多诸多领域的一门学科。是多种仪器方法的组合。领域的一门学科。是多种仪器方法的组合。其其中的各种方法一般都有独立的方法原理及理论中的各种方法一般都有独立的方法原理及理论基础。基础。10/27/202210/27/20222 2n n据统计，21世纪授予的诺贝尔奖项目中，物理学科项目的684，化学学科项目的746，生物医学学科项目的90，都是借助各种先进仪器完成的。1992年诺贝尔化学奖获得者RRErnst说“现代科学的进步越来越依靠尖端仪器的发展!”所以说科学仪器技

4、术和产业的发展、创新是人类科学发展、社会发展的基础。10/27/202210/27/20223 3n n近年来分析仪器向小型化、专用化、简用化(甚至“傻瓜化”)的另一极端方向发展也已经成为潮流、满足现代社会和经济发展的多样化要求。分析仪器已经由传统的落地式台式移动式便携式袋装式芯片式变化；分析仪器的应用也已由条件可控的实验室，经过专门培训的分析人员向现场、野外、家庭和非专业人员转移，出现了种种单键(start)操作，即插即用(plug and play)、无需控制(nocontro1)、无维护甚至“用过即弃”的简便、专用分析仪器。10/27/202210/27/20224 4电化学分析法光学分

5、析法其他仪器分析法色谱分析法电位分析法电导分析法电解分析法 库仑分析法 极谱分析法仪器分析方法光谱分析法原于光谱法分子光谱法X射线光谱法 核磁共振波谱法非光谱分析法质谱分析法热分析法放射化学分板法气相色谱分析法高效液相色谱分析法薄层色谱分析法纸色谱法10/27/202210/27/20225 5 第一章第一章 紫外紫外可见分光光度法可见分光光度法(Ultraviolet and Visible Spectrophotometry,UV-VisUltraviolet and Visible Spectrophotometry,UV-Vis )1-1 紫外可见吸收光谱法概述一.何谓紫外何谓紫外何谓

6、紫外何谓紫外可见分光光度分析法可见分光光度分析法可见分光光度分析法可见分光光度分析法 利用利用利用利用液体分子（离子）对入射光的选择性吸收液体分子（离子）对入射光的选择性吸收液体分子（离子）对入射光的选择性吸收液体分子（离子）对入射光的选择性吸收而建立而建立而建立而建立 起来的方法。起来的方法。起来的方法。起来的方法。自然界中有许多有颜色的物质，它们的浓度越大，颜色越深。自然界中有许多有颜色的物质，它们的浓度越大，颜色越深。自然界中有许多有颜色的物质，它们的浓度越大，颜色越深。自然界中有许多有颜色的物质，它们的浓度越大，颜色越深。而不同的物质有不同的颜色。因此可以利用它们的颜色差异和深浅而不同

7、的物质有不同的颜色。因此可以利用它们的颜色差异和深浅而不同的物质有不同的颜色。因此可以利用它们的颜色差异和深浅而不同的物质有不同的颜色。因此可以利用它们的颜色差异和深浅进行定性、定量分析。而分析仪器的进一步发展表明，即便是没有进行定性、定量分析。而分析仪器的进一步发展表明，即便是没有进行定性、定量分析。而分析仪器的进一步发展表明，即便是没有进行定性、定量分析。而分析仪器的进一步发展表明，即便是没有颜色的物质，如具有紫外吸收的，仍可采用分光光度法进行定性及颜色的物质，如具有紫外吸收的，仍可采用分光光度法进行定性及颜色的物质，如具有紫外吸收的，仍可采用分光光度法进行定性及颜色的物质，如具有紫外吸收

8、的，仍可采用分光光度法进行定性及定量分析。定量分析。定量分析。定量分析。光源光源光源光源 分光器分光器分光器分光器 样品池样品池样品池样品池 光电转换器光电转换器光电转换器光电转换器 I I I I0 0 0 0 I I I I0v0v0v0v I I I Iv v v v10/27/202210/27/20226 6n n二二二二.紫外紫外紫外紫外可见分光光度分析法的特点可见分光光度分析法的特点可见分光光度分析法的特点可见分光光度分析法的特点n n 主要用于日常定量分析，特别是基层单位广泛主要用于日常定量分析，特别是基层单位广泛主要用于日常定量分析，特别是基层单位广泛主要用于日常定量分析，特

9、别是基层单位广泛使用。使用。使用。使用。n n *灵敏度高灵敏度高灵敏度高灵敏度高 10 10 10 10-5-5-5-510101010-6-6-6-6mol/L,mol/L,mol/L,mol/L,甚至甚至甚至甚至ppbppbppbppbn n *精密度高精密度高精密度高精密度高(相对标准偏差，变异系数）相对标准偏差，变异系数）相对标准偏差，变异系数）相对标准偏差，变异系数）2 2 2 25%5%5%5%n n n n n n *适用范围广适用范围广适用范围广适用范围广 可对几乎所有有机、无机物进行可对几乎所有有机、无机物进行可对几乎所有有机、无机物进行可对几乎所有有机、无机物进行定性及定

10、量分析，可监控降解等反应动力学过程。定性及定量分析，可监控降解等反应动力学过程。定性及定量分析，可监控降解等反应动力学过程。定性及定量分析，可监控降解等反应动力学过程。n n *选择性较好选择性较好选择性较好选择性较好 较传统化学分析法选择性好，干较传统化学分析法选择性好，干较传统化学分析法选择性好，干较传统化学分析法选择性好，干扰少。不同化合物有不同的光谱，当化学性质相近扰少。不同化合物有不同的光谱，当化学性质相近扰少。不同化合物有不同的光谱，当化学性质相近扰少。不同化合物有不同的光谱，当化学性质相近时，化学分析难以完成。时，化学分析难以完成。时，化学分析难以完成。时，化学分析难以完成。10

11、/27/202210/27/20227 7n n *仪器简单、易操作仪器简单、易操作 n n *局限性局限性 n n a.a.可见光部分前期操作较繁，如常需可见光部分前期操作较繁，如常需显色、掩蔽，消耗试剂多。显色、掩蔽，消耗试剂多。n n b.b.紫外部分不用显色，但许多有机化紫外部分不用显色，但许多有机化合物无吸收或吸收光谱重叠，选择性差。合物无吸收或吸收光谱重叠，选择性差。n n c.c.高浓度分析误差大，吸收信号与浓度高浓度分析误差大，吸收信号与浓度成非线性关系。成非线性关系。n n d.d.超纯物质的分析误差大。超纯物质的分析误差大。10/27/202210/27/20228 8三、

12、三、分子吸收光谱的形成分子吸收光谱的形成 1.过过程程：运运动动的的分分子子外外层层电电子子-吸吸收收外外来来外外来辐射来辐射-产生电子能级跃迁产生电子能级跃迁-分子吸收谱。分子吸收谱。2.能能级级组组成成：除除了了电电子子能能级级(Electron energy level)外外，分分子子吸吸收收能能量量将将伴伴随随着着分分子子的的振振动动和和转转动动，即即 同同 时时 将将 发发 生生 振振 动动(Vibration)能能 级级 和和 转转 动动(Rotation)能能级级的的跃跃迁迁！据据量量子子力力学学理理论论，分分子子的的振振-转转跃跃迁迁也也是是量量子子化化的的或或者者说说将将产产

13、生生非非连连续续谱谱。因因此此，分分子子的的能能量量变变化化 E为为各各种种形形式式能能量量变变化化的的总和：总和：10/27/202210/27/20229 9n n其中其中其中其中 EeEe最大：最大：最大：最大：1-20 eV 1-20 eV n n EvEv次之：次之：次之：次之：0.05-1 eV0.05-1 eV n n ErEr最小：最小：最小：最小：0.05 eV 0.05 eV n n 可见，电子能级间隔比振动能级和转动能级可见，电子能级间隔比振动能级和转动能级可见，电子能级间隔比振动能级和转动能级可见，电子能级间隔比振动能级和转动能级间隔大间隔大间隔大间隔大1212个数量级

14、，在发生电子能级跃迁时，个数量级，在发生电子能级跃迁时，个数量级，在发生电子能级跃迁时，个数量级，在发生电子能级跃迁时，伴有振伴有振伴有振伴有振-转能级的跃迁，形成所谓的带状光谱。分转能级的跃迁，形成所谓的带状光谱。分转能级的跃迁，形成所谓的带状光谱。分转能级的跃迁，形成所谓的带状光谱。分子光谱由电子光谱、振动光谱和转动光谱构成。子光谱由电子光谱、振动光谱和转动光谱构成。子光谱由电子光谱、振动光谱和转动光谱构成。子光谱由电子光谱、振动光谱和转动光谱构成。10/27/202210/27/20221010120ev的波长在1001000nm，即紫外至红外。尽管电子光谱、振动光谱和转动光谱的能量变化

15、都是量子化的，即非连续的，但从宏观上看，整个分子光谱可近似为连续光谱，称为带状光谱。10/27/202210/27/20221111 不不同同物物质质结结构构不不同同或或者者说说其其分分子子能能级级的的能能量量(各各种种能能级级能能量量总总和和)或或能能量量间间隔隔各各异异，因因此此不不同同物物质质将将选选择择性性地地吸吸收收不不同同波波长长或或能能量量的的外外来来辐辐射射，这是这是UV-Vis定性分析的基础。定性分析的基础。定定性性分分析析具具体体做做法法是是让让不不同同波波长长的的光光通通过过待待测测物物，经经待待测测物物吸吸收收后后，测测量量其其对对不不同同波波长长光光的的吸吸收收程程度

16、度(吸吸光光度度A)，以以吸吸光光度度A为为纵纵坐坐标标，辐辐射射波波长长为为横横坐坐标标作作图图，得得到到该该物物质质的的吸吸收收光光谱谱或或吸吸收收曲曲线线，据据吸吸收收曲曲线线的的特特性性(峰峰强强度度、位位置置及数目等及数目等)研究分子结构。研究分子结构。10/27/202210/27/2022121210/27/202210/27/20221313 四 分光光度分析原理（分光光度分析原理（Lambert-Beer 定律）定律）I0 IV吸光度A：入射光强度与透射光强度之比的对数。10/27/202210/27/20221414n n（一）一）一）一）Lambert-Beer Lamb

17、ert-Beer 定律定律定律定律 n n 当入射光波长一定时，待测溶液的吸光度当入射光波长一定时，待测溶液的吸光度当入射光波长一定时，待测溶液的吸光度当入射光波长一定时，待测溶液的吸光度A A与其浓度与其浓度与其浓度与其浓度c c和液层厚度和液层厚度和液层厚度和液层厚度b b成正比，即成正比，即成正比，即成正比，即 ：n nk k 为比例系数，与溶液性质、温度和入射波长有关。为比例系数，与溶液性质、温度和入射波长有关。为比例系数，与溶液性质、温度和入射波长有关。为比例系数，与溶液性质、温度和入射波长有关。n n 当浓度以当浓度以当浓度以当浓度以 g/L g/L 表示时，称表示时，称表示时，称

18、表示时，称 k k 为吸光系数，以为吸光系数，以为吸光系数，以为吸光系数，以 a a 表表表表示，即示，即示，即示，即 n n n n 当浓度以当浓度以当浓度以当浓度以mol/Lmol/L表示时，称表示时，称表示时，称表示时，称 k k 为摩尔吸光系数，为摩尔吸光系数，为摩尔吸光系数，为摩尔吸光系数，以以以以 表示，即表示，即表示，即表示，即 n n 比比比比 a a 更常用。更常用。更常用。更常用。越大，表示方法的灵敏度越高。越大，表示方法的灵敏度越高。越大，表示方法的灵敏度越高。越大，表示方法的灵敏度越高。与波与波与波与波长有关，因此，长有关，因此，长有关，因此，长有关，因此，常以常以常以

19、常以 表示。表示。表示。表示。10/27/202210/27/20221515n n（二）二）偏离偏离 L-B 定律的因素定律的因素 n n 样品吸光度样品吸光度 A 与光程与光程 b 总是成正比。总是成正比。但当但当 b 一定时，一定时，A 与与 c 并不总是成正比，并不总是成正比，即偏离即偏离 L-B 定律！这种偏离由样品性质和定律！这种偏离由样品性质和仪器决定。仪器决定。AC正偏离负偏离校正曲线（工作曲线）10/27/202210/27/20221616 1.样品性质影响样品性质影响 a）待待测测物物高高浓浓度度-吸吸收收质质点点间间隔隔变变小小质质点点间间相相互互作用作用对特定辐射的吸

20、收能力发生变化对特定辐射的吸收能力发生变化-变化；变化；b）试试液液中中各各组组份份的的相相互互作作用用，如如缔缔合合、离离解解、光光化化反反应应、异异构构化化、配配体体数数目目改改变变等等，会会引引起起待待测测组组份份吸吸收曲线的变化；收曲线的变化；c）溶溶剂剂的的影影响响：对对待待测测物物生生色色团团吸吸收收峰峰强强度度及及位位置置产产生影响；生影响；d）样样品品性性状状的的影影响响：胶胶体体、乳乳状状液液或或悬悬浮浮液液对对光光的的散射损失。散射损失。多多数数具具有有拉拉平平效效应应，产产生生负负干干扰扰，但但光光散散射射产产生生正干扰。正干扰。10/27/202210/27/20221

21、717n n 2.仪器因素仪器因素 n n 仪器因素包括光源稳仪器因素包括光源稳定性以及入射光的单色性定性以及入射光的单色性等。等。n na）入射光的非单色性的）入射光的非单色性的影响影响：不同光对所产生的：不同光对所产生的吸收不同，可导致测定偏吸收不同，可导致测定偏差。差。n n 假设入射光由测量波假设入射光由测量波长长 x 和干扰和干扰 i 波长组成，波长组成，据据Beer定律，溶液对在定律，溶液对在 x和和 i 的光的吸光度分别的光的吸光度分别为：为：Aix10/27/202210/27/20221818 仪器检测的信号是光强，综合前两式，则吸光度得仪器检测的信号是光强，综合前两式，则吸

22、光度得 当当 x=i时，或者说当时，或者说当 x=i时，有时，有A=xbc,符合符合L-B定律；定律；当当 xi时时，或或者者说说当当 xi时时，则则吸吸光光度度与与浓浓度度是是非非线线性性的。二者差别越大，则偏离的。二者差别越大，则偏离L-B越大；越大；当当 x i，测测得得的的吸吸光光度度比比在在“单单色色光光”x处处测测得得的的低低，AAx，产产生生负负偏偏离离；反反之之，当当 xAx，则则产产生生正正偏偏离。离。10/27/202210/27/20221919b）非非单单色色性性产产生生原原因因（谱谱带带宽宽度度与与狭狭缝缝宽宽度度）：“单单色色光光”仅仅是是理理想想情情况况，经经分分

23、光光元元件件色色散散所所得得的的“单单色色光光”实实际际上上是是有有一一定定波波长长范范围围的的光光谱谱带带(即即谱谱带带宽宽度度)。单单色色光光的的“纯纯度度”与与狭狭缝缝宽宽度度有有关关，狭狭缝缝越越窄窄，它它所所包包含的波长范围越小，单色性越好。含的波长范围越小，单色性越好。10/27/202210/27/20222020 五、有机化合物的紫外吸收光谱1.分子中电子的跃迁类型分子中电子的跃迁类型价电子：价电子：电子电子 饱和的饱和的键键 电子电子 不饱和的不饱和的键键 n 电子电子 孤对电子孤对电子 分子中分子轨分子中分子轨道有成键轨道与反道有成键轨道与反键轨道键轨道.它们的能级它们的能

24、级高低为：高低为：n*10/27/202210/27/20222121n n 1)1)电子能级跃迁示意图电子能级跃迁示意图电子能级跃迁示意图电子能级跃迁示意图10/27/202210/27/20222222 a.a.a.a.*跃迁：跃迁：跃迁：跃迁：饱和烃（甲烷，乙烷）饱和烃（甲烷，乙烷）饱和烃（甲烷，乙烷）饱和烃（甲烷，乙烷）能量很高，能量很高，能量很高，能量很高，150nm150nm150nm *n n*n n*由由此此可可以以看看到到：紫紫外外-可可见见吸吸收收光光谱谱中中包包含含有有分分子子中中存存在在的的化化学学键键信信息息。其其吸吸收收峰峰的的位位置置与与分分子子中中特特定定的的功

25、功能能基基团团密密切切相相关关，是是有有机机化化合合物物、无无机机配配位位化化合合物物、生生物物分分子子的的有有效效定定性性、定量分析手段。定量分析手段。10/27/202210/27/20222424n n以上跃迁有四种与以上跃迁有四种与以上跃迁有四种与以上跃迁有四种与 成键和反键轨道有关（成键和反键轨道有关（成键和反键轨道有关（成键和反键轨道有关（-*，-*，-*和和和和n-n-*），跃迁能量较高，这些跃），跃迁能量较高，这些跃），跃迁能量较高，这些跃），跃迁能量较高，这些跃迁所产生的吸收谱多位于真空紫外区（真空紫外迁所产生的吸收谱多位于真空紫外区（真空紫外迁所产生的吸收谱多位于真空紫外区

26、（真空紫外迁所产生的吸收谱多位于真空紫外区（真空紫外区指那些只能在真空传播光波，它们在非真空中区指那些只能在真空传播光波，它们在非真空中区指那些只能在真空传播光波，它们在非真空中区指那些只能在真空传播光波，它们在非真空中被吸收）。被吸收）。被吸收）。被吸收）。n n n n 只有只有只有只有 -*和和和和n-n-*两种跃迁的能量小，相应两种跃迁的能量小，相应两种跃迁的能量小，相应两种跃迁的能量小，相应波长出现在近紫外区甚至可见光区，特别是波长出现在近紫外区甚至可见光区，特别是波长出现在近紫外区甚至可见光区，特别是波长出现在近紫外区甚至可见光区，特别是 -*跃迁对光的吸收强烈。因此，它们是我们研

27、究的跃迁对光的吸收强烈。因此，它们是我们研究的跃迁对光的吸收强烈。因此，它们是我们研究的跃迁对光的吸收强烈。因此，它们是我们研究的重点。重点。重点。重点。10/27/202210/27/20222525 2)电子能级跃迁对应波长和强度电子能级跃迁对应波长和强度n *n *10/27/202210/27/20222626 2 2、常用术语、常用术语、常用术语、常用术语 1)1)生色团与助色团生色团与助色团生色团生色团：能吸收紫外：能吸收紫外-可见光的基团叫生色团。可见光的基团叫生色团。对有机化合物：对有机化合物：主要为具有不饱和主要为具有不饱和键和未成键的键和未成键的孤孤孤孤对电子的团。对电子的

28、团。例：例：CHO CHO；COOH COOH；C CC C；C CO O；C CN N；N NN N 注：当出现几个发色团共轭，则几个发色团所产生的注：当出现几个发色团共轭，则几个发色团所产生的注：当出现几个发色团共轭，则几个发色团所产生的注：当出现几个发色团共轭，则几个发色团所产生的 吸收带将消失，代之出现新的共轭吸收带，其波吸收带将消失，代之出现新的共轭吸收带，其波吸收带将消失，代之出现新的共轭吸收带，其波吸收带将消失，代之出现新的共轭吸收带，其波 长将比单个发色团的吸收波长长，强度也增强。长将比单个发色团的吸收波长长，强度也增强。长将比单个发色团的吸收波长长，强度也增强。长将比单个发色

29、团的吸收波长长，强度也增强。助色团助色团：本身不会使化合物产生颜色或无紫外吸收，但可以使：本身不会使化合物产生颜色或无紫外吸收，但可以使 生色团吸收生色团吸收 峰加强同时使吸收峰长移的基团。峰加强同时使吸收峰长移的基团。对有机化合物：主要为连有杂原子的饱和基团对有机化合物：主要为连有杂原子的饱和基团例：例：OHOH，OROR，SHSH，SR SR，NHNH，NRNR2 2，II10/27/202210/27/20222727 2)2)红移和蓝移红移和蓝移 由于化合物结构变化（共轭、引入助 色团取代基）或采用不同溶剂后吸收峰 位置向长波方向的移动，叫红移吸收峰 位置向短波方向移动，叫蓝移。3)3

30、)增色效应和减色效应增色效应和减色效应 增色效应：吸收强度增强的效应 减色效应：吸收强度减小的效应 4)4)强带和弱带强带和弱带：max 105 强带 min 103 弱带10/27/202210/27/202228283.促使分子发生红移或蓝移的因素促使分子发生红移或蓝移的因素1）共轭体系的存在）共轭体系的存在-红移红移 如如CH2=CH2的的-*跃跃迁迁，max=165200nm；而而1,3-丁丁二二烯烯，max=217nm 2）异构现象：使异构物光谱出现差异。）异构现象：使异构物光谱出现差异。如如CH3CHO含含水水化化合合物物有有两两种种可可能能的的结结构构：CH3CHO-H2O及及C

31、H3CH(OH)2;已已烷烷中中，max=290nm，表表明明有有醛醛基基存存在在，结结构构为为前者；而在水溶液中，此峰消失，结构为后者。前者；而在水溶液中，此峰消失，结构为后者。3）空间异构效应）空间异构效应-红移红移 如如CH3I(258nm),CH2I2(289nm),CHI3(349nm)4）取代基：红移或蓝移。）取代基：红移或蓝移。取取代代基基为为含含孤孤对对电电子子，如如-NH2、-OH、-Cl，可可使使分分子子红红移移；取代基为斥电子基，如取代基为斥电子基，如-R，-OCOR，则使分子蓝移。，则使分子蓝移。苯环或烯烃上的苯环或烯烃上的H被各种取代基取代，多产生红移。被各种取代基取

32、代，多产生红移。10/27/202210/27/202229295）pH值：红移或蓝移值：红移或蓝移 苯苯酚酚在在酸酸性性或或中中性性水水溶溶液液中中，有有及及270nm两两个个吸吸收收带带；而而在在碱碱性性溶溶液液中中，则则分分别别红红移移到到235nm和和 287nm（p-共共轭轭）.6）溶剂效应：红移或蓝移）溶剂效应：红移或蓝移 随随溶剂极性增加溶剂极性增加 由由n-*跃跃迁迁产产生生的的吸吸收收峰峰，随随溶溶剂剂极极性性增增加加，形形成成 H 键键的能力增加，发生的能力增加，发生蓝移蓝移；由由-*跃跃迁迁产产生生的的吸吸收收峰峰，随随溶溶剂剂极极性性增增加加，激激发发态态比比基态能量有

33、更多的下降，发生基态能量有更多的下降，发生红移红移。随溶剂极性增加，吸收光谱变得平滑，精细结构消失。随溶剂极性增加，吸收光谱变得平滑，精细结构消失。10/27/202210/27/20223030 10/27/202210/27/20223131 10/27/202210/27/20223232 10/27/202210/27/20223333*无机化合物的紫外吸收光谱 一一些些无无机机物物也也产产生生紫紫外外-可可见见吸吸收收光光谱谱，其其跃跃迁迁类类型型包包括括 p-d 跃跃迁迁或或称称电电荷荷转转移移跃跃迁迁以以及及 d-d,f-f 跃跃迁迁或或称称配配场场跃跃迁。迁。1.电荷转移跃迁电

34、荷转移跃迁(Charge transfer transition)一一些些同同时时具具有有电电子子予予体体(配配位位体体)和和受受体体(金金属属离离子子)的的无无机机分分子子，在在吸吸收收外外来来辐辐射射时时，电电子子从从予予体体跃跃迁迁至至受受体体所所产产生生的光谱。的光谱。max 较大较大(104 以上以上)，可用于定量分析。，可用于定量分析。10/27/202210/27/20223434 2.配场跃迁配场跃迁(Ligand field transition)过过渡渡元元素素的的 d 或或 f 轨轨道道为为简简并并轨轨道道(Degeneration orbit)，当当与与配配位位体体配配

35、合合时时，轨轨道道简简并并解解除除，d 或或 f 轨轨道道发发生生能能级级分分裂裂，如如果果轨轨道道未未充充满满，则则低低能能量量轨轨道道上上的的电电子子吸吸收收外外来来能能量时，将会跃迁到高能量的量时，将会跃迁到高能量的 d 或或 f 轨道，从而产生吸收光谱。轨道，从而产生吸收光谱。吸吸收收系系数数 max 较较小小(102)，很很少少用用于于定定量量分分析析；多多用用于于研究配合物结构及其键合理论。研究配合物结构及其键合理论。10/27/202210/27/20223535 4.4.溶剂对紫外吸收光谱的影响（溶剂效应）溶剂对紫外吸收光谱的影响（溶剂效应）1)1)溶剂极性的影响溶剂极性的影响

36、a.a.a.a.对对对对maxmaxmaxmax影响影响影响影响：当溶剂极性：当溶剂极性：当溶剂极性：当溶剂极性 n-n-n-n-*跃迁：跃迁：跃迁：跃迁：maxmaxmaxmax蓝移蓝移蓝移蓝移 -*跃迁：跃迁：跃迁：跃迁：maxmaxmaxmax红移红移红移红移10/27/202210/27/20223636 b.b.对吸收光谱精细结构影响对吸收光谱精细结构影响：溶剂极性溶剂极性 时，（苯环）精细结构消失时，（苯环）精细结构消失溶剂影响吸收波长，吸收强度及精细结构（fine structure）10/27/202210/27/20223737 10/27/202210/27/2022383

37、8n n2)溶剂的选择原则：n n 极性适当；n n 透明、能溶解被测物；n n 化学、光学稳定性高；n n 纯度高；n n 截止吸收波长 maxmax10/27/202210/27/20223939n n 六、可见分光光度法可见分光光度法n n 1.1.测定步骤测定步骤测定步骤测定步骤 n n2.2.显色条件选择显色条件选择显色条件选择显色条件选择 n n 包括显色剂种类、用量、酸度、温度、显色时包括显色剂种类、用量、酸度、温度、显色时间和放置时间等。间和放置时间等。n n1 1）显色剂的选择显色剂的选择显色剂的选择显色剂的选择 n n 使配合物吸收系数使配合物吸收系数 最大、选择性好、组成

38、最大、选择性好、组成恒定、配合物稳定、显色剂吸收波长与配合物吸恒定、配合物稳定、显色剂吸收波长与配合物吸收收 波长相差大等。波长相差大等。选波长选波长选制备样品选制备样品选择掩蔽剂选择掩蔽剂选择显色剂选择显色剂测定测定10/27/202210/27/20224040n n2 2）显色剂用量显色剂用量显色剂用量显色剂用量：n n 配位数与显色剂用量有关；在形成逐级配合配位数与显色剂用量有关；在形成逐级配合配位数与显色剂用量有关；在形成逐级配合配位数与显色剂用量有关；在形成逐级配合物，其用量更要严格控制。物，其用量更要严格控制。物，其用量更要严格控制。物，其用量更要严格控制。n n3 3）溶液酸度

39、溶液酸度溶液酸度溶液酸度：配位数和水解等与：配位数和水解等与：配位数和水解等与：配位数和水解等与 pH pH 有关有关有关有关 n n4 4）显色时间、温度、放置时间显色时间、温度、放置时间显色时间、温度、放置时间显色时间、温度、放置时间 n n3 3.干扰消除干扰消除干扰消除干扰消除 n n1)1)选择掩蔽剂选择掩蔽剂选择掩蔽剂选择掩蔽剂n n 蔽剂蔽剂显色显色n n2)2)控制酸度控制酸度控制酸度控制酸度 n n 配合物稳定性与配合物稳定性与pHpH有关，可以通过控制酸度有关，可以通过控制酸度提高反应选择性，副反应减少，而主反应进行完提高反应选择性，副反应减少，而主反应进行完全。如在全。如

40、在2 2SOSO4 4介质中，双硫腙与介质中，双硫腙与HgHg2+2+生成稳定有色生成稳定有色配合物，而与配合物，而与PbPb2+2+、CuCu2+2+、NiNi2+2+、CdCd2+2+等离子生成的等离子生成的有色物不稳定。有色物不稳定。10/27/202210/27/20224141n n3)3)合适测量波长合适测量波长合适测量波长合适测量波长 n n4)4)干扰物分离干扰物分离干扰物分离干扰物分离 n n5)5)选择参比液选择参比液选择参比液选择参比液 n na.a.溶剂参比：试样组成简单、共存组份少（基体溶剂参比：试样组成简单、共存组份少（基体溶剂参比：试样组成简单、共存组份少（基体溶

41、剂参比：试样组成简单、共存组份少（基体干扰少）、显色剂不吸收时，直干扰少）、显色剂不吸收时，直干扰少）、显色剂不吸收时，直干扰少）、显色剂不吸收时，直 接采用溶剂（多接采用溶剂（多接采用溶剂（多接采用溶剂（多为蒸馏水）为参比；为蒸馏水）为参比；为蒸馏水）为参比；为蒸馏水）为参比；n nb.b.试剂参比：当显色剂或其它试剂在测定波长处试剂参比：当显色剂或其它试剂在测定波长处试剂参比：当显色剂或其它试剂在测定波长处试剂参比：当显色剂或其它试剂在测定波长处有吸收时，采用试剂作参比（不有吸收时，采用试剂作参比（不有吸收时，采用试剂作参比（不有吸收时，采用试剂作参比（不 加待测物）；加待测物）；加待测物

42、）；加待测物）；n nc.c.试样参比：如试样基体在测定波长处有吸收，试样参比：如试样基体在测定波长处有吸收，试样参比：如试样基体在测定波长处有吸收，试样参比：如试样基体在测定波长处有吸收，但不与显色剂反应时，可以试样但不与显色剂反应时，可以试样但不与显色剂反应时，可以试样但不与显色剂反应时，可以试样 作参比（不能加作参比（不能加作参比（不能加作参比（不能加显色剂）。显色剂）。显色剂）。显色剂）。n n*6)6)导数光谱及双波长技术导数光谱及双波长技术导数光谱及双波长技术导数光谱及双波长技术10/27/202210/27/20224242 七、紫外及可见分光光度计1 1、仪器结构仪器结构：光源

43、、分光系统、吸收池、检测器光源、分光系统、吸收池、检测器 钨灯或卤钨灯钨灯或卤钨灯可见光源可见光源 3501000nm氢灯或氘灯氢灯或氘灯紫外光源紫外光源 200360nm1）光源：）光源：S1S2光栅准直镜汇聚镜反射镜吸收池检测器光源10/27/202210/27/20224343 作作用用：产产生生足足够够强强度度、稳稳定定、连连续续辐辐射射且且强强度度随随波波长变化小长变化小的光。的光。2）吸收池：用于装待测液）吸收池：用于装待测液 玻璃玻璃能吸收能吸收UV光，仅适用于可见光区光，仅适用于可见光区 石英石英不能吸收紫外光，适用于紫外和不能吸收紫外光，适用于紫外和 可见光区可见光区 要求：

44、匹配性（对光的吸收和反射应一致）要求：匹配性（对光的吸收和反射应一致）3 3）单色器：包括狭缝、准直镜、色散元件、聚光镜等）单色器：包括狭缝、准直镜、色散元件、聚光镜等作用：除去不需要的光波，形成单一波长的光。作用：除去不需要的光波，形成单一波长的光。与原子吸收光度仪不同，在与原子吸收光度仪不同，在UV-Vis光度计中，单色器通常光度计中，单色器通常置于吸收池的前面，（置于吸收池的前面，（可防止强光照射引起吸收池中一些可防止强光照射引起吸收池中一些物质的分解）物质的分解）10/27/202210/27/202244444 4）检测器：将光信号转变为电信号的装置，包括信）检测器：将光信号转变为电

45、信号的装置，包括信）检测器：将光信号转变为电信号的装置，包括信）检测器：将光信号转变为电信号的装置，包括信号放大系统、工作站和打印机等。号放大系统、工作站和打印机等。号放大系统、工作站和打印机等。号放大系统、工作站和打印机等。信信信信号号号号转转转转换换换换器器器器通通通通常常常常有有有有：光光光光电电电电池池池池、光光光光电电电电倍倍倍倍增增增增管管管管和二极管阵列检测器。和二极管阵列检测器。和二极管阵列检测器。和二极管阵列检测器。2 2、常用紫外可见光度计仪器常用紫外可见光度计仪器常用紫外可见光度计仪器常用紫外可见光度计仪器 n n类型：类型：类型：类型：分光光度计分为分光光度计分为分光光

46、度计分为分光光度计分为 单波长和单波长和单波长和单波长和 双波长仪器。双波长仪器。双波长仪器。双波长仪器。1 1）单波长分光光度计单波长分光光度计单波长分光光度计单波长分光光度计 n n*单光束单光束单光束单光束 n n 特点：简单、便宜、易操作、信噪比高；但光特点：简单、便宜、易操作、信噪比高；但光特点：简单、便宜、易操作、信噪比高；但光特点：简单、便宜、易操作、信噪比高；但光源不稳定对精度影响大，每次都要扣空白，对源不稳定对精度影响大，每次都要扣空白，对源不稳定对精度影响大，每次都要扣空白，对源不稳定对精度影响大，每次都要扣空白，对经常改变波长的检测非常麻烦，难以连续扫描经常改变波长的检测

47、非常麻烦，难以连续扫描经常改变波长的检测非常麻烦，难以连续扫描经常改变波长的检测非常麻烦，难以连续扫描吸收曲线。吸收曲线。吸收曲线。吸收曲线。10/27/202210/27/20224545n n*双光束双光束 n n光路：通过切光器将光源发出的光光路：通过切光器将光源发出的光分成两路，一路通过参比，一路通分成两路，一路通过参比，一路通过样品，再通过减法器扣除参比信过样品，再通过减法器扣除参比信号，从而将光源不稳定的影响消除。号，从而将光源不稳定的影响消除。n n特点：特点：精度高、可连续扫描吸收精度高、可连续扫描吸收曲线，但价格较高，元件增加，信曲线，但价格较高，元件增加，信噪比下降。噪比下

48、降。10/27/202210/27/20224646n n2 2 2 2）双）双）双）双波长分光光度计波长分光光度计波长分光光度计波长分光光度计 n n光路：有两个单色器，产生两个波长的光。光路：有两个单色器，产生两个波长的光。n n特点：特点：n n a.a.单波长、双光束需两个吸收池，而双波长单波长、双光束需两个吸收池，而双波长只用一个吸收池，可克服吸收池差异。精度更高。只用一个吸收池，可克服吸收池差异。精度更高。n n b.b.可用导数分光光度法；可加强精细结构。可用导数分光光度法；可加强精细结构。10/27/202210/27/20224747 10/27/202210/27/2022

49、4848 10/27/202210/27/20224949 10/27/202210/27/20225050 10/27/202210/27/20225151 10/27/202210/27/20225252 10/27/202210/27/20225353 10/27/202210/27/20225454 10/27/202210/27/20225555 10/27/202210/27/20225656 10/27/202210/27/20225757 八、紫外-可见光谱的应用 1、定性分析1 1）未知物鉴定）未知物鉴定原则：原则：定性鉴别的依据定性鉴别的依据吸收光谱的特征吸收光谱的吸收光谱

50、的特征吸收光谱的形状形状吸收峰的数目吸收峰的数目吸收峰的位置（波长）吸收峰的位置（波长）吸收吸收峰的强度峰的强度相应的吸光系数。相应的吸光系数。10/27/202210/27/20225858 10/27/202210/27/20225959 2 2）有机物杂质检验）有机物杂质检验例：肾上腺素中微量杂质例：肾上腺素中微量杂质肾上腺肾上腺酮含量计算酮含量计算 的的HCLHCL溶液，溶液，310nm 310nm下下测定，规定测定，规定 A A3103100.05 0.05 即符合要求的即符合要求的杂质限量杂质限量0.06%0.06%10/27/202210/27/20226060A10/27/20