现代仪器分析紫外可见吸收光谱分析

1、现代仪器分析紫外可见吸收光谱分 析 第第3章章 紫外紫外-可见吸收光谱分析可见吸收光谱分析 内容介绍：内容介绍： 1 概概 述（信号和信息的特征）述（信号和信息的特征） 2 紫外紫外-可见分光光度计的基本组成与结构可见分光光度计的基本组成与结构 3 紫外紫外-可见吸收光谱法的基本实验技术可见吸收光谱法的基本实验技术 4 紫外紫外-可见吸收光谱的应用可见吸收光谱的应用 现代仪器分析紫外可见吸收光谱分 析 1 概概 述（信号和信息的特征）述（信号和信息的特征） 1.1有机物吸收光谱与电子跃迁有机物吸收光谱与电子跃迁 1.2 分子吸收曲线分子吸收曲线 1.3 紫外吸收光谱分析法紫外吸收光谱分析法 现

2、代仪器分析紫外可见吸收光谱分 析 1 概概 述（信号和信息的特征）述（信号和信息的特征） 1.1有机物吸收光谱与电子跃迁（有机物吸收光谱与电子跃迁（P24-25） 有机化合物的紫外可见吸收光谱是三种电子跃迁的结果： 电子、电子、n电子。 s s p p * s s * RK E,B n p p E CO H n p p s s H 分子轨道： 是指在分子中各原子核的周围最可能找到给定电子的区域。 现代仪器分析紫外可见吸收光谱分 析 1 概概 述（信号和信息的特征）述（信号和信息的特征） 跃迁 跃迁 特点：所需能量最大；特点：所需能量最大；电子只有吸收远紫外光的能量电子只有吸收远紫外光的能量 才

3、能发生跃迁；含有才能发生跃迁；含有C-C, C-HC-C, C-H键的饱和烷烃的分子产生的跃键的饱和烷烃的分子产生的跃 迁。吸收光谱出现在远紫外区迁。吸收光谱出现在远紫外区, ,吸收波长吸收波长200 nm200 nm； 例：甲烷的例：甲烷的maxmax为为125nm , 125nm , 乙烷乙烷maxmax为为135nm135nm。 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； 多数作为溶剂使用多数作为溶剂使用; ; 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。跃迁。主要有四种跃迁四种

4、跃迁所需能量大小顺序大小顺序为： n n n 104 Fe2+与邻菲罗啉配合物的紫外吸收光 谱属于此。 配位场跃迁：配位场跃迁：是过渡金属是过渡金属 元素的无机物在紫外可见元素的无机物在紫外可见 区产生的吸收，主要是形区产生的吸收，主要是形 成络合物。成络合物。 现代仪器分析紫外可见吸收光谱分 析 1 概概 述（信号和信息的特征）述（信号和信息的特征） 1.2 分子吸收曲线 E = E2 - E1 = h 量子化量子化 ；选择性吸收；选择性吸收 吸收曲线与最大吸收吸收曲线与最大吸收 波长波长 max 用不同波长的单色光用不同波长的单色光 照射，测吸光度照射，测吸光度; M + 热 M + 荧光

5、或磷光 M + h M * 基态基态 激发态激发态 E1 （E） E2 M + h 现代仪器分析紫外可见吸收光谱分 析 1 概概 述（信号和信息的特征）述（信号和信息的特征） 吸收曲线的讨论吸收曲线的讨论： 同一种物质对不同波长光的吸光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度不同。吸光度最大处对应的波长称 为最大吸收波长为最大吸收波长maxmax 不同浓度的同一种物质，其吸收不同浓度的同一种物质，其吸收 曲线形状相似曲线形状相似maxmax不变。而对于不不变。而对于不 同物质，它们的吸收曲线形状和同物质，它们的吸收曲线形状和 maxmax则不同。则不同。 改变通过某一吸

6、光物质的入射光波长，记录物质在不 同波长处的吸光度，以波长为横坐标，吸光度为纵坐标 作图，这种图称为该物质的吸收曲线吸收曲线 现代仪器分析紫外可见吸收光谱分 析 1 概概 述（信号和信息的特征）述（信号和信息的特征） 吸收曲线可以提供物质的结构信息，并作为物质定性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。分析的依据之一。 不同浓度的同一种物质，在某一定波长下吸光度不同浓度的同一种物质，在某一定波长下吸光度 A 有有 差异，在差异，在max处吸光度处吸光度A 的差异最大。此特性可作作为的差异最大。此特性可作作为 物质定量分析的依据。物质定量分析的依据。 在在max处吸光度随

7、浓度变化的幅度最大，所以测定最处吸光度随浓度变化的幅度最大，所以测定最 灵敏。吸收曲线是定量分析中选择入射光波长的重要依灵敏。吸收曲线是定量分析中选择入射光波长的重要依 据。据。 吸收曲线的讨论吸收曲线的讨论： 现代仪器分析紫外可见吸收光谱分 析 1 概概 述（信号和信息的特征）述（信号和信息的特征） 1.3紫外吸收光谱分析法（紫外吸收光谱分析法（ UV-VIS） 定义：利用分子吸收紫外和可见光产生跃迁所记录的吸收光谱利用分子吸收紫外和可见光产生跃迁所记录的吸收光谱 图，对该物质进行结构分析（定性分析），根据最大吸收波长强图，对该物质进行结构分析（定性分析），根据最大吸收波长强 度变化可进行定

8、量分析。度变化可进行定量分析。 紫外吸收可见光谱法的特点： 1. 研究的区域是紫外可见光谱区域，所发射的能量可以 使外层电子发生跃迁。 2. 该方法可用于无机有机物的定量分析，也可进行有机 物的定性及结构分析。 3. 具有较高的灵敏度（10-410-7g.mL-1）和较高准确度 （相对误差2%-5%） 现代仪器分析紫外可见吸收光谱分 析 2 紫外紫外-可见分光光度计的基本组成与结构可见分光光度计的基本组成与结构 内容：内容： 2.1 基本组成（功能及类型）基本组成（功能及类型） 2.2 紫外紫外- -可见分光光度计的类型可见分光光度计的类型 现代仪器分析紫外可见吸收光谱分 析 2.1 基本组成

9、基本组成 general process 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，在整个紫外光区或可见光谱区可以发射连续光谱， 具有具有足够的辐射强度辐射强度、较好的稳定性稳定性、较长的使用寿命使用寿命。 可见光区：可见光区：钨灯作为光源， 其辐射波长范围在350 2500 nm。 紫外区：紫外区：氢、氘灯。发射 160360 nm的连续光谱。 氙弧灯：紫外可见区 光源光源 单色器单色器样品室样品室检测器检测器显示显示 分光系统光度计系统 现代仪器分析紫外可见吸收光谱分 析 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

10、 波长单色光的光学系统。波长单色光的光学系统。 p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； p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； p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； p聚焦装置：透镜或凹面反聚焦装置：透镜或凹面反 射镜，将分光后所得单色光射镜，将分光后所得单色光 聚焦至出射狭缝；聚焦至出射狭缝； p出射狭缝出射狭缝 2.1 基本组成基本组成 general process 现代仪器分析紫外可见吸收光谱分 析 棱镜：棱镜： 棱镜对不同波长的光具有不同的折射率，

11、波长长的光，折射棱镜对不同波长的光具有不同的折射率，波长长的光，折射 率小；波长短的光，折射率大。率小；波长短的光，折射率大。 平行光经过棱镜后按波长顺序排列成为单色光；经聚焦平行光经过棱镜后按波长顺序排列成为单色光；经聚焦 后在焦面上的不同位置上成像，获得按波长展开的光谱；后在焦面上的不同位置上成像，获得按波长展开的光谱； 棱镜的分辨能力取棱镜的分辨能力取 决于棱镜的几何尺寸和决于棱镜的几何尺寸和 材料；材料； 棱镜的光学特性可棱镜的光学特性可 用色散率和分辨率来表用色散率和分辨率来表 征；征； 色散元件色散元件 现代仪器分析紫外可见吸收光谱分 析 棱镜的特性与参数棱镜的特性与参数 （1 1

12、）色散率）色散率 角色散率：用d/d表示，偏向角对波长的变化率： d d 2 sin1 2 sin2 d d 22 n n 棱镜的顶角越大或折射率越大，角色散率越大，分开两棱镜的顶角越大或折射率越大，角色散率越大，分开两 条相邻谱线的能力越强，但顶角越大，反射损失也增大，通条相邻谱线的能力越强，但顶角越大，反射损失也增大，通 常为常为6060度角；度角； 线色散率：用线色散率：用d dl l /d/d表示，两条相邻谱线在焦面上被表示，两条相邻谱线在焦面上被 分开的距离对波长的变化率；分开的距离对波长的变化率； 倒线色散率倒线色散率：用用d/dd/dl l 表示。表示。 现代仪器分析紫外可见吸收

13、光谱分 析 相邻两条谱线分开程度的度量：相邻两条谱线分开程度的度量： d dn bR ： 两条相邻谱线的平均波长；两条相邻谱线的平均波长；：两条谱线的波长差；：两条谱线的波长差； b b：棱镜的底边长度；：棱镜的底边长度；n n：棱镜介质材料的折射率。：棱镜介质材料的折射率。 分辨率与波长有关分辨率与波长有关，长波的分辨率要比短波的分辨率小，长波的分辨率要比短波的分辨率小， 棱镜分离后的光谱属于非均排光谱棱镜分离后的光谱属于非均排光谱。 （2 2）分辨率）分辨率 现代仪器分析紫外可见吸收光谱分 析 若要增加棱镜角色散率，可以采用下列办法： 增加棱镜的数目增加棱镜的数目 使用这种办法时，要考虑成

14、本和光强减小的问题。使用这种办法时，要考虑成本和光强减小的问题。 增大棱镜的顶角增大棱镜的顶角 这种办法将受到入射角大于临界角时发生全反射的限这种办法将受到入射角大于临界角时发生全反射的限 制。例如，对于棱镜，当顶角等于制。例如，对于棱镜，当顶角等于6565 时，紫外线就不时，紫外线就不 能折射出来，所以其顶角一般为能折射出来，所以其顶角一般为6060 。 改变棱镜的材料改变棱镜的材料 即改变即改变d dn n /d /d 。在。在400nm 800nm400nm 800nm波长范围内，波长范围内， 玻璃棱镜比石英棱镜的色散率大。但在玻璃棱镜比石英棱镜的色散率大。但在200nm 400nm20

15、0nm 400nm 的波长范围内，由于玻璃强烈地吸收紫外光，无法采的波长范围内，由于玻璃强烈地吸收紫外光，无法采 用，故只能采用石英棱镜。用，故只能采用石英棱镜。 现代仪器分析紫外可见吸收光谱分 析 、光栅：光栅： 使用光栅作为分光元件的优点是：使用光栅作为分光元件的优点是： 波长范围比玻璃棱镜宽； 反射光束强度对波长的依赖性比棱镜的透射光束要小得多； 光栅的角色散率几乎不随波长而变化，近似于均匀色散； 分辨率大，一块宽50mm刻槽数为1200条/ mm的光栅， 分辨率可达6104 4 。 集光能力强，用优质的闪烁光栅可将80%以上的光能量聚集 到所需要的波长范围。 色散元件色散元件 现代仪器

16、分析紫外可见吸收光谱分 析 反射光栅，透射光栅：反射光栅，透射光栅： 光栅光谱的产生是多狭缝干涉与单狭缝衍射共同作光栅光谱的产生是多狭缝干涉与单狭缝衍射共同作 用的结果，前者决定光谱出现的位置，后者决定谱线强用的结果，前者决定光谱出现的位置，后者决定谱线强 度分布；度分布； 现代仪器分析紫外可见吸收光谱分 析 2 紫外紫外-可见分光光度计的基本组成与结构可见分光光度计的基本组成与结构 如果：如果： DB-AC=DB-AC=d d (sin (sinsinsin)=)=nn 即光栅公式：即光栅公式：d d (sin (sinsinsin)=)=nn 角规定取正值，如果角规定取正值，如果角与角与角

17、在光栅法线同侧，角在光栅法线同侧， 角角 取正值，反之区负值；取正值，反之区负值； 当当n n=0=0时，零级光谱，衍射角与波长无关，无分光作用。时，零级光谱，衍射角与波长无关，无分光作用。 现代仪器分析紫外可见吸收光谱分 析 现代仪器分析紫外可见吸收光谱分 析 可看到：可看到： 一级光谱的一级光谱的1200nm1200nm与二级光谱的与二级光谱的600nm600nm、三级光谱的、三级光谱的 400nm400nm、四级光谱的、四级光谱的300nm300nm、五级光谱的、五级光谱的240nm240nm、六级、六级 光谱的光谱的200nm200nm叠加在一起。实验上必须予以分离才能叠加在一起。实验

18、上必须予以分离才能 正确测量光谱信号。正确测量光谱信号。 分离的方法有两类：分离的方法有两类： 一类，利用滤光器，用于低级光谱分离；一类，利用滤光器，用于低级光谱分离； 另一类，采用预色散器，用于高谱级分离。另一类，采用预色散器，用于高谱级分离。 现代仪器分析紫外可见吸收光谱分 析 光栅的特性可用色散率和分辨率来表征，当入射角不变光栅的特性可用色散率和分辨率来表征，当入射角不变 时，光栅的角色散率可通过对光栅公式求导得到：时，光栅的角色散率可通过对光栅公式求导得到： cosd n d d d d/d/d为入射角对波长的变化率，即光栅的角色散率。为入射角对波长的变化率，即光栅的角色散率。 当当很

19、小，且变化不大时，很小，且变化不大时，coscos 1 1，光栅的角色散率，光栅的角色散率 决定于光栅常数决定于光栅常数 d d 和光谱级数和光谱级数n n ，常数，不随波长改变，均，常数，不随波长改变，均 排光谱排光谱（优于棱镜之处）。 角色散率只与色散元件的性能有关；线色散率还与仪器角色散率只与色散元件的性能有关；线色散率还与仪器 的焦距有关。的焦距有关。 现代仪器分析紫外可见吸收光谱分 析 d fn d fn f d d d dl cos f f 为会聚透镜的焦距。为会聚透镜的焦距。 光栅的分辨能力根光栅的分辨能力根 据据RakleighRakleigh准则来确定：准则来确定： 等强度的

20、两条谱线（等强度的两条谱线（I I，IIII）中，一条（）中，一条（IIII）的衍射最）的衍射最 大强度落在另一条的第一最小强度上时，两衍射图样中间大强度落在另一条的第一最小强度上时，两衍射图样中间 的光强约为中央最大的的光强约为中央最大的80%80%，在这种情况下，两谱线中央最，在这种情况下，两谱线中央最 大距离即是光学仪器能分辨的最小距离（可分离的最小波大距离即是光学仪器能分辨的最小距离（可分离的最小波 长间隔）；长间隔）； 光栅的线色散率光栅的线色散率 现代仪器分析紫外可见吸收光谱分 析 光栅的分辨率光栅的分辨率R R 等于光谱级次（n）与光栅刻痕条数（N） 的乘积： NnR 光栅越宽、

21、单位刻痕数越多、光栅越宽、单位刻痕数越多、R R 越大。越大。 宽度宽度50mm50mm，N N=1200=1200条条/mm/mm， 一级光谱的分辨率：一级光谱的分辨率： R R=1=150501200=61200=610104 4 光栅的分辨率光栅的分辨率R R 现代仪器分析紫外可见吸收光谱分 析 狭缝狭缝:两边的边缘应锐利且位于同一平面上。两边的边缘应锐利且位于同一平面上。 单色器的进口狭缝起着单色器光学系统虚光源的作用。单色器的进口狭缝起着单色器光学系统虚光源的作用。 复合光经色散元件分开后，在出口曲面上形成相当于每条复合光经色散元件分开后，在出口曲面上形成相当于每条 光谱线的像，即光

22、谱。转动色散元件可使不同波长的光谱光谱线的像，即光谱。转动色散元件可使不同波长的光谱 线依次通过。线依次通过。 分辨率大小不仅与色散元件的性能有关，也取决分辨率大小不仅与色散元件的性能有关，也取决 于成像的大小，因此希望采用较窄的进口狭缝。分辨率用于成像的大小，因此希望采用较窄的进口狭缝。分辨率用 来衡量单色器能分开波长的最小间隔的能力；最小间隔的来衡量单色器能分开波长的最小间隔的能力；最小间隔的 大小用光谱有效带宽表示：大小用光谱有效带宽表示： S = DWS = DW D D为线色散率的倒数；为线色散率的倒数；W W为狭缝宽度；为狭缝宽度； 现代仪器分析紫外可见吸收光谱分 析 在原子发射光

23、谱分析中，在原子发射光谱分析中， 定性分析时，减小狭缝宽度，使相邻谱线的分辨率提高；定性分析时，减小狭缝宽度，使相邻谱线的分辨率提高； 定量分析时，增大狭缝宽度，可使光强增加。定量分析时，增大狭缝宽度，可使光强增加。 在原子吸收光谱分析中在原子吸收光谱分析中, , 一般原则是一般原则是, ,在不引起吸光度减小的情况下在不引起吸光度减小的情况下, ,采用尽可能小采用尽可能小 的狭缝宽度的狭缝宽度( (降低火焰背景）。降低火焰背景）。 现代仪器分析紫外可见吸收光谱分 析 试样装置（样品室）试样装置（样品室） 光源与试样相互作用的场所光源与试样相互作用的场所 （1 1）吸收池）吸收池 紫外紫外- -

24、可见分光光度法：比色皿可见分光光度法：比色皿 （2 2）特殊装置）特殊装置 原子吸收分光光度：雾化器中雾化，在火原子吸收分光光度：雾化器中雾化，在火 焰中，元素由离子态焰中，元素由离子态原子；原子； 原子发射光谱分析：试样喷入等离子体；原子发射光谱分析：试样喷入等离子体； 红外分光光度法：将试样与溴化钾压制成红外分光光度法：将试样与溴化钾压制成 透明片透明片 详细内容在相关章节中介绍。详细内容在相关章节中介绍。 2.1 基本组成基本组成 general process 现代仪器分析紫外可见吸收光谱分 析 检测器检测器 光电检测器，主要有以下几种：光电检测器，主要有以下几种： 硒光电池、光电二极

25、管、光电倍增管、硅硒光电池、光电二极管、光电倍增管、硅 二极管阵列检测器、半导体检测器；二极管阵列检测器、半导体检测器； 检测原理：当一定强度的光照射到阴极上时，光敏物质要放检测原理：当一定强度的光照射到阴极上时，光敏物质要放 出电子，放出电子的多少与照射到它的光的大小成正比出电子，放出电子的多少与照射到它的光的大小成正比，而而 放出的电子在电场的作用下要流向阳极，从而造成在整个回放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。而此电流的大小与照射到光敏物质上的光路中有电流通过。而此电流的大小与照射到光敏物质上的光 的强度的大小成正比。这就是光电管产生光电效应的原理的强度

26、的大小成正比。这就是光电管产生光电效应的原理。 2.1 基本组成基本组成 general process 现代仪器分析紫外可见吸收光谱分 析 硒光电池硒光电池 硒光电池：硒光电池： 现代仪器分析紫外可见吸收光谱分 析 光电管：光电管：它是在抽成真空或充有惰性气体的玻璃或石它是在抽成真空或充有惰性气体的玻璃或石 英泡内装上英泡内装上2 2个电极构成，其结构如图：个电极构成，其结构如图： 1 1 光电管的阳极，它由一个镍光电管的阳极，它由一个镍 环或镍片组成；环或镍片组成； 2 2 光电管的阴极，它由一个金光电管的阴极，它由一个金 属片上涂一层光敏物质构成，属片上涂一层光敏物质构成， 如涂上一层氧

27、化铯。涂上的光如涂上一层氧化铯。涂上的光 敏物质具有这样一个特性：当敏物质具有这样一个特性：当 光照射到光敏物质上时，它能光照射到光敏物质上时，它能 够放出电子；够放出电子； 3 3 电池，其作用是在阴、电池，其作用是在阴、 阳极之间加上一电压；阳极之间加上一电压； 4 4 放大器，放大由光电管放大器，放大由光电管 产生的电信号；产生的电信号； 1 2 3 4 现代仪器分析紫外可见吸收光谱分 析 红敏管红敏管 625-1000 nm625-1000 nm 蓝敏管蓝敏管 200-625 nm200-625 nm 现代仪器分析紫外可见吸收光谱分 析 光光 电电 倍倍 增增 管管 1 1个光电子可产

28、生个光电子可产生10106 610107 7个电子个电子 光电倍增管：它是一它是一 个非常灵敏的光电器个非常灵敏的光电器 件，可以把微弱的光件，可以把微弱的光 转换成电流。其灵敏转换成电流。其灵敏 度比前度比前2 2种都要高得种都要高得 多。多。它是利用二次电 子发射以放大光电流， 放大倍数可达到108倍。 现代仪器分析紫外可见吸收光谱分 析 热导检测器，主要有：热导检测器，主要有： 真空热电偶检测器：红外光谱仪中常用的一真空热电偶检测器：红外光谱仪中常用的一 种；热释电检测器：种；热释电检测器： 现代仪器分析紫外可见吸收光谱分 析 信号、与数据处理系统信号、与数据处理系统 现代分析仪器多配有

29、计算机完成数据采集、现代分析仪器多配有计算机完成数据采集、 信号处理、数据分析、结果打印，工作站软件系信号处理、数据分析、结果打印，工作站软件系 统；统； 2.1 基本组成基本组成 general process 现代仪器分析紫外可见吸收光谱分 析 2.2 紫外紫外- -可见分光光度计的类型可见分光光度计的类型 1.1.单光束单光束 特点：特点： 结构结构简单，价廉，适于在给定波长处测量吸光度简单，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。有很高的稳定性。 2.2.双光束双光束

30、 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、检描。可消除光源不稳定、检 测器灵敏度变化等因素的影测器灵敏度变化等因素的影 响，特别适合于结构分析。响，特别适合于结构分析。 仪器复杂，价格较高。仪器复杂，价格较高。 现代仪器分析紫外可见吸收光谱分 析 2.2 紫外紫外- -可见分光光度计的类型可见分光光度计的类型 3.3.双波长双波长 光源发出的光被分为两束，分别经过两个单色器，获得两束光源发出的光被分为两束，分别经过两个单色器，获得两束 不同波长的单色光，将两束单色光不同波长的单色光，将两束单色光( (1 1、2 2) ) 快速交替通过快速交替通过 同一吸收池而后到达

31、检测器。产生交流信号。无需参比池。同一吸收池而后到达检测器。产生交流信号。无需参比池。 对于多组分混对于多组分混 合物或存在背合物或存在背 景及共存物的景及共存物的 干扰的溶液适干扰的溶液适 用，灵敏度高用，灵敏度高 ，选择性强。，选择性强。 现代仪器分析紫外可见吸收光谱分 析 2.2 紫外紫外- -可见分光光度计的类型可见分光光度计的类型 仪器仪器 紫外-可见分光光度计 现代仪器分析紫外可见吸收光谱分 析 2.3 紫外紫外-可见吸收光谱法的基本实验技术可见吸收光谱法的基本实验技术 内容：内容： 2.3.1 分光光度计的性能调试分光光度计的性能调试 2.3.2 分光光度计的校正分光光度计的校正

32、 2.3.3 分析条件的选择分析条件的选择 现代仪器分析紫外可见吸收光谱分 析 2.3.1 分光光度计的性能调试分光光度计的性能调试 波长范围波长范围 波长准确度波长准确度 波长精确度波长精确度 单色光带宽单色光带宽 杂散光强度杂散光强度 实现分析项目的能力实现分析项目的能力 分析的准确度分析的准确度 分析的精确度分析的精确度 分析的准确度分析的准确度 分析的检测限分析的检测限 信噪比信噪比 分析的检测限分析的检测限 1、光度计的性能指标：、光度计的性能指标： 现代仪器分析紫外可见吸收光谱分 析 2. 性能指标对分析的影响 波长准确度（波长误差）：仪器所指示的波长值和单色器波长准确度（波长误差

33、）：仪器所指示的波长值和单色器 实际输出单色光的波长值之间实际输出单色光的波长值之间 相符的程度（两值之差）。相符的程度（两值之差）。 影影 响响 定性分析：直接关系到光谱吸收峰的位置 定量分析： 影响测定值 测叶绿素测叶绿素B，波长偏差，波长偏差1-2nm,测量结果偏差测量结果偏差10-20 随波长变化越快，对测量结果影响越大随波长变化越快，对测量结果影响越大 2.3.1 分光光度计的性能调试分光光度计的性能调试 现代仪器分析紫外可见吸收光谱分 析 单色光带宽的影响单色光带宽的影响： 杂散光的影响：杂散光的影响： 杂散光会造成分光光度计的测量本底，影杂散光会造成分光光度计的测量本底，影 响浓

34、度的检测限。在高吸光度时，杂散光响浓度的检测限。在高吸光度时，杂散光 引起的相对误差比低吸光度时要大得多。引起的相对误差比低吸光度时要大得多。 单色光带宽决定了仪器的波长分辨率单色光带宽决定了仪器的波长分辨率 精确的定性、定量分析，要求单色光的精确的定性、定量分析，要求单色光的 带宽相当于样品吸收峰的带宽相当于样品吸收峰的1/51/10。 2.3.1 分光光度计的性能调试分光光度计的性能调试 现代仪器分析紫外可见吸收光谱分 析 2.3.2 分光光度计的校正分光光度计的校正 吸收池校正：吸收池校正： 在测定溶液的吸光度时，除了待测物质吸收在测定溶液的吸光度时，除了待测物质吸收 使透过光减弱外，吸

35、收池中的反射、散射等使透过光减弱外，吸收池中的反射、散射等 也会影响透过光的强度，因此，进行定量分也会影响透过光的强度，因此，进行定量分 需进行吸收池的配对和校正。需进行吸收池的配对和校正。 方法：方法： 在吸收池A内装入试样溶液试样溶液，在吸收池B内 装入参比溶液参比溶液，测量试验的吸光度，然后 倒出吸收池内的溶液，洗净吸收池。再分 别在吸收池A内装入参比溶液参比溶液，往吸收池B 内装入试样溶液试样溶液，测量吸光度。要求前后 两次测得的吸光度值应小于两次测得的吸光度值应小于0.005。 现代仪器分析紫外可见吸收光谱分 析 2.3.2 分光光度计的校正分光光度计的校正 2.整机校正（动态）步骤

36、：整机校正（动态）步骤： 第一步第一步 调零点调零点 把光源的光挡住，在检测器不见光的条件下，把光源的光挡住，在检测器不见光的条件下， 将输出调为零。将输出调为零。 第二步第二步 调满刻度调满刻度 在样品池中放入样品中除待测成分以外的在样品池中放入样品中除待测成分以外的 背景成分，再将仪器的输出调为背景成分，再将仪器的输出调为100。 现代仪器分析紫外可见吸收光谱分 析 2.3.3 分析条件的选择分析条件的选择 1.光源的调节光源的调节 通过灯电流和灯位置的调整，充分发挥光源的强度，通过灯电流和灯位置的调整，充分发挥光源的强度， 使单色器获得最大光强。使单色器获得最大光强。 2. 测量波长的选

37、择测量波长的选择 一般情况下，为了使测定结果有较高的灵敏度，一般情况下，为了使测定结果有较高的灵敏度， 分析用的单色光应选择被测定物质溶液的最大吸收分析用的单色光应选择被测定物质溶液的最大吸收 波长，以得到较大的吸光度值，且受分析波长误差波长，以得到较大的吸光度值，且受分析波长误差 的影响较小。但有时也根据分析要求选择。的影响较小。但有时也根据分析要求选择。 例如：共存杂质干扰；样品浓度差异等例如：共存杂质干扰；样品浓度差异等 现代仪器分析紫外可见吸收光谱分 析 2.3.3 分析条件的选择分析条件的选择 3.狭缝的调节狭缝的调节 狭缝宽度直接影响测定的灵敏度和校正曲线的线性范围。狭缝宽度直接影

38、响测定的灵敏度和校正曲线的线性范围。 调节原则： 依据测定灵敏度，能保证吸光度不 明显降低时的最大狭缝宽度就是应 该选择的最合适的宽度。 依据待测物质在拟选择波长附近吸 收光谱的斜率变化，如果斜率变化较大， 应适当调小狭缝宽度。 s 灵敏度灵敏度 线性破坏线性破坏 ；s 信号强度信号强度 信噪比信噪比 = =s/dl/d入入 现代仪器分析紫外可见吸收光谱分 析 2.3.3 分析条件的选择分析条件的选择 由于仪器光源的不稳定性、读数的不确定性和杂散光的影由于仪器光源的不稳定性、读数的不确定性和杂散光的影 响，都会给测定带来误差。当分析高浓度样品时，误差更大响，都会给测定带来误差。当分析高浓度样品

39、时，误差更大 。为了减小误差，一般应控制吸光度在。为了减小误差，一般应控制吸光度在0.20.7的范围。的范围。 方法：方法： 控制浓度和光程控制浓度和光程 4.控制适宜的吸光度范围控制适宜的吸光度范围 5.参比溶液的选择：参比溶液的选择： 参比溶液应包括待测成分以外的全部背景成分参比溶液应包括待测成分以外的全部背景成分,以消除以消除 由于样品池壁及溶剂等背景成分对作用光的反射和吸收由于样品池壁及溶剂等背景成分对作用光的反射和吸收 带来的误差。带来的误差。 现代仪器分析紫外可见吸收光谱分 析 2.3.3 分析条件的选择分析条件的选择 显色剂的作用：显色剂的作用： 可使在谱区没有吸收的物质 生成有

40、强烈吸收的产物。 可使某些低吸收物质的吸光 系数比未结合前增大几个数 量级，提高测定灵敏度。 显色剂要求：显色剂要求：灵敏度高、稳定性好、选择性强。灵敏度高、稳定性好、选择性强。 显色剂的选择显色剂的选择: 使被测物质显色生成有色化合物的试剂称显色剂使被测物质显色生成有色化合物的试剂称显色剂 6.显色反应显色反应 现代仪器分析紫外可见吸收光谱分 析 2.4 紫外紫外-可见吸收光谱的应用可见吸收光谱的应用 1. 1. 化合物纯度的鉴定化合物纯度的鉴定 如果某一化合物在紫外区无吸收峰如果某一化合物在紫外区无吸收峰,而杂质有较强的吸收而杂质有较强的吸收 峰峰,则可用紫外吸收光谱法检出该化合物中的痕量

41、物质。则可用紫外吸收光谱法检出该化合物中的痕量物质。 2. 2. 未知物的定性鉴定（对比法）未知物的定性鉴定（对比法） 一般可通过对未知样品所作的光谱与文献记载的标准光谱加以一般可通过对未知样品所作的光谱与文献记载的标准光谱加以 比较（相同的测试条件）。若相同，则可能为同一化合物。比较（相同的测试条件）。若相同，则可能为同一化合物。 有机化合物的紫外吸收光谱反映结构中生色团和助色团有机化合物的紫外吸收光谱反映结构中生色团和助色团 团的特性，不完全反映分子特性。团的特性，不完全反映分子特性。 3.3.分子结构判断：分子结构判断： 定性分析定性分析 现代仪器分析紫外可见吸收光谱分 析 2.4 紫外

42、紫外-可见吸收光谱的应用可见吸收光谱的应用 光谱解析光谱解析 确认确认 max， ，并算出 并算出，初步估计属于何种吸收带；，初步估计属于何种吸收带； (2) 观察主要吸收带的范围，判断属于何种共轭体系；观察主要吸收带的范围，判断属于何种共轭体系； 在解析有机物的紫外在解析有机物的紫外-可见光谱时，可把可见光谱时，可把 吸收带分为四类：吸收带分为四类： R吸收带吸收带 n 跃迁产生的跃迁产生的 较弱较弱 K吸收带吸收带 跃迁产生的跃迁产生的 强强 B吸收带吸收带 是芳香族化合物（包括杂环芳香族）的特征吸收带是芳香族化合物（包括杂环芳香族）的特征吸收带 E吸收带吸收带 也是芳香族化合物的特征谱带

43、，苯为也是芳香族化合物的特征谱带，苯为184nm和和204nm 现代仪器分析紫外可见吸收光谱分 析 2.4 紫外紫外-可见吸收光谱的应用可见吸收光谱的应用 （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* 跃迁产生跃迁产生 的的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

44、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 nm 260nm,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。 （5）紫外光谱中有许多吸收峰，有的在可见区域；该化合物）紫外光谱中有许多吸收峰，有的在可见区域；该化合物 可能具有长链共轭体系或稠环芳香生色团可能具有长链共轭体系或稠环芳香生色团 现代仪器分析紫外可见吸收光谱分 析 1.位阻影响：化合物中若有两个生色团产生共轭效应，化合物中若有两个生色团产生共轭

45、效应， 吸收带红移，但若两生色团由于立体结构阻碍他们处于吸收带红移，但若两生色团由于立体结构阻碍他们处于 同一平面，就会影响共轭效应。同一平面，就会影响共轭效应。 CC H H CC HH 顺反异构顺反异构： 顺式：顺式：max=280nm； max=10500 反式：反式：max=295.5 nm；max=29000 互变异构互变异构： 酮式：酮式：max=204 nm 烯醇式：烯醇式：max=243 nm H3CC H2 CCOEt OO H3CC H CCOEt OHO 乙苯乙稀 乙烯丙酮 影响吸收的因素（4点）： 现代仪器分析紫外可见吸收光谱分 析 立体结构和互变结构的影响立体结构和互

46、变结构的影响 现代仪器分析紫外可见吸收光谱分 析 2.溶剂的影响 CO CO 非极性 极性 n p p p p n n p n p n p p*跃迁跃迁：兰移；兰移； ； p p p p*跃迁：红移跃迁：红移； ； max(正己烷)max(氯仿)max(甲醇)max(水) pp230238239243 np329315309305 * * 现代仪器分析紫外可见吸收光谱分 析 溶剂的影响 1：乙醚 2：水 1 2 250300 苯酰丙酮 非极性 极性 n p*跃迁：兰移；兰移； ； p p*跃迁：红移； ； 极性溶剂使精细结极性溶剂使精细结 构消失；构消失； 现代仪器分析紫外可见吸收光谱分 析

47、4.4.体系体系 pHpH值的影响：值的影响： 无论是对酸性、碱性或中性样品都有明显影响无论是对酸性、碱性或中性样品都有明显影响。 加NaOH红移酚类化合物，烯醇。 加HCl兰移苯胺类化合物。 3.3.跨环效应：跨环效应： 在有些在有些、不饱和的酮中，虽然双键与酮基不产生不饱和的酮中，虽然双键与酮基不产生共轭共轭 体系，但由于立体排列使羰基氧的孤电子对和双键的体系，但由于立体排列使羰基氧的孤电子对和双键的电子发电子发 生作用，产生相当于生作用，产生相当于n*跃迁的跃迁的R吸收带向长波移动。同时吸收带向长波移动。同时 吸收强度增加；吸收强度增加； 当当C=O基团的轨道与一个杂原子的基团的轨道与一个杂原子的P轨道能够有