紫外-可见光分光光度法(大实验).ppt

《紫外-可见光分光光度法(大实验).ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《紫外-可见光分光光度法(大实验).ppt（169页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、光分析方法光分析方法光分析法原子吸收法 红外法原子发射法 核磁法 荧光法紫外可见法光光学学分分析析法法：基基于于电电磁磁辐辐射射能能量量与与待待测测物物质质相相互互作作用用后后所所产产生生的的辐辐射射信信号号与与物物质质组组成成及及结结构构关关系系所所建建立立起起来来的的分分析析方方法法；利利用用电电磁磁辐辐射射为为“探探针针”来来探探测测物物质性质、含量和结构的方法。质性质、含量和结构的方法。电磁辐射范围电磁辐射范围：射线无线电波；射线无线电波；三个基本过程三个基本过程(1)所有光分析法均包含三个基本过程；(2)选择性测量，不涉及混合物分离（不同于色谱分析）；(3)涉及大量光学元器件。(1)

2、能源提供能量；(2)能量与被测物之间的相互作用；(3)产生信号。三个基本特点电磁辐射与物质的相互作用：电磁辐射与物质的相互作用：(1)(1)吸收吸收 物质选择性吸收特定频率的辐射能，并从低物质选择性吸收特定频率的辐射能，并从低能级跃迁到高能级；能级跃迁到高能级；(2)(2)发射发射 将吸收的能量以光的形式释放出；将吸收的能量以光的形式释放出；(3)(3)散射散射 光束通过不均匀媒质时，部分光束将偏离原光束通过不均匀媒质时，部分光束将偏离原来方向而分散传播，从侧向也可以看到光的来方向而分散传播，从侧向也可以看到光的现象叫做光的散射。丁铎尔散射和分子散射；现象叫做光的散射。丁铎尔散射和分子散射；(

3、4)(4)折射折射 折射是光在两种介质中的传播速度不同折射是光在两种介质中的传播速度不同;光分析法光谱分析法原子光谱分析法分子光谱分析法原子吸收光谱原子发射光谱原子荧光光谱X射线荧光光谱折射法圆二色性法X射线衍射法干涉法旋光法紫外光谱法红外光谱法分子荧光光谱法分子磷光光谱法核磁共振波谱法非光谱分析法第二章第二章 紫外可见紫外可见光分光光度法光分光光度法 利用被测物质的分子对利用被测物质的分子对紫紫外外-可见光选择性吸收的可见光选择性吸收的特性特性而建立起来的方法。而建立起来的方法。一分子吸收光谱的产生一分子吸收光谱的产生在分子中存在着电子的运动，以在分子中存在着电子的运动，以及组成分子的各原子

4、间的振动和分子及组成分子的各原子间的振动和分子作为整体的转动。分子的作为整体的转动。分子的总能量总能量可以可以认为等于这三种认为等于这三种运动能量之和运动能量之和。即：。即：E E分子分子=E=E电子电子+E+E振动振动+E+E转动转动 分子中的这三种运动状态都对分子中的这三种运动状态都对应有一定的应有一定的能级能级。即在分子中存在着。即在分子中存在着电子能级、振动能级和转动能级电子能级、振动能级和转动能级。这。这三种能级都是三种能级都是量子化量子化的。其中电子能的。其中电子能级的间距最大（每个能级间的级的间距最大（每个能级间的能量差能量差叫间距或能级差叫间距或能级差），振动能级次之，），振动

5、能级次之，转动能级的间距最小。转动能级的间距最小。如果用如果用 E E电子电子，E E振动振动以及以及E E转转动动表示各能级差，则：表示各能级差，则：E E电子电子 E E振动振动E E转动转动由于组成分子能量的几部分都具有由于组成分子能量的几部分都具有一定的能级，所以一定的能级，所以分子也具有一定的分子也具有一定的能级，能级，如图是双原子分子的能级图：如图是双原子分子的能级图：由图可见，在每一个电子能级上有由图可见，在每一个电子能级上有许多间距较小的振动能级，在每一个许多间距较小的振动能级，在每一个振动能级上又有许多间距更小的转动振动能级上又有许多间距更小的转动能级。由于这个原因，处在同一

6、电子能级。由于这个原因，处在同一电子能级的分子，可能因振动能量不同而能级的分子，可能因振动能量不同而处于不同的能级上。同理，处于同一处于不同的能级上。同理，处于同一电子能级和同一振动能级上的分子，电子能级和同一振动能级上的分子，由于转动能量不同而处于不同的能级由于转动能量不同而处于不同的能级上。上。因因此此，分分子子的的“电电子子光光谱谱”是是由由许许多多线线光光谱谱聚聚集集在在一一起起的的谱谱带带，称为称为“带状光谱带状光谱”。当用光照射分子时，分子就要当用光照射分子时，分子就要选择选择性的吸收性的吸收某些波长（频率）的光而由某些波长（频率）的光而由较低的能级较低的能级E E跃迁到较高能级跃

7、迁到较高能级E E上，上，所吸收的光的能量就等于两能级的能所吸收的光的能量就等于两能级的能量之差：量之差：E=EE=EE E其光的频率为：其光的频率为：=E/h=E/h或光的波长为：或光的波长为：=hchc/E/E由于分子由于分子选择性的吸收选择性的吸收了某些波长了某些波长的光，所以这些光的的光，所以这些光的能量就会降低能量就会降低，将这些波长的将这些波长的光及其所吸收的能量光及其所吸收的能量按按一定顺序排列起来，就得到了分子的一定顺序排列起来，就得到了分子的吸收光谱。吸收光谱。由于各种物质分子结构不同由于各种物质分子结构不同 对不同能量的光子有选择性吸收，对不同能量的光子有选择性吸收，产生不

8、同吸收光谱产生不同吸收光谱 物质的物质的吸收光谱是吸收光谱是定性定性和和结构分析结构分析的依据的依据.二、分子吸收光谱类型二、分子吸收光谱类型 远远红红外外光光谱谱、红红外外光光谱谱及及紫外紫外-可见光谱三类。可见光谱三类。分分子子的的转转动动能能级级跃跃迁迁，需需吸吸收收波波长长为为远远红红外外光光，因因此此，形形成成的的光光谱谱称称为为转转动动光光谱谱或或远远红红外外光谱。光谱。分分子子的的振振动动能能级级差差一一般般需需吸吸收收红红外外光光才才能能产产生生跃跃迁迁。在在分分子子振振动动时时同同时时有有分分子子的的转转动动运运动动。这这样样，分分子子振振动动产产生生的的吸吸收收光光谱谱中中

9、，包包括括转转动动光光谱谱，故故常常称称为为振振-转转光光谱谱。由由于于它它吸吸收收的的能量处于红外光区，故又称能量处于红外光区，故又称红外光谱。红外光谱。电电子子的的跃跃迁迁吸吸收收光光的的波波长长主主要要在在真真空空紫紫外外到到可可见见光光区区，对对应应形形成成的的光光谱谱，称称为为电电子子光光谱谱或或紫紫外外-可可见见吸吸收收光光谱谱。三有机化合物的紫外三有机化合物的紫外可见吸收可见吸收光谱光谱（一）、跃迁类型（一）、跃迁类型主要有主要有*、nn*、nn*、*n*n*na.a.*跃迁主要发生在跃迁主要发生在真空紫外区真空紫外区。b.b.*跃迁吸收的波长较长，孤立跃迁吸收的波长较长，孤立的

10、的*跃迁一般在跃迁一般在200nm200nm左右左右 C C、n n*跃迁一般在跃迁一般在近紫外区近紫外区（200 200 400 nm400 nm），吸光强度较小，），吸光强度较小，d.d.n n*跃迁吸收波长仍然在跃迁吸收波长仍然在150 250 150 250 nmnm范围，因此在紫外区不易观察到这范围，因此在紫外区不易观察到这类跃迁。类跃迁。在在以以上上几几种种跃跃迁迁中中，只只有有-*和和n-n-*两两种种跃跃迁迁的的能能量量小小，相相应应波波长长出出现现在在近近紫紫外外区区甚甚至至可可见见光光区区，且且对对光光的的吸收强烈，是我们研究的重点。吸收强烈，是我们研究的重点。（二）、常用

11、术语（二）、常用术语1 1，生色团，生色团:从从广广义义来来说说，所所谓谓生生色色团团，是是指指分分子子中中可可以以吸吸收收光光子子而而产产生生电电子子跃跃迁迁的的原原子子基基团团。但但是是，人人们们通通常常将将能能吸吸收收紫紫外外、可可见见光光的的原子团或结构系统定义为生色团。原子团或结构系统定义为生色团。有有机机物物中中含含有有n n*或或*跃跃迁迁的的基基团团；主主要要有有：-C=O-C=O，-N=N-N=N-，-N=O-N=O，-C-C C-C-等等2727常见生色团的吸收光谱2 2，助色团，助色团:助色团是指带有助色团是指带有非键电子对非键电子对的基团；的基团；它们本身不能吸收大于它

12、们本身不能吸收大于200nm200nm的光，但的光，但可使生色团吸收峰向长波方向移动并可使生色团吸收峰向长波方向移动并提高吸收强度的一些官能团，常见助提高吸收强度的一些官能团，常见助色团助色顺序为：色团助色顺序为：-F-CH-F-CH3 3-Br-OH-OCH-Br-OH-OCH3 3-NH-NH2 2-NHCHNHCH3 3-NH(CH-NH(CH3 3)2 2-NHC-NHC6 6H H5 5-O-O-3 3，红移与蓝移（紫移）红移与蓝移（紫移）某些有机化合物经取代反应引入某些有机化合物经取代反应引入含有未共享电子对的基团之后，吸收含有未共享电子对的基团之后，吸收峰的波长将向峰的波长将向长

13、波方向长波方向移动，这种效移动，这种效应称为应称为红移红移效应。效应。在某些生色团如羰基的碳原子一在某些生色团如羰基的碳原子一端引入一些取代基之后，吸收峰的波端引入一些取代基之后，吸收峰的波长会向长会向短波方向短波方向移动，这种效应称为移动，这种效应称为蓝移（紫移）蓝移（紫移）效应。效应。如如-R-R，-OCOR-OCOR，四溶剂对紫外、可见吸收光谱的影响四溶剂对紫外、可见吸收光谱的影响改变溶剂的极性，改变溶剂的极性，会引起会引起吸收带形状吸收带形状的的变化。改变溶剂的极性，还会使吸收带的变化。改变溶剂的极性，还会使吸收带的最大吸收波长发生变化最大吸收波长发生变化。下表为溶剂对。下表为溶剂对一

14、种丙酮紫外吸收光谱的影响。一种丙酮紫外吸收光谱的影响。正己烷正己烷CHCl3CH3OHH2O*230238237243n*329315309305由于溶剂对电子光谱图影响很大，由于溶剂对电子光谱图影响很大，因此，在吸收光谱图上或数据表中必因此，在吸收光谱图上或数据表中必须须注明所用的溶剂注明所用的溶剂。与已知化合物紫。与已知化合物紫外光谱作对照时也应注明所用的溶剂外光谱作对照时也应注明所用的溶剂是否相同。在进行紫外光谱法分析时，是否相同。在进行紫外光谱法分析时，必须正确选择溶剂必须正确选择溶剂。五吸收曲线（吸收光谱）及最大五吸收曲线（吸收光谱）及最大吸收波长吸收波长1 1吸收曲线：吸收曲线：每

15、一种物质对不同每一种物质对不同波长光的吸收程度是不同的波长光的吸收程度是不同的 。如果我。如果我们让各种不同波长的光分别通过被测们让各种不同波长的光分别通过被测物质，分别测定物质对不同波长光的物质，分别测定物质对不同波长光的吸收程度。吸收程度。以波长为横坐标，吸收程以波长为横坐标，吸收程度为纵坐标作图所得曲线。度为纵坐标作图所得曲线。例：丙酮例：丙酮 max=279nm(=15)nm300400500600700/nm350525545Cr2O72-MnO4-1.00.80.60.40.2Absorbance350CrCr2 2O O7 72-2-、MnOMnO4 4-的吸收光谱的吸收光谱2

16、2、吸收峰和最大吸收波长、吸收峰和最大吸收波长 max吸收曲线表明了某种物质对不同波吸收曲线表明了某种物质对不同波长光的吸收能力分布。长光的吸收能力分布。曲线上的各个曲线上的各个峰叫吸收峰。峰越高，峰叫吸收峰。峰越高，表示物质对相表示物质对相应波长的光的应波长的光的吸收程度越大吸收程度越大。其中最。其中最高的那个峰叫高的那个峰叫最大吸收峰最大吸收峰，它的最高，它的最高点所对应的波长叫点所对应的波长叫最大吸收波长最大吸收波长，用，用maxmax表示。表示。3 3物质的吸收曲线和最大吸收物质的吸收曲线和最大吸收波长的特点：波长的特点：1 1）不同的物质不同的物质，吸收曲线的形状，吸收曲线的形状不同

17、，不同，最大吸收波长不同最大吸收波长不同。2 2）对对同同一一物物质质，其其浓浓度度不不同同时时，吸吸收收曲曲线线形形状状和和最最大大吸吸收收波波长长不不变变，只只是是吸吸收收程程度度要要发发生生变变化化，表表现现在在曲曲线上就是曲线的线上就是曲线的高低高低发生变化。发生变化。六光的选择性吸收与物质颜色的关系：六光的选择性吸收与物质颜色的关系：1 1可见光的颜色和互补色：可见光的颜色和互补色：在可见光范围内，不同波长的光的颜色在可见光范围内，不同波长的光的颜色是不同的。平常所见的白光（日光、白是不同的。平常所见的白光（日光、白炽灯光等）是一种炽灯光等）是一种复合光复合光，它是由各种，它是由各种

18、颜色的光按一定比例混合而得的。利用颜色的光按一定比例混合而得的。利用棱镜等分光器可将它分解成棱镜等分光器可将它分解成红、橙、黄、红、橙、黄、绿、青、蓝、紫绿、青、蓝、紫等不同颜色的单色光。等不同颜色的单色光。白光白光除了可由所有波长的可见光复除了可由所有波长的可见光复合得到外，还可由适当的两种颜色的合得到外，还可由适当的两种颜色的光按一定比例复合得到。能光按一定比例复合得到。能复合成白复合成白光的两种颜色的光叫互补色光光的两种颜色的光叫互补色光。/nm/nm颜色颜色互补光互补光400-450400-450紫紫黄绿黄绿450-480450-480蓝蓝黄黄480-490480-490绿蓝绿蓝橙橙4

19、90-500490-500蓝绿蓝绿红红500-560500-560绿绿红紫红紫560-580560-580黄绿黄绿紫紫580-610580-610黄黄蓝蓝610-650610-650橙橙绿蓝绿蓝650-760650-760红红蓝绿蓝绿2 2物质的颜色与吸收光的关系：物质的颜色与吸收光的关系：当白光照射到物质上时，如果物质当白光照射到物质上时，如果物质对白光中某种颜色的光产生了选择性对白光中某种颜色的光产生了选择性的吸收，则物质就会显示出一定的颜的吸收，则物质就会显示出一定的颜色。物质所显示的色。物质所显示的颜色是吸收光的互颜色是吸收光的互补色。补色。完全吸收完全吸收完全透过完全透过吸收黄色光吸

20、收黄色光光谱示意光谱示意表观现象示意表观现象示意复合光复合光物质颜物质颜色色吸收光吸收光物质颜物质颜色色吸收光吸收光颜色颜色波长范围波长范围（nmnm）颜色颜色波长范围波长范围(nm)(nm)黄绿黄绿紫紫400400450450紫紫绿绿560560580580黄黄蓝蓝450450480480蓝蓝黄黄580580600600橙橙绿蓝绿蓝480480490490绿蓝绿蓝橙橙600600650650红红蓝绿蓝绿490490500500蓝绿蓝绿红红650650760760紫红紫红绿绿500500560560222 2 光吸收定律光吸收定律朗伯朗伯比耳定律比耳定律一基本概念：一基本概念：当强度为当强度为

21、I I0 0的一定的一定波长的单色入射光束通过装有均匀待波长的单色入射光束通过装有均匀待测物的溶液介质时，该光束将被部分测物的溶液介质时，该光束将被部分吸收吸收IaIa，部分反射，部分反射I r I r，余下的则通，余下的则通过待测物的溶液过待测物的溶液It It，即有：，即有：I I0 0=IaIa+It+I r+It+I r如果吸收介质是溶液（测定中一般如果吸收介质是溶液（测定中一般是溶液），式中反射光强度主要与器是溶液），式中反射光强度主要与器皿的性质及溶液的性质有关，在相同皿的性质及溶液的性质有关，在相同的测定条件下，这些因素是固定不变的测定条件下，这些因素是固定不变的，并且反射光强度

22、一般很小。所以的，并且反射光强度一般很小。所以可忽略不记，这样：可忽略不记，这样：Io=Io=Ia+ItIa+It即：一束平行单色光通过透明的吸即：一束平行单色光通过透明的吸收介质后，入射光被分成了吸收光和收介质后，入射光被分成了吸收光和透过光。透过光。待测物的溶液对此波长的光的吸收待测物的溶液对此波长的光的吸收程度可以透光率程度可以透光率T T和吸光度和吸光度A A用来表示。用来表示。透透光光率率透透光光率率表表示示透透过过光光强强度度与与入入射射光光强强度度的的比比值值，用用T T来来表表示示，计计算式为：算式为：T=It/IoT=It/IoT T常用百分比（常用百分比（T%T%）表示。）

23、表示。吸吸光光度度透透光光率率的的倒倒数数的的对对数数叫叫吸光度。用吸光度。用A A表示：表示：A=-A=-lgTlgT二、朗伯二、朗伯比耳定律：比耳定律：（一）（一）定律内容定律内容：当当用用一一束束强强度度为为I I0 0的的单单色色光光垂垂直直通通过过厚厚度度为为b b、吸吸光光物物质质浓浓度度为为c c的的溶溶液液时时，溶溶液液的的吸吸光光度度正正比比于于溶溶液液的的厚厚度度b b和和溶溶液液中中吸吸光光物物质质的的浓浓度度c c的的乘乘积积。数数学表达式为：学表达式为：A=-A=-lgTlgT=KbcKbc （二）比例常数（二）比例常数K K的几种表示方法：的几种表示方法：吸吸收收定

24、定律律的的数数学学表表达达式式中中的的比比例例常常数数叫叫“吸吸收收系系数数”，它它的的大大小小可可表表示示出出吸吸光光物物质质对对某某波波长长光光的的吸吸收收本本领领（即即吸吸收收程程度度）。它它与与吸吸光光物物质质的的性性质、入射光的波长及温度等因素有关。质、入射光的波长及温度等因素有关。另外，另外，K K的值随着的值随着b b和和c c的单位不同的单位不同而不同。下面就介绍而不同。下面就介绍K K的几种不同的表的几种不同的表示方法。示方法。1 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/Lg/L,溶液液溶液液层厚度层厚度b b的单位为的单位为cmcm时，时，K K叫

25、叫“吸光系吸光系数数”，用，用a a表示，其单位为表示，其单位为L/L/g gcmcm，此时：此时：A=A=abcabc由式可知：由式可知：a=A/a=A/bcbc，它表示的是，它表示的是当当c=1g/Lc=1g/L、b=1cmb=1cm时溶液的吸光度。时溶液的吸光度。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/mol/L L，液层，液层厚度厚度b b的单位为的单位为cmcm时，时，K K叫叫“摩尔吸光摩尔吸光系数系数”，用，用表示，其单位为表示，其单位为L/L/molmolcmcm，此时：此时：A=A=bcbc由此式可知：由此式可知：=A/=A/bcb

26、c，它表示，它表示的是的是当当c=1mol/Lc=1mol/L，b=1cmb=1cm时时，物质对波，物质对波长为长为的光的的光的吸光度吸光度。对于对于K K的这两种表示方法，它们之的这两种表示方法，它们之间的关系为：间的关系为：=aMaMM 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的大小都可以反映出吸光物质对波长为质对波长为的单色光的吸收能力。的单色光的吸收能力。但更常用和更好的是用但更常用和更好的是用来表示吸来表示吸光物质对波长为光物质对波长为的光的吸收能力。的光的吸收能力。摩尔吸光系数越大，表示物质对波长摩尔吸光系数越大，表示物质对波长为为的光的吸收能力

27、越强，同时在分的光的吸收能力越强，同时在分光光度法中测定的灵敏度也越大。光光度法中测定的灵敏度也越大。（三）吸收定律的适用条件：（三）吸收定律的适用条件：1 1必须是使用必须是使用单色光单色光为入射光；为入射光；2 2溶液为溶液为稀稀溶液；溶液；3 3吸吸收收定定律律能能够够用用于于彼彼此此不不相相互互作作用用的的多多组组分分溶溶液液。它它们们的的吸吸光光度度具具有有加加合合性性，且且对对每每一一组组分分分分别别适适用用，即：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 n4 4吸吸收

28、收定定律律对对紫紫外外光光、可可见见光光、红外光红外光都适用都适用例题例题 ：已知某化合物的相对分子：已知某化合物的相对分子量为量为251251，将此化合物用已醇作溶剂，将此化合物用已醇作溶剂配成浓度为配成浓度为0.150 m mol 0.150 m mol L L-1-1溶液，溶液，在在480nm480nm处用处用2.00cm2.00cm吸收池测得透光吸收池测得透光率为率为39.8%39.8%，求该化合物在上述条件，求该化合物在上述条件下的摩尔吸光系数和吸光系数。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=

29、2.00cm,T=0.398,b=2.00cm,T=0.398,由由Lambert-BeerLambert-Beer定定律得：律得：（480nm480nm）=A/=A/cbcb =-lg0.398/0.15010 =-lg0.398/0.15010-3-3 2.002.00 =1.33 10 =1.33 103 3(L(L mol mol-1-1 cm cm-1-1)由由=aMaM,得得:a=/Ma=/M=/251=5.30(L=/251=5.30(L g g-1-1 cm cm-1-1)三实际溶液对吸收定律的偏离及原因：三实际溶液对吸收定律的偏离及原因：（一一）偏偏离离：被被测测物物质质浓浓

30、度度与与吸吸光光度不成线性关系的现象，如下图。度不成线性关系的现象，如下图。AC（二）偏离吸收定律的原因：（二）偏离吸收定律的原因：1 1入射光为非单色光入射光为非单色光：严格地说吸收定律只适用于入射光严格地说吸收定律只适用于入射光为单色光的情况。但在紫外可见光分为单色光的情况。但在紫外可见光分光光度法中，入射光是由连续光源经光光度法中，入射光是由连续光源经分光器分光后得到的，这样得到的入分光器分光后得到的，这样得到的入射光并不是真正的单色光射光并不是真正的单色光 ，而是，而是一个一个有限波长宽度的复合光有限波长宽度的复合光，这就可能造，这就可能造成对吸收定律的偏离。成对吸收定律的偏离。对非单

31、色光引起的偏离，其原因是对非单色光引起的偏离，其原因是由于同一物质对不同波长的光的由于同一物质对不同波长的光的摩尔摩尔吸光系数不同造成的吸光系数不同造成的。所以只要在入。所以只要在入射光的波长范围内，射光的波长范围内，摩尔吸光系数差摩尔吸光系数差别不是太大，别不是太大，由此引起的偏离是较小由此引起的偏离是较小的。的。2 2非平行光和光的散射：非平行光和光的散射：当入射光是非平行光时，所有光通当入射光是非平行光时，所有光通过介质的光的过介质的光的光程不同光程不同，引起小的偏，引起小的偏离。另外，当溶液中含有悬浮物或胶离。另外，当溶液中含有悬浮物或胶粒等散射质点时，入射光通过溶液时粒等散射质点时，

32、入射光通过溶液时就会有一部分光因就会有一部分光因散射而损失散射而损失掉，使掉，使透过光强度减小，测得的吸光度增大，透过光强度减小，测得的吸光度增大，从而引起从而引起偏离吸收定律偏离吸收定律。3 3化学因素引起的偏离：化学因素引起的偏离：1 1）离解作用：）离解作用：2 2）酸效应：）酸效应：3 3）溶剂作用：溶剂作用：1 1）离解作用：离解作用：在可见光区域的分在可见光区域的分析中常常是将待测组分同某种试剂反析中常常是将待测组分同某种试剂反应生成有色配合物来进行测定的。有应生成有色配合物来进行测定的。有色色配合物在水中不可避免的要发生离配合物在水中不可避免的要发生离解，从而使得有色配合物的浓度

33、要小解，从而使得有色配合物的浓度要小于待测组分的浓度，于待测组分的浓度，导致对吸收定律导致对吸收定律的偏离。特别是在稀溶液中时，更是的偏离。特别是在稀溶液中时，更是如此。如此。2 2）酸效应：酸效应：如果待测组分包括在如果待测组分包括在一种酸碱平衡体系中，溶液的酸度将一种酸碱平衡体系中，溶液的酸度将会使得待测组分的会使得待测组分的存在形式发生变化存在形式发生变化，而导致对吸收定律的偏离。而导致对吸收定律的偏离。3 3）溶剂作用：溶剂对吸收光谱的）溶剂作用：溶剂对吸收光谱的影响是比较大的，影响是比较大的，溶剂不同时溶剂不同时，物质，物质的的吸收光谱不同吸收光谱不同。223 3 紫外紫外-可见分光

34、光度计可见分光光度计一一分分光光光光度度计计的的主主要要部部件件和和工工作作原理：原理：0.575光源光源单色单色器器吸收吸收池池检测检测器器显显示示（一）（一）光源光源：用于提供足够用于提供足够强度强度和和稳定稳定的的连续光连续光谱谱。分光光度计中常用的光源有热辐。分光光度计中常用的光源有热辐射光源和气体放电光源两类。射光源和气体放电光源两类。热辐射光源用于可见光区，如热辐射光源用于可见光区，如钨钨丝灯和卤钨灯；丝灯和卤钨灯；气体放电光源用于紫气体放电光源用于紫外光区，如外光区，如氢灯和氘灯。氢灯和氘灯。钨灯和碘钨钨灯和碘钨灯可使用的范围在灯可使用的范围在340 2500nm340 2500

35、nm。氢灯和氘灯。它们可在氢灯和氘灯。它们可在160 375 160 375 nmnm范围内产生连续光源。范围内产生连续光源。另外，为了使光源发出的光在测量另外，为了使光源发出的光在测量时稳定，光源的供电一般都要用时稳定，光源的供电一般都要用稳压稳压电源，电源，即加有一个稳压器。即加有一个稳压器。（二）（二）分光系统分光系统：分光系统也叫分光系统也叫单色器单色器。单色器是能。单色器是能从光源辐射的复合光中从光源辐射的复合光中分出单色光分出单色光的的光学装置，其主要功能：产生光谱纯光学装置，其主要功能：产生光谱纯度高的光波且波长在紫外可见区域内度高的光波且波长在紫外可见区域内任意可调。任意可调。

36、单色器一般由入射狭缝、准光器单色器一般由入射狭缝、准光器（透镜或凹面反射镜使入射光成平行（透镜或凹面反射镜使入射光成平行光）、光）、色散元件色散元件、聚焦元件和出射狭、聚焦元件和出射狭缝等几部分组成。其核心部分是色散缝等几部分组成。其核心部分是色散元件，起分光的作用。元件，起分光的作用。能起分光作用的色散元件主要是能起分光作用的色散元件主要是棱棱镜和光栅。镜和光栅。棱镜棱镜有玻璃和有玻璃和石英石英两种材料。它们两种材料。它们的色散原理是依据不同的波长光通过的色散原理是依据不同的波长光通过棱镜时有不同的棱镜时有不同的折射率折射率而将不同波长而将不同波长的光分开。由于玻璃可吸收紫外光，的光分开。由

37、于玻璃可吸收紫外光，所以玻璃棱镜只能用于所以玻璃棱镜只能用于350 3200 nm350 3200 nm的波长范围，即只能用于可见光域内。的波长范围，即只能用于可见光域内。石英棱镜可使用的波长范围较宽，可石英棱镜可使用的波长范围较宽，可从从185 4000nm185 4000nm，即可用于紫外、可，即可用于紫外、可见和近红外三见和近红外三 个光域。个光域。入射狭缝入射狭缝 准直透准直透镜镜棱棱镜镜聚焦透聚焦透镜镜出射狭缝出射狭缝白光白光红红紫紫1 12 2800600500400光栅光栅是利用光的是利用光的衍射与干涉衍射与干涉作用制作用制成的，它可用于紫外、可见及红外光成的，它可用于紫外、可见

38、及红外光域，而且在整个波长区具有良好的、域，而且在整个波长区具有良好的、几乎均匀一致的分辨能力。几乎均匀一致的分辨能力。棱镜和光栅的分光原理有何不同，它们产生的光谱特征有棱镜和光栅的分光原理有何不同，它们产生的光谱特征有何不同。何不同。答：棱镜分光原理是光折射。由于不同波长有其不答：棱镜分光原理是光折射。由于不同波长有其不同的折射率，因此能把不同波长分开。而光栅的分光同的折射率，因此能把不同波长分开。而光栅的分光是由于光的衍射与干涉总效果。不同波长通过光栅作是由于光的衍射与干涉总效果。不同波长通过光栅作用各有其相对应的衍射角，而把不同波长分开。用各有其相对应的衍射角，而把不同波长分开。它们光谱

39、主要区别是：它们光谱主要区别是：（1 1）光栅光谱是一个均匀排列光谱，）光栅光谱是一个均匀排列光谱，棱镜光谱是一个非均匀排列光谱。棱镜光谱是一个非均匀排列光谱。（2 2）光栅光谱中各谱线排列是由紫到红（光），）光栅光谱中各谱线排列是由紫到红（光），棱镜光谱中各谱线排列是由红到紫（光）。棱镜光谱中各谱线排列是由红到紫（光）。（3 3）光栅光谱有级，级与级之间有重叠现象，）光栅光谱有级，级与级之间有重叠现象，棱镜光谱没有这种现象，棱镜光谱没有这种现象，（4 4）光栅适用的波长范围较棱镜宽。）光栅适用的波长范围较棱镜宽。（三）吸收池（比色皿）：（三）吸收池（比色皿）：在紫外可见分光光度法中，一般都在

40、紫外可见分光光度法中，一般都是用液体溶液进行测定的，用于盛放是用液体溶液进行测定的，用于盛放试液的器皿就是试液的器皿就是吸收池或比色皿吸收池或比色皿。有。有玻璃和石英两种。玻璃和石英两种。（四）光检测系统：（四）光检测系统：用于检测光信号。利用用于检测光信号。利用光电效应将光电效应将光强度信号转换成电信号的装置，光强度信号转换成电信号的装置，也也叫叫光电器件光电器件。分光光度法中，得到的是一定强度分光光度法中，得到的是一定强度的光信号，这个信号需要用一定的部的光信号，这个信号需要用一定的部件检测出来。检测时，需要将光信号件检测出来。检测时，需要将光信号转换成电信号才能测量得到。光检测转换成电信

41、号才能测量得到。光检测系统的作用就是进行这个转换。系统的作用就是进行这个转换。常用的光检测系统主要有光电池、常用的光检测系统主要有光电池、光电管和光电倍增管。光电管和光电倍增管。1 1、光电池：光电池：用半导体材料制成的用半导体材料制成的光电转换器。用得最多的是硒光电池。光电转换器。用得最多的是硒光电池。其结构和作用原理为：其结构和作用原理为：硒光电池硒光电池光电管光电管：它是在抽成真空或充有惰：它是在抽成真空或充有惰性气体的玻璃或石英泡内装上性气体的玻璃或石英泡内装上2 2个电极个电极构成，其结构如图：构成，其结构如图：12341 1是光电管的是光电管的阳极阳极，它由一个镍环，它由一个镍环或

42、镍片组成；或镍片组成；2 2是光电管的是光电管的阴极阴极，它由一个金属，它由一个金属片上涂一层光敏物质构成，如涂上一片上涂一层光敏物质构成，如涂上一层氧化铯。涂上的光敏物质具有这样层氧化铯。涂上的光敏物质具有这样一个特性：当光照射到光敏物质上时，一个特性：当光照射到光敏物质上时，它能够放出电子；它能够放出电子；3 3为为电池电池，其作用是在阴、阳极之，其作用是在阴、阳极之间加上一电压；间加上一电压；4 4为为放大器放大器，放大由光电管产生的，放大由光电管产生的电信号；电信号；光电管将光强度信号转换成电信号的过光电管将光强度信号转换成电信号的过程是这样的：当一定强度的光照射到阴极程是这样的：当一

43、定强度的光照射到阴极上时，光敏物质要放出电子，上时，光敏物质要放出电子，放出电子的放出电子的多少与照射到它的光的大小成正比多少与照射到它的光的大小成正比，而放，而放出的电子在电场的作用下要流向阳极，从出的电子在电场的作用下要流向阳极，从而造成在整个回路中有电流通过。而此电而造成在整个回路中有电流通过。而此电流的大小与照射到光敏物质上的光的强度流的大小与照射到光敏物质上的光的强度的大小成正比。这就是光电管产生光电效的大小成正比。这就是光电管产生光电效应的原理。应的原理。红敏管红敏管6251000nm蓝敏管蓝敏管200625nm光电管光电管光电倍增管光电倍增管：它是一个非常灵敏的：它是一个非常灵敏

44、的光电器件，可以把微弱的光转换成电光电器件，可以把微弱的光转换成电流。其灵敏度比前流。其灵敏度比前2 2种都要高得多。它种都要高得多。它是利用是利用二次电子发射以放大光电流二次电子发射以放大光电流，放大倍数可达到放大倍数可达到10108 8倍。倍。光光电电倍倍增增管管1个光电子可产生个光电子可产生106107个电子个电子（五）信号指示系统（五）信号指示系统它的作用是放大信号并以适当方式它的作用是放大信号并以适当方式指示或记录下来。常用的信号指示装指示或记录下来。常用的信号指示装置有直读检流计、电位调节指零装置置有直读检流计、电位调节指零装置以及数字显示或自动记录装置等。很以及数字显示或自动记录

45、装置等。很多型号的分光光度计装配有微处理机，多型号的分光光度计装配有微处理机，一方面可对分光光度计进行操作控制，一方面可对分光光度计进行操作控制，另一方面可进行数据处理。另一方面可进行数据处理。二、分光光度计的类型：二、分光光度计的类型：（一）单光束分光光度计：（一）单光束分光光度计：0.575光源光源单色单色器器吸收吸收池池检测检测器器显显示示这类分光光度计的特点是：这类分光光度计的特点是：结构结构简单，价格便宜。简单，价格便宜。主要适用于主要适用于定量分定量分析，而不适用于作定性分析析，而不适用于作定性分析。另外，。另外，结果受电源的波动影响较大。结果受电源的波动影响较大。（二）（二）单波

46、长双光束分光光度计单波长双光束分光光度计比比值值光源光源单色单色器器吸收池吸收池检测器检测器显显示示光束分裂器光束分裂器双光束分光光度计是自动比较了透双光束分光光度计是自动比较了透过参比溶液和样品溶液的光的强度，过参比溶液和样品溶液的光的强度，它它不受光源（电源）变化的影响。不受光源（电源）变化的影响。双光束分光光度计还能进行波长扫双光束分光光度计还能进行波长扫描，并自动记录下各波长下的吸光度，描，并自动记录下各波长下的吸光度，很快就可得到试液的吸收光谱。所以很快就可得到试液的吸收光谱。所以能用于能用于定性分析。定性分析。光光源源单色单色器器单色单色器器检测检测器器切切光光器器狭狭缝缝吸吸收收

47、池池（三）双光束双波长分光光度计：（三）双光束双波长分光光度计：双波长分光光度法双波长分光光度法 2 1XA YY的存在不干的存在不干扰扰X的测定的测定224 4 显色反应及其影响因素显色反应及其影响因素一显色反应和显色剂：一显色反应和显色剂：（一）显色反应：（一）显色反应：在在光光度度分分析析中中将将试试样样中中的的待待测测组组分分转转变变成成有有色色化化合合物物的的反反应应叫叫显色反应。显色反应。显色反应一般分为两大类：一类是显色反应一般分为两大类：一类是配位反应；另一类是氧化还原反应。配位反应；另一类是氧化还原反应。FeFe3 3SCNSCN=FeSCNFeSCN；MnMn2 25e5e

48、4H4H2 2O=MnOO=MnO4 48H8H在这两类反应中，用得较多的是配在这两类反应中，用得较多的是配位反应。位反应。（二）显色剂：与待测组分生（二）显色剂：与待测组分生成有色化合物的试剂叫显色剂；成有色化合物的试剂叫显色剂；1 1无机显色剂：无机显色剂：2 2有机显色剂：有机显色剂：1 1）优点：）优点：a a具有鲜明的颜色，具有鲜明的颜色，都很都很大（一般可达到大（一般可达到10104 4以上），所以以上），所以测定的灵敏度很高；测定的灵敏度很高；b b生生成成的的一一般般为为螯螯合合物物，稳稳定定性很好，一般离解常数都很小；性很好，一般离解常数都很小；c c选择性好选择性好d d有

49、有些些有有色色配配合合物物易易溶溶于于有有机机溶溶剂剂，可可进进行行萃萃取取光光度度分分析析，提提高了测定的灵敏度和选择性。高了测定的灵敏度和选择性。3 3常见的有机显色剂：常见的有机显色剂：1 1）磺基水杨酸：）磺基水杨酸：其结构式如下：其结构式如下：它可用于测定三价铁离子。它可用于测定三价铁离子。2 2）邻邻二二氮氮菲菲（邻邻菲菲罗罗啉啉，1 1，1010二氮菲）：结构式为：二氮菲）：结构式为：直接在直接在PH=3PH=39 9时与时与FeFe2+2+生生成红色螯合物。成红色螯合物。用于铁的测定。用于铁的测定。4 Fe3+2 NH2OH=4 Fe2+N2O+H2O+4H+此络合物的lg K

50、稳=21.3，摩尔吸光系数=1.110-4 L/molcm。发色前先用盐酸羟胺把Fe3+离子还原成Fe2+离子，反应如下：测定时，控制溶液酸度在pH=39较为适宜，酸度高时，反应进行较慢；酸度太低则Fe3+离子水解，影响显色。3 3双硫腙：也叫二苯基硫巴腙。结双硫腙：也叫二苯基硫巴腙。结构式为：构式为：测定很多重金属离子，如：铅、锌、铜、测定很多重金属离子，如：铅、锌、铜、银、汞、镉等。银、汞、镉等。4 4偶偶氮氮胂胂（铀铀试试剂剂）：可可用用于测定铀、钍、锆等。其结构式为：于测定铀、钍、锆等。其结构式为：5.45.4（2 2吡啶偶氮）间苯二酚吡啶偶氮）间苯二酚(PAR)(PAR)4(2吡啶偶