第四章 紫外-可见分光光度法

1、仪器分析仪器分析张张 威威 主编主编仪器分析仪器分析 波粒二象性波粒二象性hchE仪器分析仪器分析M + 热热M + 荧光或磷光荧光或磷光M M *基态基态 激发态激发态E0 E1hchEEEj0不同的物质，具有不同的原子或分不同的物质，具有不同的原子或分子结构，其跃迁需要的能级差子结构，其跃迁需要的能级差 E E不不同，即吸收不同波长的光。同，即吸收不同波长的光。基态基态激激发发态态 E=hc/ E 吸收光谱吸收光谱发射光谱发射光谱吸收光吸收光2022年年1月月4 射射线线x射射线线紫紫外外光光红红外外光光微微波波无无线线电电波波10-3 nm 10 nm 102 nm 104 nm 0.1

2、 cm 10cm 103 cm 105 cm可可 见见 光光400760 nm0.1nm 10nm 750nm0.1cm0.1cm100cm1m1000m200400nm远紫外远紫外近紫外近紫外（真空紫外）（真空紫外）4仪器分析仪器分析 在光谱分析中，依据物质对光的选择性吸收而在光谱分析中，依据物质对光的选择性吸收而建立起来的分析方法称为吸光光度法建立起来的分析方法称为吸光光度法, ,主要有主要有: : 紫外吸收光谱：紫外吸收光谱：吸收光波长范围吸收光波长范围200 400 nm（近紫外区）（近紫外区） ，可用于结构鉴定和定量分析。，可用于结构鉴定和定量分析。 可见吸收光谱：可见吸收光谱：吸收

3、光波长范围吸收光波长范围400 760 nm ，主要用于有色物质的定量分析。主要用于有色物质的定量分析。 红外吸收光谱：吸收光波长范围红外吸收光谱：吸收光波长范围2.5 1000 m ,主要用于有机化合物结构鉴定。主要用于有机化合物结构鉴定。仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析 UV-vis是根据物质分子对紫外是根据物质分子对紫外-可见可见光区（光区（200760nm）范围的电磁辐射的选）范围的电磁辐射的选择性吸收特性而建立的一种定性和定量方择性吸收特性而建立的一种定性和定量方法。法。 属于属于分子吸收分子吸收光谱。光谱。仪器分析仪器分析1.透光率透光率 (透射比透射比,T )透光率透光率: :透

4、过的光强度与入射的光强度之比透过的光强度与入射的光强度之比%1000IITt 仪器分析仪器分析2.吸光度吸光度 (A)（也称光密度（也称光密度D或消光度或消光度E）tIITTA0lg1lg-lg CTA仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析当一束平行的单色光通过某一均匀、无散射的当一束平行的单色光通过某一均匀、无散射的含有吸光物质的溶液时，在入射光的波长、强度以及含有吸光物质的溶液时，在入射光的波长、强度以及溶液的温度等因素保持不变的情况下，溶液的温度等因素保持不变的情况下，clkA仪器分析仪器分析 式中：式中：A，吸光度，无量刚；，吸光度，无量刚； l，液层厚度，液层厚度(光程长度光程长度)，cm

5、； c，溶液的浓度；，溶液的浓度； k, 称为吸光系数，称为吸光系数，仅与入射光波长和强度、仅与入射光波长和强度、溶液的性质及温度有关溶液的性质及温度有关，与浓度无关与浓度无关。 clkA仪器分析仪器分析影响吸光系数的因素影响吸光系数的因素 意义意义仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析clkA仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析Cr2O72- + H2O2HCrO4-2CrO42- + 2H+仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析 %11cmE仪器分析仪器分析中强吸收中强吸收弱吸收弱吸收强吸收强吸收A=lc仪器分析仪器分析1 %1 c mE10%11MEcmclEAcm%11与与 的关系？的关系？%11cm

6、E仪器分析仪器分析30711000. 2614. 03%11lcAEcm)/( 99201015.32330710%11cmmolLMEcm解：已知 M=323.15g/mol；c=2.0010-3(g/100ml ) T=24.3% ; A=-lgT=-lg0.243=0.614仪器分析仪器分析1%4150.441.571 101.4 102cmAEcl练习练习1 用双硫腙法测定用双硫腙法测定Cd2+溶液的吸光度。当溶液的溶液的吸光度。当溶液的浓度为浓度为140g/L，在最大吸收波长，在最大吸收波长520nm处测得吸光处测得吸光度为度为0.44，吸收池厚度为，吸收池厚度为2cm，求比吸光系数

7、和摩尔，求比吸光系数和摩尔吸光系数。吸光系数。(已知镉的已知镉的M=112.4g/mol)解：已知解：已知 c =140ug/L=1.410-5g/100ml A=0.44; l =2cm1%45111112.41.571 101.766 101010cmMEL molcm仪器分析仪器分析练习练习2：有一浓度为：有一浓度为1.0 g/ml Fe2+的溶液，与的溶液，与邻二氮菲显色后，在比色皿厚度为邻二氮菲显色后，在比色皿厚度为 2cm、波长、波长510nm处测得吸光度为处测得吸光度为0.380，计算，计算(1)透光率；透光率；(2)摩尔吸光系数摩尔吸光系数 。（1）T10-A10-0.3800

8、.417 =41.7%0.3804111.06 10 ()51.79 102.0ALmolcmcl（2）解：已知 c=1.0g/ml=1.010-3g/L =351.0 10/1.79 10/55.85/ molg Lmol Lg仪器分析仪器分析在在溶液浓度溶液浓度和和液层厚度液层厚度一定的条件下，测定溶液在一定的条件下，测定溶液在不同不同波长波长处的吸光度，处的吸光度，以以 为横坐标，为横坐标，A为纵坐标作为纵坐标作图图,即可得一条曲线称为即可得一条曲线称为吸收光谱（吸收光谱（A 曲线曲线）。）。 00.10.20.30.40.50.6400450500550600650吸收曲线波长（nm）

9、A max=510 nm吸光度最大时，吸光度最大时，对应的波长为对应的波长为最大吸收波长最大吸收波长（max）邻二氮菲亚铁溶液邻二氮菲亚铁溶液仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析max吸收曲线是选择吸收曲线是选择入射光波长（入射光波长（max）的重要依据。的重要依据。仪器分析仪器分析（2 2）同一物质不同浓度，其吸收曲线形）同一物质不同浓度，其吸收曲线形状相似，状相似，max不变，且在同一波长处吸光不变，且在同一波长处吸光度随浓度降低而减小。度随浓度降低而减小。 A=kcl作为作为定量定量分析的依据分析的依据仪器分析仪器分析吸收曲线特性不同。吸收曲线特性不同。吸收曲线是作为物质吸收曲线是作为物质分

10、析的依据分析的依据仪器分析仪器分析A. A. 生色团生色团是指分子中产生吸收带的主要官能团（通常含有是指分子中产生吸收带的主要官能团（通常含有 键）键）；生色团为不饱和基团生色团为不饱和基团：C=CC=C、N=ON=O、C=OC=O、C=SC=S等；等；B. B. 助色团助色团是指分子中能增强生色团的吸光能力，并使生色团的吸是指分子中能增强生色团的吸光能力，并使生色团的吸收带向长波移动。收带向长波移动。 助色团为含有未共用电子对的杂原子基团助色团为含有未共用电子对的杂原子基团：-OH、-X(卤卤素）、素）、-OR、-SH、-NH2仪器分析仪器分析C. C. 红移红移是指化合物的是指化合物的吸收

11、峰向长波移动，吸收峰向长波移动，这种效应称这种效应称为红移为红移。D. D. 蓝移蓝移是指化合物的是指化合物的吸收峰向短波移动吸收峰向短波移动，这种效应称这种效应称为蓝移为蓝移。E. E. 增色效应：使吸光度增强增色效应：使吸光度增强F. F. 减色效应：使吸光度减弱减色效应：使吸光度减弱仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析氙灯氙灯氢灯氢灯钨灯钨灯仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析模式设定模式设定显示窗显示窗拉杆拉杆样品室样品室0%T100%T波长设定波长设定参比参比挡光板挡光板待测待测仪器分析仪器分析1.开机，预热20

12、分钟2.设波长3.配对比色皿： 1).按“模式键”，选择“T”； 2).将参比溶液分别倒入2个比色皿中，放入样品室； 3).将挡光板或黑体拉入光路中，按0%T键； 4).将第1个比色皿拉入光路中，按100%T键，再将第2个比色皿拉入 光路中读出透光率； 5).两个比色皿透光率之差应0.5%4.调零（A=0)：按“模式键”，选择“A”。将第1个装有参比溶液的比色皿拉入光路中，按100%T 键5.测定：将第2个比色皿中的参比溶液弃去，倒入待测溶液并拉入光路中，稳定后读数。 注意：改变波长，必须重新调零 倒溶液时远离仪器，避免溅湿仪器仪器分析仪器分析紫外分光光度计与可见分光光度计的差异紫外分光光度计

13、与可见分光光度计的差异仪器分析仪器分析紫外分光光度法与可见分光光度法的差异紫外分光光度法与可见分光光度法的差异仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析灵敏度灵敏度灵敏度灵敏度仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析显色反应显色反应使无色或浅色的待测组分转变为使无色或浅色的待测组分转变为 有色化合物的反应。有色化合物的反应。显色剂显色剂与待测组分反应形成有色化合物的试剂。与待测组分反应形成有色化合物的试剂。 橙红色，橙红色， max=510 nm仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析

14、仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析%11Ecm仪器分析仪器分析之间在45. 315. 3550361AA仪器分析仪器分析Ak l c 仪器分析仪器分析%11cmE1 -%11L0.0356gg/100ml00356. 000. 1207736. 0lEACcm测%1 .79%100g1045L0 . 1Lg0356. 031仪器分析仪器分析xclkAxsslkAcssxxAcAc缺点：只有在测定的浓度区间内溶液完全遵守朗伯缺点：只有在测定的浓度区间内溶液完全遵守朗伯-比尔定比尔定律，并且律，并且Cs和和Cx很接近时，才能得到较为准确的结果。

15、很接近时，才能得到较为准确的结果。仪器分析仪器分析%0 .84%100718. 0603. 0%10012SxAAB仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析其方法和步骤是：其方法和步骤是：1）配制一组浓度不同的）配制一组浓度不同的标准标准溶液溶液(c1 、 c2 )；2）在）在max处，分别测定吸光度处，分别测定吸光度(A1、A2)。3）以）以A为纵坐标，为纵坐标，c为横坐标，绘制曲线，得到一为横坐标，绘制曲线，得到一条通过原点的直线，称为条通过原点的直线，称为标准曲线标准曲线（A-c曲线）曲线）。4）测定）测定待测待测溶液的吸光度溶液的吸光度Ax， Ax cx 。仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析aalcKA22aalckA22bbaalcklckA111仪器分析仪器分析bbaalcklckA111bbaalcklckA22212lkkkkAkAkClkkkkAkAkCbabaaabababb)()(12211212211221b21a仪器分析仪器分析bbabalckAAAA11111b