第5章-紫外可见吸收光谱法

1、2022-5-291第五章第五章紫外紫外- -可见可见吸收光谱分析吸收光谱分析5-1 概述概述5-2 分子吸光分析法分子吸光分析法5-3 分子吸收光谱与分子吸收光谱与 电子跃迁电子跃迁5-4 紫外紫外-可见分光可见分光光度计光度计5-5 显色与测量条件显色与测量条件的选择的选择5-6 分光光度测定方分光光度测定方法法5-7 有机合物紫外光有机合物紫外光谱解析谱解析2022-5-2921.1.在光谱分析中，依据物质的分子对光的选择性吸收而建在光谱分析中，依据物质的分子对光的选择性吸收而建立起来的分析方法称为立起来的分析方法称为吸光分析法吸光分析法。2.2.吸光分析法是借助分光光度计测定溶液的吸光

2、度，根据吸光分析法是借助分光光度计测定溶液的吸光度，根据朗伯一比耳定律朗伯一比耳定律确定物质溶液的浓度。确定物质溶液的浓度。3.3.分子吸光分析法：比色法和分子吸收分光光度法（分子分子吸光分析法：比色法和分子吸收分光光度法（分子吸收光谱法）。吸收光谱法）。分子吸光分子吸光分析法分析法比色法比色法分子吸收分光光度法分子吸收分光光度法红外吸收分光光度法红外吸收分光光度法紫外紫外- -可见吸收分光光度法可见吸收分光光度法2022-5-2934.4.分子吸收分光光度法包括：分子吸收分光光度法包括：红外吸收光谱红外吸收光谱（IR）：）：分子振动光谱，吸收光波长范围分子振动光谱，吸收光波长范围0.25 1

3、000 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。可见吸收光谱可见吸收光谱（Vis）：）：电子跃迁光谱，吸收光波长范围电子跃迁光谱，吸收光波长范围400 780 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。紫外吸收光谱紫外吸收光谱（UV）：电子跃迁光谱，吸收光波长范围电子跃迁光谱，吸收光波长范围200 400 nm（近紫外区），研究对象大多为具有（近紫外区），研究对象大多为具有共轭双键共轭双键结结构的分子。可用于无机物和有机物的定性和定量分析。构的分子。可用于无机物和有机物的定性和定量分析。紫外紫外- -可见可见( (UV-Vis) ) 吸收光谱与电子结构

4、密切相关，物质的吸收光谱与电子结构密切相关，物质的分子对分子对200 780 nm的入射光进行选择性吸收，由于价电子能的入射光进行选择性吸收，由于价电子能级跃迁而产生的带状光谱。级跃迁而产生的带状光谱。2022-5-2945.吸光分析法方法特点吸光分析法方法特点灵敏度高灵敏度高：可测定：可测定10-6 10-7g.mL-1的物质的物质准确度高准确度高：RE%一般在一般在1 5%。分析速度快分析速度快：方法简单：方法简单,仪器设备小型，易于操作。仪器设备小型，易于操作。应用广泛应用广泛：常用于无机物定量分析、有机物进行鉴定及结：常用于无机物定量分析、有机物进行鉴定及结构分析（推测有机化合物中的官

5、能团及分子骨架结构）。构分析（推测有机化合物中的官能团及分子骨架结构）。方法的局限性方法的局限性:有些有机化合物在有些有机化合物在UV-Vis光区没有吸收谱带光区没有吸收谱带（如正己烷、正庚烷等）（如正己烷、正庚烷等）,有的吸收光谱相近（如甲苯和乙有的吸收光谱相近（如甲苯和乙苯的光谱大体相同）。还要借助于红外苯的光谱大体相同）。还要借助于红外(IR)、核磁共振、核磁共振(NMR)、质谱、质谱(MS)等进行定性及结构分析。等进行定性及结构分析。2022-5-295M0 + h M *M + + 热热M + + 荧光或磷光荧光或磷光基态基态 激发态激发态E1 （E） E2比较待测溶液颜色的分子吸光

6、分析法称为比较待测溶液颜色的分子吸光分析法称为比色法比色法。分子吸光分子吸光分析法分析法比色法比色法分子吸收分光光度法分子吸收分光光度法红外吸收分光光度法红外吸收分光光度法紫外紫外- -可见吸收分光光度法可见吸收分光光度法2022-5-296橙橙白光白光绿绿紫紫青青蓝蓝黄黄蓝蓝青青红红互补色光示意图互补色光示意图2022-5-297 蓝蓝 黄黄 450480nm 580600nm互补色光互补色光2022-5-298分分 光光二、分子吸收分光光度法二、分子吸收分光光度法概念：概念： 使用棱镜或光栅分光系统的分子吸光分析法，称为使用棱镜或光栅分光系统的分子吸光分析法，称为分分子吸收分光光度法子吸收

7、分光光度法。 该方法测得物质的该方法测得物质的吸光度吸光度随随入射波长入射波长变化的关系曲线变化的关系曲线（吸收光谱或吸收曲线）故又称为（吸收光谱或吸收曲线）故又称为分子吸收光谱法分子吸收光谱法。2022-5-2992. 吸收曲线的讨论吸收曲线的讨论（1 1）同一种物质对不同波长光的）同一种物质对不同波长光的吸光度不同。吸光度最大处对应吸光度不同。吸光度最大处对应的波长称为最大吸收波长的波长称为最大吸收波长max。 （2 2）不同浓度的同一种物质，其吸收曲线形状相似、）不同浓度的同一种物质，其吸收曲线形状相似、max不变。而对于不同物质，它们的吸收曲线形状和不变。而对于不同物质，它们的吸收曲线

8、形状和max则不同。则不同。2022-5-2910（3 3）吸收曲线可以提供物质的结构信息，并作为物质定性分）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。析的依据之一。（4 4）在在max处吸光度随浓度变化的幅度最大，所以测定最灵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据。敏。吸收曲线是定量分析中选择入射光波长的重要依据。紫外紫外可见吸收曲线可见吸收曲线2022-5-2911（1 1）朗伯）朗伯- -比耳定律比耳定律 Alg（I0/It)= b c A 吸光度，描述溶液对光的吸收程度；吸光度，描述溶液对光的吸收程度； b 液层厚

9、度液层厚度( (光程长度光程长度) )，cm c 溶液的摩尔浓度溶液的摩尔浓度，molL 摩尔吸光系数摩尔吸光系数，Lmolcm摩尔吸光系数物理意义摩尔吸光系数物理意义 在数值上等于浓度为在数值上等于浓度为1 mol/L、液层厚度为、液层厚度为1cm时该溶液在时该溶液在某一波长下的吸光度。某一波长下的吸光度。2022-5-2912（1 1）朗伯）朗伯- -比耳定律比耳定律Alg（I0/It)= a b c c c 溶液的浓度溶液的浓度，gL a 吸光系数吸光系数，Lgcm a与与的关系为的关系为：a =/M （M为摩尔质量为摩尔质量）吸光系数吸光系数a(Lg-1cm-1）相当于浓度为相当于浓度

10、为1 g/L、液层厚度、液层厚度1cm时时该溶液在某一波长下的吸光度。该溶液在某一波长下的吸光度。2022-5-2913 Alg（I0/It)= b c 或或 Alg（I0/It)= a b c T=It/I0A-lgT2022-5-2914 朗伯朗伯比耳定律是吸光光度法的理论基础和定量测比耳定律是吸光光度法的理论基础和定量测定的依据，应用于各种光度法的吸收测量。定的依据，应用于各种光度法的吸收测量。 朗白朗白比耳定律成立的前提条件比耳定律成立的前提条件 入射光为单色光入射光为单色光 吸收发生在均匀的介质中吸收发生在均匀的介质中 在吸收过程中，吸光物质之间不发生相互作用在吸收过程中，吸光物质之

11、间不发生相互作用2022-5-2915（2 2）摩尔吸光系数）摩尔吸光系数的讨论的讨论 吸收物质在一定波长和溶剂条件下的特征常数。吸收物质在一定波长和溶剂条件下的特征常数。 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。在温度和波长等条的改变而改变。在温度和波长等条件一定时，件一定时，仅与吸收物质本身的性质有关，与待测物浓度仅与吸收物质本身的性质有关，与待测物浓度无关。无关。可作为定性鉴定的参数。可作为定性鉴定的参数。同一吸收物质在不同波长下的同一吸收物质在不同波长下的值是不同的。在最大吸收值是不同的。在最大吸收波长波长max处的摩尔吸光系数以处的摩尔吸光系数以max表示表示。 max

12、表明了该吸收物质最大限度的吸光能力，也反映了光度表明了该吸收物质最大限度的吸光能力，也反映了光度法测定该物质可能达到的最大灵敏度。法测定该物质可能达到的最大灵敏度。2022-5-2916（3 3）偏离朗伯偏离朗伯比耳定律的原因比耳定律的原因 P74P74 标准曲线法测定未知溶液的浓度时，发现：标准曲标准曲线法测定未知溶液的浓度时，发现：标准曲线常发生弯曲（尤其当溶液浓度较高时），这种现线常发生弯曲（尤其当溶液浓度较高时），这种现象称为对朗伯象称为对朗伯- -比耳定律的偏离。比耳定律的偏离。 引起这种偏离的原因：引起这种偏离的原因： 入射光非单色光。入射光非单色光。 仪器的非理想引起的仪器的非理

13、想引起的 溶液不均匀。溶液不均匀。溶液中发生了化学变化溶液中发生了化学变化2022-5-2917物理性因素物理性因素 难以获得真正的纯单色光难以获得真正的纯单色光。 朗白朗白- -比耳定律的前提条件之一是入射光为单比耳定律的前提条件之一是入射光为单色光。分光光度计只能获得近乎单色的狭窄光带。色光。分光光度计只能获得近乎单色的狭窄光带。复合光可导致对朗伯复合光可导致对朗伯比耳定律的正或负偏离。比耳定律的正或负偏离。2022-5-2918 化学性因素化学性因素 朗白朗白- -比耳定律的假定：比耳定律的假定：所有的吸光质点之间不所有的吸光质点之间不发生相互作用。发生相互作用。 只有稀溶液只有稀溶液(

14、 (c10 2 mol/L 时，吸光质点间可能时，吸光质点间可能发生缔合等相互作用，直接影响了对光的吸收。发生缔合等相互作用，直接影响了对光的吸收。 2022-5-2919朗伯朗伯比耳定律只适用于稀溶液。比耳定律只适用于稀溶液。当溶液中存在着离解、聚合、互变异构、配合物的当溶液中存在着离解、聚合、互变异构、配合物的形成等化学平衡时，使吸光质点的浓度发生变化，形成等化学平衡时，使吸光质点的浓度发生变化，影响吸光度。影响吸光度。 例：铬酸盐或重铬酸盐溶液中存在下列平衡。例：铬酸盐或重铬酸盐溶液中存在下列平衡。 CrO42- 2H Cr2O72- H2O溶液中溶液中CrO42-、 Cr2O72-的颜

15、色不同，吸光性质也的颜色不同，吸光性质也不相同。此时溶液不相同。此时溶液pH 对测定有重要影响。对测定有重要影响。2022-5-29201.1.紫外紫外可见分子吸收光谱与电子跃迁可见分子吸收光谱与电子跃迁 P76P76（1 1）物质分子内部三种运动形式）物质分子内部三种运动形式 （与光谱产生有关的运动）（与光谱产生有关的运动） 分子中电子相对于原子核的运动分子中电子相对于原子核的运动 分子中原子间的相对振动分子中原子间的相对振动 分子本身绕其质量重心的转动分子本身绕其质量重心的转动（2 2）分子具有三种不同能级）分子具有三种不同能级 电子能级、振动能级和转动能级三种能级都是量子化的，电子能级、

16、振动能级和转动能级三种能级都是量子化的，且各自具有相应的能量。且各自具有相应的能量。2022-5-2921分子的内能：分子的内能： 电子能量电子能量Ee 振动能量振动能量Ev 转动能量转动能量Er即即EEe+Ev+Er evr远远IRIR(中中)UV-VisIR：分子振动光谱分子振动光谱UV-Vis: :电子跃迁光谱电子跃迁光谱2022-5-2922 UV-Vis光谱属于电子跃迁光谱。电子能级间光谱属于电子跃迁光谱。电子能级间跃迁的同时总伴随有振动和转动能级间的跃迁。即跃迁的同时总伴随有振动和转动能级间的跃迁。即电子光谱中总包含有振动能级和转动能级间跃迁产电子光谱中总包含有振动能级和转动能级间

17、跃迁产生的若干谱线相互叠加而呈现宽谱带。生的若干谱线相互叠加而呈现宽谱带。谱带宽度是又称光谱带宽，指从单色器射出的单色光谱谱带宽度是又称光谱带宽，指从单色器射出的单色光谱线强度轮廓曲线强度轮廓曲 线的二分之一高度处的谱带宽度。光谱带宽线的二分之一高度处的谱带宽度。光谱带宽用来表征仪器的光谱分辨率，是影响紫外可见分光光度计用来表征仪器的光谱分辨率，是影响紫外可见分光光度计定量分析误差的主要因素之一。定量分析误差的主要因素之一。2022-5-2923UV-Vis光谱的产生是由于分子中光谱的产生是由于分子中价电子价电子能级跃迁产生的。能级跃迁产生的。2.2.价电子种类价电子种类 在有机化合物分子中，

18、与在有机化合物分子中，与UV-Vis光谱有关的价电光谱有关的价电子共三种。子共三种。 形成单键的形成单键的电子电子 形成双键的形成双键的电子电子 分子中未成键的孤对电子，即分子中未成键的孤对电子，即n电子电子2022-5-2924分子轨道理论分子轨道理论 一个成键轨道必定有一个相应的反键轨道。通常外层电子一个成键轨道必定有一个相应的反键轨道。通常外层电子均处于分子轨道的基态，即成键轨道或非键轨道上。均处于分子轨道的基态，即成键轨道或非键轨道上。外层电子吸收紫外或可见辐射后，从基态向激发态外层电子吸收紫外或可见辐射后，从基态向激发态( (反键轨反键轨道道) )跃迁。跃迁。主要有四种跃迁主要有四种

19、跃迁: :*、n*、*、n*所需能量所需能量E大小顺序为：大小顺序为：* n* n*2022-5-29253.3.价电子的跃迁方式价电子的跃迁方式 P76P76（1 1）跃迁跃迁( ( 200nm ):):所需能量最大，所需能量最大，电子只有吸电子只有吸收远紫外光的能量才能发生跃迁。饱和烷烃的分子吸收光收远紫外光的能量才能发生跃迁。饱和烷烃的分子吸收光谱出现在远紫外区谱出现在远紫外区( (吸收波长吸收波长200nm的光的光) )，但，但当它们与生色团相连时，就会发生当它们与生色团相连时，就会发生n n* *共轭作用，增强生共轭作用，增强生色团的生色能力色团的生色能力( (吸收波长向长波方向移动

20、，且吸收强度增吸收波长向长波方向移动，且吸收强度增加加) )，这样的基团称为，这样的基团称为助色团助色团。 2022-5-29325.5.红移与蓝移红移与蓝移 有机化合物的吸收谱带常常因引入取代基或改变溶剂使最有机化合物的吸收谱带常常因引入取代基或改变溶剂使最大吸收波长大吸收波长max和吸收强度和吸收强度max发生变化。发生变化。 max向长波方向移动称为红移，向长波方向移动称为红移，向短波方向移动称为蓝移向短波方向移动称为蓝移 ( (或紫移或紫移) )。 吸收强度即摩尔吸光系数吸收强度即摩尔吸光系数增大或减小的现象分别称为增大或减小的现象分别称为增色增色效应效应或或减色效应减色效应。2022

21、-5-2933含含n n电子取代使电子取代使n*红移。如红移。如CH4、CH3Cl、CH3I 的的 max分别分别为为125、173、258nm。极性溶剂使极性溶剂使n n* *蓝移；蓝移；使使* *红移红移。2022-5-29342022-5-29352022-5-29366.6.吸收带吸收带 吸收峰的波带位置。吸收峰的波带位置。 P77P77 R吸收带、吸收带、 K吸收带、吸收带、B吸收带、吸收带、E吸收带吸收带（1 1）R吸收带吸收带（弱带弱带） n*跃迁跃迁的吸收带又称的吸收带又称R吸收带，吸收带，max在在200400nm。强度弱，一般强度弱，一般为为102以下。以下。 如：含如：含

22、羰基羰基( ( C=O)、偶氮偶氮( (N=N)基团基团的的化合物化合物。2022-5-2937（2 2）K吸收带吸收带（强带强带） 在在共轭非封闭（烯烃）体系共轭非封闭（烯烃）体系中，中，由由*跃迁跃迁产生的吸收带产生的吸收带又称为又称为K吸收带。吸收带。 吸收强度大，一般吸收强度大，一般104，吸收峰在吸收峰在217280nm 。有两个有两个以上的双键共轭时，随着共轭系统的延长有以上的双键共轭时，随着共轭系统的延长有红移红移现象。现象。 如苯乙烯、苯甲醛等有如苯乙烯、苯甲醛等有K带，极性溶剂使带，极性溶剂使K带红移。带红移。2022-5-2938化合物溶剂max/nmmax1,3-丁二烯己

23、烷21721，0001,3,5-己二烯异辛烷26843，0001,3,5,7-辛四烯 环己烷3041,3,5,7,9-癸四烯异辛烷334121，0001,3,5,7,9,11-十二烷基六烯异辛烷364138，000K吸收带及其红移现象吸收带及其红移现象芳环上有发色基团取代时芳环上有发色基团取代时( (苯乙烯、苯乙酮苯乙烯、苯乙酮) )也有也有K带。带。2022-5-2939（3）B吸收带吸收带（苯吸收带）（苯吸收带） 芳香族化合物的芳香族化合物的*跃迁而产生的精细结构吸收带。跃迁而产生的精细结构吸收带。吸收峰在吸收峰在230270nm ，102。常用常用B B 吸收带的精细结吸收带的精细结构来

24、判断芳香族化合物，构来判断芳香族化合物，但苯环上有取代基且共轭时，但苯环上有取代基且共轭时，B带简单化或消失；带简单化或消失；B带在蒸汽状态或非极性溶剂中极为带在蒸汽状态或非极性溶剂中极为明显；而在极性溶剂中明显；而在极性溶剂中B带不明显或消失。带不明显或消失。2022-5-2940苯的紫外吸收光谱（异辛烷）苯的紫外吸收光谱（异辛烷） B带在蒸汽状态或非极性溶剂中极为明显；带在蒸汽状态或非极性溶剂中极为明显；而在极性溶剂中而在极性溶剂中B带不明显或消失。带不明显或消失。2022-5-2941苯环上有取代基且共轭时，苯环上有取代基且共轭时，B带简单化或消失带简单化或消失2022-5-2942（4

25、 4）E吸收带吸收带（封闭共轭体系）（封闭共轭体系） 芳香族化合物的芳香族化合物的*跃迁而产生的特征吸收带。跃迁而产生的特征吸收带。分为分为E1吸收带和吸收带和E2吸收带。吸收带。 E1带出现在带出现在185nm ， 104； E2带出现在带出现在204nm ， 103。B吸收带和吸收带和E吸收带是芳香族化合物的特征吸收带，常用吸收带是芳香族化合物的特征吸收带，常用来判断化合物中是否有芳香环存在。来判断化合物中是否有芳香环存在。2022-5-2943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1.1.光源光源 在整个紫外光区或可见光谱在整个紫外光区或可见光谱区可以发射连续光谱，具有足区

26、可以发射连续光谱，具有足够的辐射强度、较好的稳定性、够的辐射强度、较好的稳定性、较长的使用寿命。较长的使用寿命。2022-5-2944可见光区可见光区：钨灯或：钨灯或碘钨灯碘钨灯作为光源，其辐射波长范围在作为光源，其辐射波长范围在3201000 nm。紫外区紫外区：氢、：氢、氘灯氘灯。发射。发射180360 nm的连续光谱的连续光谱。 将光源发射的复合光分解成单色光并可从中选出将光源发射的复合光分解成单色光并可从中选出一任波长单色光的光学系统。一任波长单色光的光学系统。色散元件：将复合光分解成单色光。色散元件：将复合光分解成单色光。棱镜或光栅棱镜或光栅 目前大多仪器使用光栅，可用于整波段。成本

27、低，目前大多仪器使用光栅，可用于整波段。成本低，便于保存，分辨能力均匀一致。便于保存，分辨能力均匀一致。2022-5-2945玻璃棱镜只能用于可见光区；玻璃棱镜只能用于可见光区；石英棱镜可用于石英棱镜可用于紫外光区。紫外光区。石英在紫外光区有较高的色散率，而在可见光石英在紫外光区有较高的色散率，而在可见光区的色散率不及光学玻璃。区的色散率不及光学玻璃。由大量等宽等间距的平行狭缝构成的光学器件由大量等宽等间距的平行狭缝构成的光学器件称为称为光栅。光栅是利用光的衍射与干涉作用制光栅。光栅是利用光的衍射与干涉作用制成的。光栅在很宽的波长范围内具有相同的色成的。光栅在很宽的波长范围内具有相同的色散率。

28、散率。2022-5-29463. 3. 样品室样品室 样品室放置各种类型的样品室放置各种类型的吸收池吸收池( (比色皿比色皿) )和相应的池架附件。和相应的池架附件。吸收池主要有石英池和玻璃池两种。吸收池主要有石英池和玻璃池两种。紫外区须采用石英池紫外区须采用石英池；( (1cm) )可见区一般用玻璃池可见区一般用玻璃池。( (0.5、1、2、3cm) )2022-5-29474. 4. 检测器检测器 利用光电效应，将透过吸收池的光信号变成可测的电信号，利用光电效应，将透过吸收池的光信号变成可测的电信号，常用的有光电池、光电管、光电倍增管常用的有光电池、光电管、光电倍增管( (PMT) )或光

29、电二极或光电二极管阵列管阵列( (PDA) )检测器。检测器。2022-5-29485. 5. 结果显示记录系统结果显示记录系统 检流计、数字显示、微机进行仪器自动控制和结果处理。检流计、数字显示、微机进行仪器自动控制和结果处理。2022-5-2949二、分光光度计的类型二、分光光度计的类型 P84P84 紫外紫外- -可见分光光度计主要有单光束分光光度计、双光束分可见分光光度计主要有单光束分光光度计、双光束分光光度计、双波长分光光度计、光电二极管列阵分光光度光光度计、双波长分光光度计、光电二极管列阵分光光度计。计。1.1.单光束单光束 简单、价廉，适于在给定简单、价廉，适于在给定波长处测量吸

30、光度或透光波长处测量吸光度或透光度，一般不能作全波段光度，一般不能作全波段光谱扫描，要求光源和检测谱扫描，要求光源和检测器具有很高的稳定性。器具有很高的稳定性。2022-5-29502.2.双光束双光束 利用利用斩光器斩光器将单色光一分为二，分别经过参比和样品池，将单色光一分为二，分别经过参比和样品池，可消除光源不稳定、检测器灵敏度变化等因素的影响，特别可消除光源不稳定、检测器灵敏度变化等因素的影响，特别适合于结构分析。仪器复杂，价格较高。适合于结构分析。仪器复杂，价格较高。入射入射狭缝狭缝色散器色散器出射出射狭缝狭缝检测器检测器2022-5-29513.3.双波长双波长 将不同波长的将不同波

31、长的两束单色光两束单色光( (1、2) )快速交替通过同一吸收快速交替通过同一吸收池而后到达检测器，无需参比池。池而后到达检测器，无需参比池。A=A 1 - A 2 。可测高浓。可测高浓度、混浊、多组分混合试样。度、混浊、多组分混合试样。2022-5-29524.4.光电二极管列阵分光光度计光电二极管列阵分光光度计 该分光光度计利用该分光光度计利用光电二极管列阵光电二极管列阵作为检测器、由微型电作为检测器、由微型电子计算机控制的多通道的紫外子计算机控制的多通道的紫外- -可见分光光度计，具有快速扫可见分光光度计，具有快速扫描吸收光谱的特点。描吸收光谱的特点。2022-5-29532022-5-

32、2954一、显色反应的选择及类型一、显色反应的选择及类型1.1.灵敏度高、选择性高、生成物稳定、显色剂在测定波长处灵敏度高、选择性高、生成物稳定、显色剂在测定波长处无明显吸收。无明显吸收。 两种有色物最大吸收波长之差两种有色物最大吸收波长之差“对比度对比度”要求要求 60nm。2.2.配位显色反应配位显色反应 当金属离子与有机显色剂形成配合物时，产生很强的紫当金属离子与有机显色剂形成配合物时，产生很强的紫外外可见吸收光谱。可见吸收光谱。 Fe2+ 与邻二氮菲与邻二氮菲橙红色溶液橙红色溶液 Cr6+与二苯碳酰二肼与二苯碳酰二肼红色溶液红色溶液 2022-5-29553.3.氧化还原显色反应氧化还

33、原显色反应 某些元素的氧化态，如某些元素的氧化态，如Mn（）、）、Cr（）在紫外或可见在紫外或可见光区能强烈吸收，可利用氧化还原反应对待测离子进行显光区能强烈吸收，可利用氧化还原反应对待测离子进行显色后测定。色后测定。 如：钢中微量锰的测定如：钢中微量锰的测定，Mn2不能直接不能直接 进行光度测定。进行光度测定。 2 Mn2 5 S2O82-8 H2O =2 MnO4- + 10 SO42- 16H+ 将将Mn2氧化成紫红色的氧化成紫红色的MnO4-后后，在在525 nm处进行测定处进行测定。2022-5-2956二、显色反应条件的选择二、显色反应条件的选择1.1.显色剂用量：选择曲线变化平坦

34、处。显色剂用量：选择曲线变化平坦处。2.2.反应体系的酸度：在相同实验条件下，分别测定不同反应体系的酸度：在相同实验条件下，分别测定不同pH值值条件下显色溶液的吸光度。选择曲线中条件下显色溶液的吸光度。选择曲线中A较大且恒定的平较大且恒定的平坦区所对应的坦区所对应的pH范围。范围。3.3.显色时间与温度：实验确定显色时间与温度：实验确定4.4.溶剂：一般尽量采用水相测定。溶剂：一般尽量采用水相测定。2022-5-2957三、共存离子干扰的消除三、共存离子干扰的消除1.1.加入掩蔽剂加入掩蔽剂 例：测定例：测定Ti4，可加入可加入H3PO4掩蔽剂掩蔽剂, ,使使Fe3+(黄色黄色)成为成为Fe(

35、PO)23-( (无色无色) )，消除消除Fe3+的干扰。的干扰。 又如：用铬天菁又如：用铬天菁S光度法测定光度法测定Al3+时，加入抗坏血酸作掩蔽时，加入抗坏血酸作掩蔽剂将剂将Fe3+还原为还原为Fe2+，消除消除Fe3+的干扰。的干扰。2.2.选择适当的显色反应条件。选择适当的显色反应条件。3.3.分离干扰离子。分离干扰离子。2022-5-2958四、测定条件的选择四、测定条件的选择1.1.选择适当的入射波长选择适当的入射波长 一般应该选择一般应该选择max为入射光波长。为入射光波长。 如果如果max处有共存组分干扰时，则应考虑选择灵敏处有共存组分干扰时，则应考虑选择灵敏度稍低但能避免干扰

36、的入射光波长。度稍低但能避免干扰的入射光波长。“吸收最大，干扰最小吸收最大，干扰最小”2022-5-29592.2.选择合适的参比溶液选择合适的参比溶液目的目的: :测得的的吸光度真正反映待测溶液吸光强度。测得的的吸光度真正反映待测溶液吸光强度。 参比溶液的选择一般遵循以下原则参比溶液的选择一般遵循以下原则 若仅待测组分与显色剂反应产物在测定波长处有吸收，其若仅待测组分与显色剂反应产物在测定波长处有吸收，其它所加试剂均无吸收，用纯溶剂（水它所加试剂均无吸收，用纯溶剂（水) )作参比溶液。作参比溶液。若显色剂或其它所加试剂在测定波长处略有吸收，而试液本若显色剂或其它所加试剂在测定波长处略有吸收，

37、而试液本身无吸收，用身无吸收，用“试剂空白试剂空白”( (不加试样溶液不加试样溶液) )作参比溶液。作参比溶液。 若待测试液在测定波长处有吸收，而显色剂等无吸收，则若待测试液在测定波长处有吸收，而显色剂等无吸收，则可用可用“试样空白试样空白”( (不加显色剂不加显色剂) )作参比溶液。作参比溶液。 若显色剂、试液中其它组分在测量波长处有吸收，则可在若显色剂、试液中其它组分在测量波长处有吸收，则可在试液中加入适当掩蔽剂将待测组分掩蔽后再加显色剂，作试液中加入适当掩蔽剂将待测组分掩蔽后再加显色剂，作为参比溶液。为参比溶液。2022-5-29603. 3. 吸光度吸光度A的读数范围的读数范围 A =

38、 0.20 0.70 T = 65% 20%根据朗白根据朗白- -比耳定律，可用比耳定律，可用改变吸收池厚（改变吸收池厚（b）或待）或待测液的浓度（测液的浓度（c）来使吸光度来使吸光度A处在适宜的范围内。处在适宜的范围内。lgTbcA2022-5-2961 一、普通分光光度法一、普通分光光度法1.1.单组分的测定单组分的测定 通常通常比较法或比较法或采用采用 A-C 标准曲线法定量测定。标准曲线法定量测定。Blank Standard Sample Sample2022-5-2962SXSXXSXSXXSSAACCCCAAbCAbCA2022-5-29632.2.多组分的同时测定多组分的同时测

39、定若各组分的吸收曲线互不重叠，则可在各自最大吸若各组分的吸收曲线互不重叠，则可在各自最大吸收波长处分别进行测定。这本质上与单组分测定没收波长处分别进行测定。这本质上与单组分测定没有区别。有区别。 Aa(1) =abCa 求出求出Ca Ab (2）=bbCb 求出求出Cb2022-5-2964bbaabababbaabababCbCAAAbCbCAAA2222211111 若各组分的吸收曲线互有重叠，则可根据若各组分的吸收曲线互有重叠，则可根据吸光度吸光度的加合性的加合性求解联立方程组得出各组分的含量。求解联立方程组得出各组分的含量。2022-5-29653.3.配合物组成的测定配合物组成的测定

40、（1 1）物质的量比法）物质的量比法 固定一种组分如金属离子固定一种组分如金属离子M的浓度，改变配位剂的浓度，改变配位剂R的的浓度，分别测定其吸光度。以吸光度浓度，分别测定其吸光度。以吸光度A为纵坐标，配位剂与为纵坐标，配位剂与金属离子的浓度比值为横坐标作图。利用外推法可得一交金属离子的浓度比值为横坐标作图。利用外推法可得一交叉点叉点D, D点所对应的浓度比值就是配合物的配合比。点所对应的浓度比值就是配合物的配合比。 2022-5-2966（2 2）连续变化法）连续变化法 设配位反应为设配位反应为 M+nR MRn M为金属离子，为金属离子，R为配合剂。为配合剂。 并设并设cM和和cR为溶液中

41、为溶液中M和和R两组分的浓度，两组分的浓度，cM+cR=c0（常数）（常数）金属离子和配位剂的物质的量分数分别为：金属离子和配位剂的物质的量分数分别为：RMMMcccxRMRRcccx2022-5-2967 配制一系列不同配制一系列不同xM（或（或xR）值的溶液，溶液中配合物浓）值的溶液，溶液中配合物浓度随度随xM而改变，当而改变，当xM（或（或xR）与形成的配合物组成相当时，）与形成的配合物组成相当时，即金属离子和配位剂物质的量之比和配合物组成一致时，配合即金属离子和配位剂物质的量之比和配合物组成一致时，配合物的浓度最大。物的浓度最大。 根据与最大吸光度对应的根据与最大吸光度对应的x值，即可

42、求出值，即可求出n。MRMRccxxn2022-5-2968二、示差分光光度法（示差法）二、示差分光光度法（示差法） 普通分光光度法一般只适于测定微量组分，当待测组分普通分光光度法一般只适于测定微量组分，当待测组分含量较高时，将产生较大的误差。需采用示差法。即提高含量较高时，将产生较大的误差。需采用示差法。即提高入射光强度，并采用浓度稍低于待测溶液浓度的标准溶液入射光强度，并采用浓度稍低于待测溶液浓度的标准溶液作参比溶液。作参比溶液。 设：待测溶液浓度为设：待测溶液浓度为cx， 标准溶液浓度为标准溶液浓度为cs(cs cx) Ax= b cx As = b cs xs =b(cxcs）=bc2

43、022-5-2969 测得的待测溶液与标准溶液的吸光度之差测得的待测溶液与标准溶液的吸光度之差相当于普相当于普通法中吸光度通法中吸光度A。 AAxAs =b(cxcs ）=bc 示差法测得的吸光度与示差法测得的吸光度与c呈直线关系。由标准曲线上查得呈直线关系。由标准曲线上查得相应的相应的c值，则待测溶液浓度值，则待测溶液浓度cx ： cx = cs + c 2022-5-2970示差法标尺扩展原理示差法标尺扩展原理普通法普通法： cs的的T=10% cx的的T=5%示差法示差法： cs 做参比，做参比， 调调T=100% 则则： cx的的T=50% ，标尺扩展标尺扩展10倍倍。2022-5-2

44、971三、双波长分光光度法三、双波长分光光度法 不需空白溶液作参比，不需空白溶液作参比，但需要两个单色器获得两束单色光但需要两个单色器获得两束单色光( (1和和2) )。以参比波长。以参比波长1处的吸光度处的吸光度A1作为参比，来消除干作为参比，来消除干扰。在分析浑浊或背景吸收较大的复杂试样时显示出很大扰。在分析浑浊或背景吸收较大的复杂试样时显示出很大的优越性。灵敏度、选择性、测量精密度等方面都比单波的优越性。灵敏度、选择性、测量精密度等方面都比单波长法有所提高。长法有所提高。 AA1A2(12)b c 两波长处测得的吸光度差值两波长处测得的吸光度差值A与待测组分浓度成正比。与待测组分浓度成正

45、比。2022-5-2972 x为待测组分，为待测组分， y为干扰组分。为干扰组分。2Xmax1YY,AA212022-5-2973bAbbACCbbCbCbAAAAAAAAAAAAAAAAAAaaaaaaaaaaaaaabbbabababababababa2121212121212211212221112022-5-2974 选择波长组合选择波长组合1 、2的基本要求：的基本要求：选定的波长选定的波长1和和2处，干扰组分应具有相同吸处，干扰组分应具有相同吸光度。光度。在选定的两个波长在选定的两个波长1和和2处，待测组分的吸光处，待测组分的吸光度应具有足够大的差值。度应具有足够大的差值。2022

46、-5-2975例例1.1.用邻二氮菲光度法测定水中用邻二氮菲光度法测定水中Fe2+，其含量为其含量为0.39mg/L，比色皿为比色皿为3cm，在在max=510nm处测得吸光度处测得吸光度A=0.23。假设显假设显色反应进行很完全，计算摩尔吸光系数色反应进行很完全，计算摩尔吸光系数。（。（已知已知Fe原子原子量为量为55.85）解解：1143cmmolL101.155.85100.3930.23bcAbcA2022-5-2976例例2.2.取一定体积的含铁废水，用邻二氮菲光度法，在取一定体积的含铁废水，用邻二氮菲光度法，在max=510nm处用处用1cm比色皿为测得吸光度比色皿为测得吸光度A=0.15。同时另取同时另取同体积水样，加同体积水样，加1mL盐酸羟胺溶液，混匀后，再按上述方法测盐酸羟胺溶液，混匀后，再按上述方法测得吸光度得吸光度A=0.21。求水求水 样中样中Fe2+、 Fe3+和总铁含量和总铁含量（mg/L）已知已知max=1.1104L.mo