第一章紫外-可见吸收光谱法w

1、第一章第一章 紫外紫外- -可见可见分光光度法分光光度法Ultraviolet-Visible Spectrophotometry，UV-VIS 光光 谱谱 (Spectrum)(Spectrum)v 光谱光谱是复色光经色谱分散系统分散后，按是复色光经色谱分散系统分散后，按波长大小依次排列的图像。波长大小依次排列的图像。v 基于测量物质的光谱而建立起来的分析方基于测量物质的光谱而建立起来的分析方法称为法称为光谱分析法光谱分析法。 包括从包括从 射线射线到到无线电波无线电波的所有电磁波谱范围的所有电磁波谱范围。v 当光束照射到物质当光束照射到物质上时，光与物质发生上时，光与物质发生相互作用，于是

2、产生相互作用，于是产生反射、散射、反射、散射、吸收吸收或或透射，如图所示。透射，如图所示。 分光光度法分光光度法v 分光光度法是基于分光光度法是基于被测物质的分子对光具有被测物质的分子对光具有选择性吸收选择性吸收的特性而建立起来的分析方法。的特性而建立起来的分析方法。 物质的颜色是由于它物质的颜色是由于它选择性的吸收了某一选择性的吸收了某一波长的可见光而产生的波长的可见光而产生的。 /nm颜色颜色互补光（吸收）互补光（吸收）400 450紫紫黄绿黄绿450 480蓝蓝黄黄480 490绿蓝绿蓝橙橙490 500蓝绿蓝绿红红500 560绿绿红紫红紫560 580黄绿黄绿紫紫580 610黄黄蓝

3、蓝610 650橙橙绿蓝绿蓝650 760红红蓝绿蓝绿标准系列标准系列未知样品未知样品特点特点利用自然光利用自然光比较吸收光的互补色光比较吸收光的互补色光准确度低准确度低(半定量半定量)不可分辨多组分不可分辨多组分方法简便方法简便分光光度法特点：分光光度法特点： 灵敏度高：测定下限可达灵敏度高：测定下限可达10-510 -6molL-1, 准确度：能够满足微量组分的测定要求，准确度：能够满足微量组分的测定要求， 相对误差相对误差25 操作简便快速操作简便快速 应用广泛应用广泛1.1 紫外紫外-可见吸收光谱可见吸收光谱1.2 光吸收基本定律光吸收基本定律1.4 紫外紫外-可见吸收光谱的应用可见吸

4、收光谱的应用1.3 紫外紫外-可见分光光度计可见分光光度计u 紫外紫外-可见吸收光谱可见吸收光谱是基于是基于分子内电子跃迁分子内电子跃迁产生的产生的分子吸收光谱，分子吸收光谱，研究范围在研究范围在200-800 nm （UV 200-380，VIS 380-800 nm）光区内的，灵敏度和选择性光区内的，灵敏度和选择性较好。较好。涉及分子内涉及分子内外层电子外层电子(或或价电子价电子)的能级跃迁。的能级跃迁。分子在紫外分子在紫外-可见区的吸收与其可见区的吸收与其电子结构电子结构紧密相关。紧密相关。1.1 1.1 紫外紫外- -可见吸收光谱可见吸收光谱v 物质分子内部三种运动形式，分别对应分子的

5、三种能物质分子内部三种运动形式，分别对应分子的三种能级：级： （1 1）电子相对于原子核的运动）电子相对于原子核的运动电子能级电子能级 （2 2）原子核在其平衡位置附近的相对振动）原子核在其平衡位置附近的相对振动 振动能级振动能级 （3 3）分子本身绕其重心的转动）分子本身绕其重心的转动转动能级转动能级v 能级是量子化的，各自具有相应的能量。能级是量子化的，各自具有相应的能量。1.1.1 1.1.1 分子吸收光谱的形成分子吸收光谱的形成 分子吸收外界辐射能分子吸收外界辐射能,总能量总能量变化为变化为E总，总，其中：其中： 电子运动能量变化电子运动能量变化:E电子电子 振动能量变化振动能量变化:

6、E振动振动 转动能量变化转动能量变化E转动转动转动振动电子总EEEEE电子电子 E振动振动 E转动转动1.1.1 1.1.1 分子吸收光谱的形成分子吸收光谱的形成chhvEEE E能量，能量，J； h普朗克常数（普朗克常数（4.1361015eVs） 光的波长，光的波长，cm； v 频率，频率，Hz； c 光速（光速（2.9981010cm/s） 当用光照射分子时，分子就要当用光照射分子时，分子就要选择性的吸收选择性的吸收某些波长某些波长（频率）的光而（频率）的光而由较低的能级由较低的能级E跃迁到较高能级跃迁到较高能级E上，所吸上，所吸收的光的能量就等于两能级的能量之差：收的光的能量就等于两能

7、级的能量之差：1.1.1 1.1.1 分子吸收光谱的形成分子吸收光谱的形成 运动的分子外层电子运动的分子外层电子-吸收吸收外来辐射外来辐射- -产生产生电子能级跃迁电子能级跃迁-分子的电子光谱分子的电子光谱。S2S1S0A h 分子内电子跃迁分子内电子跃迁带状光谱带状光谱S2S1S0A h 分子内电子跃迁分子内电子跃迁带状光谱带状光谱S2S1S0A h 分子内电子跃迁分子内电子跃迁带状光谱带状光谱1.1.1 1.1.1 分子吸收光谱的形成分子吸收光谱的形成跃迁能级跃迁能级需要能量需要能量（eVeV）相应波长相应波长（）光区光区光谱类型光谱类型电子能级电子能级（价电子）（价电子）1 120201

8、230123062 62 nmnm紫外；紫外；可见可见紫外可见吸收光谱紫外可见吸收光谱（电子光谱）（电子光谱）振动能级振动能级0.0250.0251 1 50501m1m 红外红外红外吸收光谱红外吸收光谱（振动转动光谱振动转动光谱）转动能级转动能级0.0250.0250.0040.0045050300m300m远红外远红外 转动光谱转动光谱（远红外光谱）（远红外光谱）1.1.1 1.1.1 分子吸收光谱的形成分子吸收光谱的形成 将不同波长的光透过将不同波长的光透过某一固定浓度和厚度的有某一固定浓度和厚度的有色溶液，测量色溶液，测量每一波长下每一波长下有色溶液对光的吸收程度有色溶液对光的吸收程度

9、（即（即吸光度吸光度) )300400500600700 /nm 5451.00.80.60.40.2Absorbance600吸收峰吸收峰 maxMnO4-的吸收光谱曲线的吸收光谱曲线 以以波长波长为为横坐标横坐标，以，以吸光度吸光度为为纵坐标纵坐标作图，得到的谱作图，得到的谱图称为图称为吸收曲线或吸收光谱。吸收曲线或吸收光谱。 物质分子内部结构不同物质分子内部结构不同 分子能级差异分子能级差异 E E不同不同 选择吸收选择吸收不同波长不同波长的光的光1.1.1 1.1.1 分子吸收光谱的形成分子吸收光谱的形成1.1.2 1.1.2 有机化合物的电子光谱有机化合物的电子光谱 max ，最大吸

10、收波长，决定，最大吸收波长，决定于分子的激发态与基态之间于分子的激发态与基态之间的能量差；的能量差；(摩尔吸光系数摩尔吸光系数 :单位物质对某一波长光的吸收能力单位物质对某一波长光的吸收能力) max ，最大吸收波长处的摩尔吸光系数；，最大吸收波长处的摩尔吸光系数；300400500600700 /nm 5451.00.80.60.40.2Absorbance600吸收峰吸收峰 maxMnO4-的吸收光谱曲线的吸收光谱曲线1.1.2 1.1.2 有机化合物的电子光谱有机化合物的电子光谱 有机化合物的紫外可见吸收光谱，是由分子中有机化合物的紫外可见吸收光谱，是由分子中价价电子的跃迁电子的跃迁产生

11、的产生的,决定于决定于分子的结构分子的结构以及以及分子轨道上分子轨道上电子的性质电子的性质。 即与即与化学键的类型化学键的类型有关有关1) 形成形成单健单健的的电子电子2) 形成形成双健双健的的电子电子3) 未成健的未成健的n电子电子价电子有以下价电子有以下 三种：三种：COHnp ps sH1.1.2.11.1.2.1、电子跃迁、电子跃迁的的主要类型主要类型1.1.2.11.1.2.1、电子跃迁、电子跃迁的的主要类型主要类型(1)(1) * * (2) n(2) n * * (3) n(3) n * * (4)(4) * * 当分子吸收一定能量后，其价电子将从能量较低的轨道当分子吸收一定能量

12、后，其价电子将从能量较低的轨道跃迁至能量较高的反键轨道。分子内各种电子的能级高低的跃迁至能量较高的反键轨道。分子内各种电子的能级高低的次序为：次序为： s s*pp* npsps1.1.2.11.1.2.1、电子跃迁、电子跃迁的的主要类型主要类型跃迁类型跃迁类型吸收波长吸收波长吸收吸收强度强度化学键化学键（基团）（基团）化合物化合物 * 180nm180nm- -C-C,C-HC-C,C-H饱和烃饱和烃 n *200nm200nm左左右右弱弱杂原子杂原子( (如如S S、N N、O O、ClCl、BrBr、或、或I I等等) )饱和烃衍饱和烃衍生物生物 * 200nm200nm左左右右强强C=

13、CC=C，C CC C，C CN N不饱和有不饱和有机物机物n *315 315 800nm800nm弱弱- -OH,-NHOH,-NH2 2,-X,-S,-X,-S等等不饱和有不饱和有机物机物 有机化合物的吸收光谱是建立在有机化合物的吸收光谱是建立在n* 或或* 跃迁跃迁的基础上的，它们的吸收峰位于的基础上的，它们的吸收峰位于200800nm范围内。范围内。 这四种这四种 跃迁所需能量跃迁所需能量大小顺序为：大小顺序为： n n 1.1.2.11.1.2.1、电子跃迁、电子跃迁的的主要类型主要类型1.1.2.2 1.1.2.2 电荷转移跃迁电荷转移跃迁 ADADhv电子给体电子给体电子受体电

14、子受体 某些分子同时具有某些分子同时具有电子给予体电子给予体部分和部分和电子接受体电子接受体部部分，在分，在外来辐射外来辐射激发下会吸收激发下会吸收紫外或可见光紫外或可见光，使电子从，使电子从给予体外层轨道给予体外层轨道向接受体的电子轨道跃迁向接受体的电子轨道跃迁，产生，产生电荷转电荷转移移跃迁跃迁。NR1R2NR1R2h电子受体电子受体电子给体电子给体CORhCRO1.1.2.2 1.1.2.2 电荷转移跃迁电荷转移跃迁u 电荷电荷转移转移跃迁实际上是一个跃迁实际上是一个分子内氧化分子内氧化- -还原还原过程，相应的吸收光谱称为过程，相应的吸收光谱称为电荷电荷转转移吸收光谱移吸收光谱。u 电

15、荷转移电荷转移光谱的光谱的谱带较宽，吸收强度大，最大谱带较宽，吸收强度大，最大吸收波长处的摩尔吸光系数吸收波长处的摩尔吸光系数 maxmax可大于可大于10104 4。 1.1.2.2 1.1.2.2 电荷转移跃迁电荷转移跃迁例例1. 电子能级间隔越小，跃迁时吸收光子的：电子能级间隔越小，跃迁时吸收光子的： A. 能量越大；能量越大；B. 波长越长；波长越长；C. 波数越大；波数越大； D. 频率越高。频率越高。例例2. 丙酮在己烷中的紫外吸收丙酮在己烷中的紫外吸收max为为279nm，max为为14.8，该吸收带是由哪种跃迁引起的？，该吸收带是由哪种跃迁引起的？A. n*；B. *；C. n

16、*； D. *； 1.1.31.1.3、 无机化合物的电子光谱无机化合物的电子光谱 产生无机化合物电子光谱的电子跃产生无机化合物电子光谱的电子跃迁形式分为两类：迁形式分为两类： 电荷电荷转移转移跃迁跃迁 配位场跃迁配位场跃迁1.1.3.1 1.1.3.1 电荷转移跃迁电荷转移跃迁 与某些有机化合物相似，许多无机配合物也有电荷与某些有机化合物相似，许多无机配合物也有电荷迁移跃迁产生的电荷迁移吸收光谱。迁移跃迁产生的电荷迁移吸收光谱。 不少不少过渡金属离子与含生色团的试剂反应所生成的过渡金属离子与含生色团的试剂反应所生成的配合物配合物以及许多以及许多水合无机离子水合无机离子，均可产生电荷转移跃迁。

17、，均可产生电荷转移跃迁。 与某些有机化合物相似，许多无机配合物也有电荷与某些有机化合物相似，许多无机配合物也有电荷迁移跃迁产生的电荷迁移吸收光谱。迁移跃迁产生的电荷迁移吸收光谱。 一些一些具有具有d10结构的过渡元素形成的卤化物及硫化物结构的过渡元素形成的卤化物及硫化物，如如AgBr，PbI2，HgS等，也是由于电荷转移跃迁而产生等，也是由于电荷转移跃迁而产生颜色。颜色。SCNFeSCNFehr23例：例：1.1.3.2 1.1.3.2 配位场跃迁配位场跃迁 含有含有d d轨道轨道或或f f轨道轨道的过渡金属元素，在配体的存在的过渡金属元素，在配体的存在下，能量相等的下，能量相等的d d轨道或

18、轨道或f f轨道会轨道会分裂成几组能量不等的分裂成几组能量不等的d d轨轨道或道或f f轨道。轨道。 当它们的离子吸收光能后，当它们的离子吸收光能后，低能态的低能态的d d电子或电子或f f电子可电子可以分别跃迁到高能态以分别跃迁到高能态d d轨道或轨道或f f轨道轨道上去。这两类跃迁分别称上去。这两类跃迁分别称为为d-dd-d跃迁跃迁和和f-ff-f跃迁跃迁。 这类跃迁必须在配体的配位场作用下才能产生，故称这类跃迁必须在配体的配位场作用下才能产生，故称配位场跃迁配位场跃迁。 配位场跃迁吸收谱带一般位于配位场跃迁吸收谱带一般位于可见光区，可见光区，但吸收强度但吸收强度较小，一般较小，一般 ma

19、xmax101047000 环状共轭环状共轭, , 产生产生三个三个吸收带吸收带：苯苯：具精细结构（由具精细结构（由振动跃迁振动跃迁引起）引起）, ,特征吸收带特征吸收带E1带：带：max 184nm, 47000E2带：带：max 203nm, 7400B带：带： max 256nm, 230例例3 3：以下四种化合物中，能同时产生：以下四种化合物中，能同时产生B B吸收带、吸收带、K K吸收带、吸收带、R R吸收带的是：吸收带的是：1.1.5 1.1.5 影响紫外影响紫外- -可见光谱的因素可见光谱的因素内因：分子结构内因：分子结构外因：测定条件外因：测定条件1.1.5.1 1.1.5.1

20、 共轭效应的影响共轭效应的影响(1)(1) p p电子共轭体系增大，电子共轭体系增大， maxmax红移，红移， maxmax增大增大H(CHCH)nHn n maxmaxnmnm maxmaxL/(L/(molmol cmcm) )1 118018010,00010,0002 221721721,00021,0003 326826834,00034,0004 430430464,00064,0005 5334334121,000121,0006 6364364138,000138,000原因？原因？共轭效应增大，使轨道共轭效应增大，使轨道能量降低，能量降低，pppp*跃迁跃迁所需的能量降低，

21、所需的能量降低， max红移，红移， max增大。增大。共轭多烯的紫外吸收共轭多烯的紫外吸收1.1.5.1 1.1.5.1 共轭效应的影响共轭效应的影响-胡萝卜素与蕃茄红素：胡萝卜素与蕃茄红素： 例例4：试估计下列三种化合物中，何者最大吸收波：试估计下列三种化合物中，何者最大吸收波长最长？何者最短？为什么长最长？何者最短？为什么?1.1.5.1 1.1.5.1 共轭效应的影响共轭效应的影响(2)(2)空间阻碍使共轭体系破坏，空间阻碍使共轭体系破坏， maxmax蓝移，蓝移， maxmax减小减小。 R RR R maxmaxnmnm maxmaxL/(L/(molmol cmcm) )H HH

22、 H29429427,60027,600H HCHCH3 327227221,00021,000CHCH3 3CHCH3 3243.5243.512,30012,300CHCH3 3C C2 2H H5 524024012,00012,000C C2 2H H5 5C C2 2H H5 5237.5237.511,00011,000CCRR共平面程度减小，共平面程度减小，共轭程度减弱。共轭程度减弱。1.1.5.1 1.1.5.1 共轭效应的影响共轭效应的影响1.1.5.2 1.1.5.2 取代基的影响取代基的影响给电子能力顺序：给电子能力顺序：-N(C-N(C2 2H H5 5) )2 2 -

23、N(CH -N(CH3 3) )2 2 -NH -NH2 2 -OH -OCH -OH -OCH3 3 - -NHCOCHNHCOCH3 3 -OCOCH -OCOCH3 3 -CH -CH2 2CHCH2 2COOH -HCOOH -H给电子基给电子基：含未共用电子对的原子的基团。：含未共用电子对的原子的基团。吸电子基吸电子基：易吸引电子而使电子容易流动的基团。：易吸引电子而使电子容易流动的基团。作用强度顺序：作用强度顺序：-N-N+ +(CH(CH3 3) )3 3 -NO -NO2 2 -SO -SO3 3H -CHO -COOH -CHO -COO- - -COOH -COOH -CO

24、OCH-COOCH3 3 - -ClCl -Br -I -Br -I 给电子基给电子基未共用电子对流动性大，形成未共用电子对流动性大，形成p-p-p p共轭，降共轭，降低能量，低能量， maxmax红移红移。 吸电子基吸电子基的存在产生的存在产生p p电子的永久性转移，电子的永久性转移， maxmax红移红移。p p电子流动性增加，吸收光子的吸收分数增加，吸收强度电子流动性增加，吸收光子的吸收分数增加，吸收强度增加增加 maxmax增加增加。 给电子基与吸电子基给电子基与吸电子基同时存在同时存在，产生，产生分子内电荷转移分子内电荷转移吸收，吸收， maxmax红移，红移， maxmax增加增加

25、。 1.1.5.2 1.1.5.2 取代基的影响取代基的影响 溶剂极性越大，溶剂极性越大，分子与溶剂的静电作用越强，使激发态分子与溶剂的静电作用越强，使激发态稳定，能量降低，即稳定，能量降低，即p p* *轨道能量降低轨道能量降低大于大于p p轨道能量降低轨道能量降低因此因此p p pp* *跃迁能量减小跃迁能量减小1.1.5.3 1.1.5.3 溶剂极性的影响溶剂极性的影响E = h=h/pppp*波长红移波长红移溶剂极性增大，溶剂极性增大，pppp* *跃迁波长跃迁波长红移红移1.1.5.3 1.1.5.3 溶剂极性的影响溶剂极性的影响 n n电子由于与极性溶剂形成氢键，基态电子由于与极性

26、溶剂形成氢键，基态n n轨轨道道能量降低大能量降低大因此因此n n pp* *跃迁能量增大。跃迁能量增大。E = h=h/npp*波长蓝移波长蓝移1.1.5.3 1.1.5.3 溶剂极性的影响溶剂极性的影响溶剂极性增大，溶剂极性增大，npp*跃迁波长跃迁波长蓝移蓝移1.1.5.3 1.1.5.3 溶剂极性的影响溶剂极性的影响极性溶剂中，由于溶质与溶剂的相互作用极性溶剂中，由于溶质与溶剂的相互作用,振动的振动的精细结构消失精细结构消失1.1.5.3 1.1.5.3 溶剂极性的影响溶剂极性的影响 影响因素小结影响因素小结 共轭体系增大，共轭体系增大， max红移，红移， max增大；增大； 空间位

27、阻增大，空间位阻增大， max蓝移，蓝移， max减小；减小；含含给电子基给电子基时，时， max红移；红移； 含吸电子基时，含吸电子基时， max红移，红移， max增加；增加； 同时含给电子基和吸电子基时，同时含给电子基和吸电子基时，分子内电荷转分子内电荷转移吸收，移吸收， max红移，红移， max增加；增加； 溶剂极性增大，溶剂极性增大，pppp*跃迁吸收带红移，跃迁吸收带红移， npp*跃迁吸收带蓝移；跃迁吸收带蓝移； 极性溶剂使振动精细结构消失。极性溶剂使振动精细结构消失。1.2 1.2 光吸收基本定律光吸收基本定律（Lambert-BeerLambert-Beer定律）定律）1.

28、1.透光率透光率 ( (透射比透射比, ,Transmittance)Transmittance)透光率定义透光率定义:0IITt入射光强度入射光强度 I0透射光强度透射光强度It一束平行单色光一束平行单色光1.2.1、朗伯比尔定律、朗伯比尔定律2.2.吸光度吸光度 ( (AbsorbanceAbsorbance) )TTIIAtlg1lglg01.2.1、朗伯比尔定律、朗伯比尔定律常用常用吸光度吸光度来表示物质对光的吸收程度：来表示物质对光的吸收程度：A值越大，表明物质对光的吸收越大，量纲为1。kclA 当一束平行单色光通过均匀、透明的吸光介质时，其当一束平行单色光通过均匀、透明的吸光介质时

29、，其吸光度与吸光物质的吸光度与吸光物质的浓度浓度和吸收层和吸收层厚度厚度的乘积成的乘积成正比正比. .3. Lambert-Beer3. Lambert-Beer定律（光吸收基本定律）定律（光吸收基本定律）1.2.1、朗伯比尔定律、朗伯比尔定律k-吸光系数吸光系数; l-吸光液层的厚度吸光液层的厚度(光程光程)， cmc-吸光物质的浓度，吸光物质的浓度， g / L, mol / L分光光度法的依据和基础Lambert ：、c一定时：一定时：Beer： 、 l一定时：合并两式：合并两式：lkAckA K K a吸光系数吸光系数， L g 1 cm -1lcAalcA c：mol / Lc：g

30、/ L摩尔吸光系数摩尔吸光系数，L mol 1 cm -1吸光系数吸光系数(k)入射光波长入射光波长物质的性质物质的性质温度温度与浓度无关与浓度无关, ,取值与浓度的单位相关取值与浓度的单位相关1.2.2 1.2.2 吸光系数吸光系数 例例1 CFe2+为为5.010-4 g.L-1的溶液，在一定条件下，的溶液，在一定条件下，经啉菲罗啉显色后，在波长经啉菲罗啉显色后，在波长510nm，比色皿厚度，比色皿厚度为为 2cm 时测得时测得A=0.19，求啉菲罗啉亚铁的，求啉菲罗啉亚铁的 与与 a 值。铁的相对原子量为值。铁的相对原子量为55.85。 解：根据朗伯比尔定律解：根据朗伯比尔定律 A=al

31、c114190100 . 5219. 0cmgLlcAa续例：续例：与与a的关系为的关系为 = M a M 吸光物质（非显色剂）原组分吸光物质（非显色剂）原组分 的摩尔质量的摩尔质量 =55.85190=1.1104(L.mol-1.cm-1) 摩尔吸光系数，摩尔吸光系数， 数值上等于浓度为数值上等于浓度为1 mol/L、液层厚度为、液层厚度为1cm时，该时，该溶液在某一波长下的吸光度。溶液在某一波长下的吸光度。 但是，但是，的值，不能直接取的值，不能直接取1mol/L 这样高浓度的有色这样高浓度的有色溶液来测量，而只能通过计算求得。溶液来测量，而只能通过计算求得。 的物理意义及计算的物理意义

32、及计算 吸收物质在一定波长和溶剂条件下的吸收物质在一定波长和溶剂条件下的特征常数特征常数, ,不随浓度不随浓度c 和光程长度和光程长度b 的改变而改变的改变而改变摩尔吸光系数摩尔吸光系数 u 同一吸光物质在不同波长下的同一吸光物质在不同波长下的值是不同的。在最大吸值是不同的。在最大吸收波长收波长max处的摩尔吸光系数，以处的摩尔吸光系数，以max表示表示u 在在温度和介质条件一定时，温度和介质条件一定时， 仅与仅与吸光物质的结构吸光物质的结构与性质与性质有关；有关；umax表明了该表明了该吸收物质最大限度的吸光能力吸收物质最大限度的吸光能力，也反映了，也反映了光度法测定该物质可能达到的最大灵敏

33、度。光度法测定该物质可能达到的最大灵敏度。 越大越大, 灵敏度越高灵敏度越高: 105 超超高灵敏度高灵敏度 =(610）104 高灵敏高灵敏 =(26)104 中等灵敏度中等灵敏度; 2 104 不灵敏不灵敏 . 在一定的在一定的下，溶液浓度为下，溶液浓度为1（即（即1g/100ml），），液层厚度为液层厚度为1.00cm时的吸光度，用时的吸光度，用 表示。表示。百分吸光系数百分吸光系数(比吸光系数比吸光系数)%11cmEclEAcm %11摩尔吸光系数和百分吸光系数的关系摩尔吸光系数和百分吸光系数的关系 MEcm10%11%1110cmEM P29 若试液属多组分体系，而各种吸光物质之间没

34、有若试液属多组分体系，而各种吸光物质之间没有相互作用，这时体系的总吸光度等于各组分吸光度之相互作用，这时体系的总吸光度等于各组分吸光度之和，即和，即吸光度具有加和性吸光度具有加和性，即，即 A=A1+A2+A3+An =1lc1+2lc2+3lc3+nlcn 1.2.2 1.2.2 吸光度的加和性吸光度的加和性 例例2 2：K K2 2CrOCrO4 4的碱性溶液在的碱性溶液在372nm372nm处有最大吸收，若处有最大吸收，若碱性碱性K K2 2CrOCrO4 4溶液的浓度溶液的浓度c c3.003.001010-5-5molmolL L-1-1，吸收，吸收池厚度为池厚度为1.0cm1.0c

35、m，在此波长下测得透光率为，在此波长下测得透光率为71.6%71.6%。计算：计算： （1 1）该溶液的吸光度；）该溶液的吸光度； （2 2）摩尔吸收系数；）摩尔吸收系数； （3 3）若吸则池厚度为）若吸则池厚度为3cm3cm，则透光率为多大？，则透光率为多大？ 解：（解：（1 1） （2 2） （3 3） 145. 0716. 0lglgTA).(1083. 41000. 30 . 1145. 0135cmmolLclA4347. 0lgAT3675. 0T75.36% T4347. 0clA51000. 30 . 383. 41.2.21.2.2、比尔定律的偏离、比尔定律的偏离 根据比尔定

36、律，当光程根据比尔定律，当光程b固定时，吸光度固定时，吸光度A与有色与有色溶液浓度溶液浓度c成正比，即成正比，即A=Kc. 因此，以吸光度对浓度作图应得到一条通过原点的因此，以吸光度对浓度作图应得到一条通过原点的直线，成线性关系。直线，成线性关系。 但是，实际测得的线性关系常常出现偏差，即不再但是，实际测得的线性关系常常出现偏差，即不再遵守比尔定律。遵守比尔定律。1.2.21.2.2、比尔定律的偏离、比尔定律的偏离 当被测定试当被测定试样浓度比较高时，样浓度比较高时，曲线发生上翘或曲线发生上翘或下弯，称为下弯，称为对比对比尔定律的偏离尔定律的偏离。产生产生偏离的原因偏离的原因 (1)(1)与样

37、品有关的因素与样品有关的因素 (2)(2)与仪器有关的因素与仪器有关的因素( (1) 1) 与样品有关的因素与样品有关的因素n 浓度较大浓度较大时，吸光质点的相互作用，产生时，吸光质点的相互作用，产生负偏负偏差差， 朗伯朗伯- -比尔定律只适合于稀溶液比尔定律只适合于稀溶液（C 10C 10104 4，选择性好选择性好* *对照性好对照性好, ,显色剂在测定波长处无明显吸显色剂在测定波长处无明显吸收。收。 maxmax60 nm60 nm . .* *反应生成的有色化合物反应生成的有色化合物组成恒定组成恒定，稳定，稳定。* *显色条件易于控制，显色条件易于控制，重现性好重现性好。（三）（三）.

38、 显色剂显色剂 ：助色团：助色团：NH，OH，X (孤对电子孤对电子)neO生色团生色团：NN，NO，OC=S,N （共轭双键）共轭双键）e无机显色剂无机显色剂: SCN- Fe(SCN)2+ H2O2 TiOH2O22+有机显色剂有机显色剂:要求：要求：有色化合物有色化合物与与显色剂显色剂之间的之间的颜颜色差别色差别应尽可能应尽可能大大。 RAMRR MRnm|RmaxMRmax60 Fe3+ + 磺基水杨酸磺基水杨酸 三磺基水杨酸铁三磺基水杨酸铁(黄色黄色) （组成固定）（组成固定） Fe3+ + SCN - FeSCN2+、 Fe(SCN)2 + （组成不固定）组成不固定）（四）（四）.

39、 . 显色条件的确定显色条件的确定c(R)c(R)c(R)（1）. 显色剂用量显色剂用量 Mo(SCN)32+ 浅红浅红Mo(SCN)5 橙红橙红Mo(SCN)6- 浅红浅红Fe(SCN)n3-n选择曲线变化平坦处。选择曲线变化平坦处。（2）. 显色反应酸度显色反应酸度 RH = R- + H+ pH = 2 3FeR紫红色紫红色pH = 4 7FeR2橙色橙色pH = 8 10FeR3黄色黄色 pH12 Fe(OH)3 沉淀沉淀例：二甲酚橙例：二甲酚橙 pH6.3 红紫色，红紫色， pH6.3 黄色黄色 金属配合物则金属配合物则 红色红色 故：只适合于故：只适合于pH6.3的条件。的条件。2

40、550t /minA（3）. 显色温度及显色时间显色温度及显色时间 根据具体反应，选择溶液根据具体反应，选择溶液颜色最为稳定颜色最为稳定的条件的条件 所选择的溶剂应易于所选择的溶剂应易于溶解样品并不与样品作用溶解样品并不与样品作用，且在测定波长区间内且在测定波长区间内吸收小吸收小，不易挥发不易挥发。常见溶剂。常见溶剂可用于测定的最短波长。可用于测定的最短波长。 可用于测定的最短波长可用于测定的最短波长(nm)(nm) 常见溶剂常见溶剂 200 200 蒸馏水，乙腈，环己烷蒸馏水，乙腈，环己烷 220 220 甲醇，乙醇，异丙醇，醚甲醇，乙醇，异丙醇，醚 250 250 二氧六环，氯仿，醋酸二氧

41、六环，氯仿，醋酸 270 270 N,N- N,N-二甲基甲酰胺二甲基甲酰胺(DMF)(DMF)，乙酸乙酯，乙酸乙酯， 四氯化碳四氯化碳 (275) (275) 290 290 苯，甲苯，二甲苯苯，甲苯，二甲苯 335 335 丙酮，甲乙酮，吡啶，二硫化碳丙酮，甲乙酮，吡啶，二硫化碳(380)(380)（五）（五）. 溶剂的选择溶剂的选择1.4.3 参比溶液的选择参比溶液的选择(不加显色剂不加显色剂)(不加试样溶液不加试样溶液) 参比溶液（空白溶液）是用来调节参比溶液（空白溶液）是用来调节工作零点工作零点 即即 A=0，T%=100% 的溶液的溶液，以，以消除溶液中消除溶液中其它基体组分其它基

42、体组分以及以及吸吸收池收池和和溶剂溶剂对入射光的反射和吸收对入射光的反射和吸收所带来的误差。所带来的误差。1.4.4 1.4.4 共存干扰离子的消除共存干扰离子的消除 （1）控制酸度）控制酸度测测Fe3:(控制控制pH)Fe3+, Cu2+Fe(Ssal)+（紫红）紫红）Cu2+pH 2.5Ssal1.4.4 1.4.4 共存干扰离子的消除共存干扰离子的消除 Co2, Fe3+Co2+FeF63-Co(SCN)2 (蓝蓝)NaFSCNCo2+Fe2+,Sn4+(2)Sn2+Co(SCN)2SCN测测Co2(含含Fe3+) : (掩蔽法掩蔽法)（2）选择适当的掩蔽剂）选择适当的掩蔽剂1.4.4

43、1.4.4 共存干扰离子的消除共存干扰离子的消除 （3）利用生成惰性配合物）利用生成惰性配合物例：钢铁中微量例：钢铁中微量Co2的测定的测定（4）选择适当的测量波长）选择适当的测量波长例：例：K2Cr2O7存在下测定存在下测定KMnO4 如不能通过以上办法消除干扰，则需采取如不能通过以上办法消除干扰，则需采取分离分离法。法。v 紫外紫外- -可见吸收光谱法可见吸收光谱法主要用于化合物的定量分析主要用于化合物的定量分析 灵敏度高：测定下限可达灵敏度高：测定下限可达10-510-510 -6mol10 -6molL-1, L-1, 准确度：能够满足微量组分的测定要求，相对误差准确度：能够满足微量组

44、分的测定要求，相对误差2 25 5v 作为四大波谱之一，是鉴定许多化合物，尤其是有机作为四大波谱之一，是鉴定许多化合物，尤其是有机化合物的重要定性工具之一。化合物的重要定性工具之一。 1.5 1.5 紫外紫外- -可见吸收光谱的应用可见吸收光谱的应用定性分析基础定性分析基础定量分析基础定量分析基础物质对光的选择性吸收物质对光的选择性吸收在一定实验条件下在一定实验条件下, AcA c增增大大AB )(maxA)(maxBA 最大吸收波长最大吸收波长 max 测定依据测定依据1.5.11.5.1、定量分析测定方法与步骤、定量分析测定方法与步骤1 1 单组分的测定单组分的测定 测定依据：朗伯比尔定律

45、测定依据：朗伯比尔定律bcA测定方法：测定方法： 标准曲线法标准曲线法例：例： 采用啉菲罗啉分光光度法（标准曲线法）测定地面水采用啉菲罗啉分光光度法（标准曲线法）测定地面水中微量铁的含量。中微量铁的含量。实验步骤：实验步骤： （1 1）配制铁的标准系列溶液并测定其吸光度，绘制）配制铁的标准系列溶液并测定其吸光度，绘制成一标准曲线成一标准曲线 。 （3 3）在相同条件下配制样品溶液，测量样品溶液的吸光度，）在相同条件下配制样品溶液，测量样品溶液的吸光度，就可以从标准曲线上查出样品的浓度。就可以从标准曲线上查出样品的浓度。Ac （2 2）分别在选定波长处测）分别在选定波长处测其吸光度其吸光度A A

46、，然后以标准溶液，然后以标准溶液的浓度的浓度c c为横坐标，以相应的为横坐标，以相应的吸光度吸光度A A为纵坐标，绘制出为纵坐标，绘制出A Ac c关系曲线，称为关系曲线，称为标准曲线标准曲线或或称称工作曲线工作曲线。注意：注意： 标准溶液浓度所跨的范围要尽可能宽；标准溶液浓度所跨的范围要尽可能宽； 标准样品一般五个浓度以上，且等距分布；标准样品一般五个浓度以上，且等距分布； 样品溶液浓度最好位于标准曲线的中央部分；样品溶液浓度最好位于标准曲线的中央部分； 实验条件保持一致；实验条件保持一致；2 2、多组分的测定、多组分的测定 根据吸光度具有根据吸光度具有加和性加和性的特点，在同一试样中的特点，在同一试样中可以同时测定可以同时测定两个或两个以上组分两个或两个以上组分。 假设要测定试样中的两个组分假设要测定试样中的两个组分A A、B B，如果分别，如果分别绘制绘制A A、B B两纯物质的吸收光谱，绘出三种情况两纯物质