紫外可见分光光度法-课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第一章 紫外可见分光光度法,紫外可见分光光度法是利用物质对紫,外,可见光的,吸收特征和吸收强度,，对物质,进行定性和定量分析的一种仪器分析方法。,特点：灵敏度和准确度较高，仪器设备简,单，操作方便，应用广泛等。,第一章 紫外可见分光光度法 紫外可见分光光度法是利,1,第一节 基本原理,一、光的基本特性,1.光的波动性,光是一种电磁波，电磁波可以用周期T(s)、频率,(Hz)、波长,(nm)和波数（cm,-1,）等参数描述。它们之间的关系为：,=1/T=c/,=1/=,/c,第一节 基本原理一、光的基本特性,2,波谱区名称,波长范围,跃迁能级类型,分析方法,射线,0.005 nm0.14nm,原子核能级,放射化学分析法,X射线,0.001 nm 10nm,内层电子能级,X射线光谱法,光学光谱区,远紫外光,10 nm 200nm,内层电子能级,真空紫外光度法,近紫外光,200 nm 400nm,价电子或成键电子能级,紫外分光光度法,可见光,400 nm,750nm,价电子或成键电子能级,比色法、可见分光光度法,近红外光,0.75,m 2.5,m,分子振动能级,近红外光光谱法,中红外光,2.5,m 50,m,分子振动能级,中红外光光谱法,远红外光,15,m 1000,m,分子转动能级,远红外光光谱法,微波,0.1 cm 100cm,电子自旋、分子转动能级,微波光谱法,射频(无线电波,),1m 1000m,电子和核自旋,核磁共振光谱法,波谱区名称波长范围跃迁能级类型分析方法射线0.005 nm,3,紫外可见分光光度法-课件,4,2.光的粒子性,光具有粒子性，光是由光子组成的，光子具有能量，其能量与频率或波长的关系为：,E=h,=h c /,h=6.626x10,-34,Js,例1-1 P2,2.光的粒子性,5,3.单色光、复合光和互补色光,同一波长的光称,单色光,，由不同波长组成的光称,复合光,。物质有色是因其分子对不同波长的光选择性吸收而产生。下表列出颜色与吸收光之间的关系。其中对应颜色的光称互补色光。,3.单色光、复合光和互补色光,6,不同颜色的可见光波长及其互补光,红,650 760,绿蓝,橙,610 650,蓝,黄,580 610,紫,黄绿,560 580,红紫,绿,500 560,红,蓝绿,490 500,橙,绿蓝,480 490,黄,蓝,450 480,黄绿,紫,400 450,互补光,颜色,/nm,蓝绿,互补色光和各种颜色光的波长范围，可作为光度测定时,选择测量波长的参考,不同颜色的可见光波长及其互补光红650 760绿蓝橙61,7,蓝,黄,紫红,绿,紫,黄绿,绿蓝,橙,红,蓝绿,图中处于对角线上的两种单色光为互补色光。,例如蓝色光和黄色光、绿色光和紫红色光互补等,蓝黄紫红绿紫黄绿绿蓝橙红蓝绿图中处于对角线上的两种单色光为互,8,二、光与物质的作用,1.光的吸收,物质粒子如原子、分子、离子等总是处于特定的不连续的能量状态，各状态对应的能量称为能级，用,E,表示。基态,E,0,，激发态,Ej,E,L,=h,=,E(,能级差,),【例1-2 】P3,二、光与物质的作用1.光的吸收,9,2.物质颜色的产生,物质的颜色是由于物质对不同波长的光具有选择性吸收而产生的。,白光,青蓝,青,绿,黄,橙,红,紫,蓝,2.物质颜色的产生 物质的颜色是由于物质对不同波,10,一种物质呈现何种颜色，与入射光组成和物质本身的结构有关,而,溶液呈现不同的颜色是由于溶液中的吸光质点(离子或分子)选择性地吸收某种颜色的光而引起的。,常见的有下列三种情况：,如果对某种色光产生,选择性吸收,，则溶液呈现透射光的颜色，即溶液呈现的是它吸收光的互补色光的颜色。如硫酸铜溶液选择性地吸收了白色光中的黄色光，所以呈现蓝色。,当白光通过某一均匀溶液时，如果各种波长光几乎,全部被吸收,，则溶液呈黑色。,如果入射光,全部透过,（不吸收），则溶液无色透明。,一种物质呈现何种颜色，与入射光组成和物质本身的结,11,溶液的颜色与光吸收的关系,完全吸收,完全透过,吸收黄色光,光谱示意,表观现象示意,复合光,物质呈现颜色与吸收光波长的关系见下表。,溶液的颜色与光吸收的关系完全吸收完全透过吸收黄色光光谱示意表,12,三、光谱吸收曲线,1.紫外-可见吸收光谱产生的机理,光子作用于物质分子时，如果光子的能量与物质分子的电子能级间的能级差满足,E=h,光子将能量传递给物质分子，分子获得能量可发生电子能级的跃迁。在光吸收过程中基于分子中电子能级的跃迁而产生的光谱，称为紫外-可见吸收光谱（或电子光谱）。,三、光谱吸收曲线,13,吸收曲线：测定某种物质对不同波长单色光的吸收程度，以波长为横坐标，吸光度为纵坐标作图。,KMnO4 的吸收曲线,最大吸收波长，,max,定量分析的基础：某一波长下测得的吸光度与物质浓度关系的有关,吸收曲线：测定某种物质对不同波长单色光的吸收,14,2、吸收光谱或吸收曲线,任何一种溶液对不同波长光的吸收程度是不一样的。,若以不同波长的光照射某一溶液，并测量每一波长下溶液对光的吸收程度（即吸光度A），以吸光度为纵坐标，相应波长为横坐标，所得A-,曲线，称为,吸收曲线,。它更清楚地描述了物质对光的吸收情况。,四种,不同浓度,KMnO,4,溶液的吸收曲线,2、吸收光谱或吸收曲线 任何一种溶液对不同波长光的吸收程度是,15,300,400,500,600,700,/nm,350,525 545,Cr,2,O,7,2-,MnO,4,-,1.0,0.8,0.6,0.4,0.2,Absorbance,350,Cr,2,O,7,2-,、,MnO,4,-,的吸收曲线,300400500600700/nm350525 545,16,吸收曲线的讨论：,（1）同一种吸光物质对不同波长的光吸收程度不同。吸光度最大处对应的波长称为最大吸收波长,max,。,吸收曲线是定量分析中选择入射光波长的重要依据。,（2）同一种物质浓度不同，其吸收曲线形状相似,max,不变。,在,max,处，吸光度A正比于浓度C。测定最灵敏。,吸收曲线的讨论：,17,（3）不同物质吸收曲线的特性不同。吸收曲线的特性包括曲线的形状、峰的数目、峰的位置和峰的强度等。它们与物质特性有关，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。,（3）不同物质吸收曲线的特性不同。吸收曲线的特性包括曲线的形,18,四、光吸收定律,当一束平行单色光，通过一均匀的溶液后，光的强度会减弱 。,I,0,= I,a,+ I,t,入射光强度,吸收光强度,透过光强度,四、光吸收定律当一束平行单色光，通过一均匀的溶液后，光的强,19,透光度T,（透射比）Transmittance,定义透光度：,T 取值为0.0 1.0,全部吸收 ,全部透射,A,= lg(1/,T,) = -lg,T,吸光度,A,(Absorbance）,A 取值为 0.0 ,全部透射,全部吸收,二者关系为,：,定义吸光度 ：,透光度T （透射比）Transmittance定义透光度：T,20,2.朗伯-比尔定律,朗伯-比尔定律：当一束平行单色光通过含有吸光物质的稀溶液时，溶液的吸光度与吸光物质浓度、液层厚度乘积成正比，即,A= ,bc,式中比例常数与吸光物质的本性，入射光波长及温度等因素有关。K可用a（吸光系数）或,（摩尔吸光系数）表示。,c,为吸光物质浓度，,b,为透光液层厚度。,朗伯-比尔定律是紫外-可见分光光度法的理论基础。,2.朗伯-比尔定律朗伯-比尔定律：当一束平行单色光通过含有吸,21,2.朗伯-比尔定律,朗伯和,比尔分别研究了,吸光度与液层厚度和,吸光度与浓度之间的定量关系，合称,朗伯-,比尔定律，其数学表达式为：,吸光度,吸收层厚度(cm),吸光质点浓度,A,=lg(,I,0,/,I,t,)=,bc,物理意义:,当一束平行单色光通过均匀、透明的吸光介质时，其吸光度与吸光质点的浓度和吸收层厚度的乘积成正比吸光光度法定量分析的理论基础,2.朗伯-比尔定律 朗伯和比尔分别研究了吸光度与液层厚度,22,比例常数的取值与浓度的单位有关,比例常数,入射光波长,物质的性质,温度,吸光系数与摩尔吸光系数,A,=,kb c,当,c,的单位为,gL,-1,时，,比例常数,用,a,表示，称为质量吸光系数,A,a b,当,c,的单位用,molL,-1,时，,比例常数,用,表示,称为摩尔吸光系数,A,b c,a,的单位: Lg,-1,cm,-1,的单位: Lmol,-1,cm,-1,=Ma,M物质的摩尔质量,比例常数的取值与浓度的单位有关 比例常数入射光波长物质的性质,23,摩尔吸光系数的物理意义：,溶液浓度为,1mol/L,、液层厚度为,1cm,时物质对光的吸收程度,（1）吸收物质在一定波长和溶剂条件下的特征常数,（2）不随浓度,c,和液层厚度,b,的改变而改变。,在温度和波长等条件一定时，,仅与吸收物质本身的性质有关，与待测物浓度无关；,（3）同一吸光物质在不同波长下的,值是不同的。在最大吸收波长max处的摩尔吸光系数，常以,max表示,max表明了该吸收物质最大限度的吸光能力。,摩尔吸光系数的物理意义：,24,3.朗伯-比尔定律的应用条件,朗伯-比尔定律不仅适用于紫外光、可见光，也适用红外光；在同一波长下，各组分吸光度具有加和性,A=A1+A2+,+An,（1）入射光必须为单色光,（2）被测样品必须是均匀介质,（3）在吸收过程中吸收物质之间不能发生相,互作用。,3.朗伯-比尔定律的应用条件,25,定量分析时，通常液层厚度是相同的，按照比尔定律，浓度与吸光度之间的关系应该是一条通过直角坐标原点的直线。但在实际工作中，往往会偏离线性而发生弯曲。,4.偏离朗伯一比尔定律的原因,定量分析时，通常液层厚度是相同的，按照比尔定律，浓,26,(1)比尔定律的局限性,比,尔,定律假设了吸收粒子之间是无相互作用的，因此仅在稀溶液,（c 10,-2,mol/L 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。,故：朗伯比耳定律只适用于稀溶液,例： 铬酸盐或重铬酸盐溶液中存在下列平衡：,2 CrO,4,2-,2H,= Cr,2,O,7,2-,H,2,O,溶液中CrO,4,2-,、 Cr,2,O,7,2-,的颜色不同，吸光性质也不相同。故此时溶液pH 对测定有重要影响。,（3）溶液本身发生化学变化 溶液中存在着离解、聚合、互变异构,29,例：显色剂KSCN与Fe,3+,形成红色配合物Fe(SCN),3,，存在下列平衡：,Fe(SCN),3,F,e,3+,+ 3SCN,溶液稀释时一倍时，上述平衡向右，离解度增大。所以Fe(SCN),3,的浓度不止降低一半，故吸光度降低一半以上，导致朗伯比尔定律,偏离,。,例：显色剂KSCN与Fe3+形成红色配合物Fe(SCN)3，,30,第二节 化合物的紫外可见吸收光谱,一、有机化合物的紫外可见吸收光谱,1 、有机化合物的电子跃迁,有机化合物的紫外吸收光谱，取决于分子中外层电子的性质。有机化合物分子中通常有三类电子，,电子、,电子、,n,电子,第二节 化合物的紫外可见吸收光谱一、有机化合物的紫外可见,31,即形成单键的,电子、形成不饱和键的,电子以及未参与成键的,n,电子（孤对电子）。处于基态的分子在吸收一定波长的光后，分子中的成键电子和非键电子可被激发跃迁至,*,和,*,反键轨道,即形成单键的电子、形成不饱和键的电子以及未参与成键的n电,32,有机化合物的紫外可见吸收光谱，是其分子中外层价电子跃迁的结果,：,分子轨道理论,：,一个成键轨道必定有一个相应的反键轨道。通常外层电子均处于分子轨道的基态，即成键轨道或非键轨道上。,有机化合物的紫外可见吸收光谱，是其分子中外层价电子跃迁的结,33,其跃迁类型有*、n*、*和n *四种，其相对能量,大小次序为：,* n* * n *,有机物最有用的吸收光谱是基于,n *和*跃迁而产生的。,其跃迁类型有*、n*、*和n *四,34,跃迁,所需能量最大，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谱出现在远紫外区(吸收波长200nm。这类跃迁在跃迁选律上属于禁阻跃迁，摩尔吸光系数一般为10100Lmol1 cm1，吸收谱带强度较弱。分子中孤对电子和键同时存在时发生n,跃迁。丙酮n,跃迁的max为275nm max为22 Lmol1 cm 1（溶剂环己烷)。, n跃迁需能量最低，吸收波长200nm。这类跃迁,38,（1）生色团（发色团）：,把含键的结构单元称为,生色团,。,有机化合物中具有n电子和电子的基团产生n*跃迁和*跃迁，跃迁E较低,例： CC；CO；CN；NN,（1）生色团（发色团）：,39,2.常用术语,1、生色团与助色团,生色团（chromophore)：,在紫外和可见光区产生吸收带的基团称为生色团。因为只有由,和,n,跃迁才能产生紫外可见吸收，而这两种跃迁均要求有机物分子中含有不饱和基团，所以这类含有,键的不饱和基团称为生色团。简单的生色团由双键或叁键体系组成，如乙烯基、羰基、亚硝基、偶氮基NN、乙炔基、腈基C,N,等。,2.常用术语1、生色团与助色团生色团（chromophore,40,助色团（auxochrome)：,有一些含有,n,电子的基团(如OH、OR、NH、NHR、X等)，它们本身没有生色功能(不能吸收,200nm的光)，但当它们与生色团相连时，就会发生,n,共轭作用，增强生色团的生色能力(吸收波长向长波方向移动，且吸收强度增加)，这样的基团称为,助色团,。,助色团（auxochrome)：,41,如苯环的一个氢原子被一些基团取代后，苯环在254nm处的吸收带的最大吸收位置和强度就会改变。,如苯环的一个氢原子被一些基团取代后，苯环在254nm处,42,化合物,取代基,苯,254,300,氯苯,264,320,溴苯,262,325,苯酚,273,1780,苯甲醚,272,2240,化合物取代基苯254300氯苯264320溴苯262325苯,43,（2）红移和蓝移：,由于化合物结构变化（共轭、引入助色团取代基）或采用不同溶剂后吸收峰位置向长波方向的移动，叫,红移,（长移）,吸收峰位置向短波方向移动，叫,蓝移,（紫移，短移）,（2）红移和蓝移： 由于化合物结构变化（共轭、引入助,44,3.影响紫外-可见吸收光谱的因素,物质的吸收光谱与测定条件有密切的关系。测定条件（共轭效应、溶剂极性、pH等）不同，吸收光谱的形状、吸收峰的位置、吸收强度等都可能发生变化。,3.影响紫外-可见吸收光谱的因素 物质的吸,45,（1）共轭效应,当一个分子中含有两个或两个以上的生色团时，按相互间的位置可以分为共轭和非共轭两种情况：非共轭时，各个生色团各自独立吸收，吸收带由各生色团的吸收带叠加而成；,（1）共轭效应当一个分子中含有两个或两个以上的生色团时，按,46,共轭后，,电子运动范围大，*轨道能量降低， *跃迁能级差减小，,吸收光谱红移，,（摩尔吸光系数）,值增大。共轭不饱和键数目越多，红移越显著。下表列出了一些有关共轭结构的化合物,共轭后， 电子运动范围大，*轨道能量降低， ,47,化合物,共轭双键数,1,195,5000,2,200,10000,2,217,21000,3,254,25000,3,258,35000,化合物共轭双键数1195500022001000022172,48,（2）溶剂效应,溶剂不同，同一种物质得到的光谱可能不一样，这种现象称为溶剂效应。,随着极性增加，,*,跃迁的吸收波长变,大,，,n*,跃迁,的吸收波长变,小。,见P10表1-7,（2）溶剂效应溶剂不同，同一种物质得到的光谱可能不一样，这种,49,紫外可见分光光度法-课件,50,*,n,*,n,E,n *,E,*,E,n *,E,*,无溶剂化作用,有溶剂化作用,蓝移:,E,n *,E,n *,红移:,E,*, ,E,*,E,n *,E,*,E,n *,E,*,*n*n E n * E* E,51,(3.)溶液的PH,E,2,B,Ph-OH,Ph-O,-,210(6200),235(9400),270(1450),287(2600),Ph-NH,2,Ph-NH,3,+,230(8600),203(7500),280(1430),254(169),(3.)溶液的PHE2BPh-OH210(6200)270(,52,4、常见有机化合物的紫外-可见吸收 光谱,（1）饱和烃及其取代衍生物,烷烃,CC，CH 只产生,*,跃迁，,max,150 nm，在近紫外区无吸收。因而饱和烷烃可用作紫外吸收测定的溶剂。,如,，,CH,4,max,=125 nm；,CH,3,CH,3,max,=135 nm,4、常见有机化合物的紫外-可见吸收 光谱（1）饱和烃及其取代,53,饱和烃上H被杂原子取代,*,红移，并产生n,*,跃迁。,n,*,仍在远紫外区；,某些n,*,可以在近紫外区产生吸收。,CH,4,: ,*,124 nm ，,CH,3,I: n,*,259,nm,饱和烃上H被杂原子取代*红移，并产生n* 跃迁。,54,部分含杂原子的饱和化合物n* 吸收,化合物 max max 溶剂,甲醇 177 200 己烷,1-己硫醇 224 126 环己烷,三甲基胺 199 395 己烷,氯代甲烷 173 200 己烷,溴代甲烷 208 300 己烷,部分含杂原子的饱和化合物n* 吸收化合物,55,（2）不饱和烃及共轭烯烃,、：* 跃迁、* 跃迁,单个双键，隔离双键：,* 跃迁，吸收峰在远紫外区，,乙烯 175nm，1,5-己二烯 185 nm,烯碳上取代基数目增加，,max红移。,（2）不饱和烃及共轭烯烃,56,共轭双键：,* 跃迁红移，增色，,共轭双键中* 跃迁所产生的吸收带称为K带,，其特点是强度大（104），max 217nm ，K带的max、max与共轭体系的数目、位置、取代基的种类有关。,双键与带n电子的杂原子相连：,由于n 共轭，* 跃迁能量减小，波长红移。,共轭双键： * 跃迁红移，增色，双键与带n电子的杂原子,57,（3）芳香族化合物,苯：,具有环状共轭体系，,由,*,产生三个吸收带：,E,1,184 nm 4.710,4,E,2,203 nm 7.910,3,B,255 - 230 nm,B带是由于,*,跃迁和苯,环的振动重叠引起，也称为,精细结构吸收带。,B带是芳香族化合物的重要特征吸收带。,（3）芳香族化合物 苯：具有环状共轭体系，,58,（4）羰基化合物,n,*,、n,*,、,*,其中n,*,、,*,跃迁的,max,200nm，,n,*,跃迁,max,270 - 300nm （100） ，是羰基化合物（双键上有杂原子）的特征吸收带，称为,R带,。,（4）羰基化合物n*、n*、*,59,几种特征吸收带,K吸收带,、,共轭双键中* 跃迁所产生的吸收带称为K带，其特点是强度大（10,4,），,max,在217-280nm范围，共轭体系数目越多，深色移动显著。,E1、 E2带,、,具有环状共轭体系，由*产 生的吸收带。强吸收带。苯的,E1,max,185nm。,E2,max,204nm 。一般在 210nm左右。,几种特征吸收带,60,B带,、,具有环状共轭体系是由于*跃迁和苯环的振动重叠引起，也称为精细结构吸收带。B带是芳香族化合物的重要特征吸收带。较弱吸收,（200）,，,max,230-270 nm 。,R带,、是由于,n,*,跃迁产生的,max,270 - 300nm ，,弱吸收,（100） ，是羰基化合物（双键上有杂原子）的特征吸收带，称为R带。,B带、具有环状共轭体系是由于*跃迁和苯环的振动重叠引起,61,1. 电荷迁移跃迁,：,与有机物类似，电子从给予体向与接受体相联系的轨道上跃迁，发生在近紫外线区与可见光区之间。,hv,hv,电子接受体,电子给予体,M,n+_,L,b-,M,(n-1)+_,L,(b-1)-,Cl,-,_,(H,2,O),n,Cl,_,(H,2,O),n,-,hv,Fe,3+,_,OH,-,hv,Fe,3+,_,CNS,-,2+,Fe,2+,_,OH,Fe,2+,_,CNS,2+,max,10,4,，是强吸收带,二、无机化合物的紫外-可见吸收光谱,1. 电荷迁移跃迁 ：与有机物类似，电子从给予体向与接受体,62,2.配位场跃迁,f电子跃迁吸收光谱,镧系和锕系元素的离子对紫外和可见光的吸收是基于内层f电子的跃迁而产生的。其紫外可见光谱为一些狭长的特征吸收峰，这些峰几乎不受金属离子的配位环境的影响。,2.配位场跃迁,63,2. 配位体场跃迁,A.,f,f,跃迁,镧系- 4,f,锕系- 5,f,由于,f,轨道被具有高量子数的外层轨道所屏蔽，受外界影响较小，并且不易受外层电子有关的键合性质的影响。,max,100，是弱吸收带,因此，呈现窄带吸收,2. 配位体场跃迁A. f f 跃迁镧系- 4f,64,d电子跃迁吸收光谱,过渡金属的电子跃迁类型为d电子在不同d轨道间的跃迁，吸收紫外或可见光谱。这些峰强烈受配位环境的影响。,例如 cu,2+,以水为配位体，吸收峰在794nm处，而以氨为配位体，吸收峰在663nm处。此类光谱吸收强度弱，较少用于定量分析。,d电子跃迁吸收光谱,65,B.,d,d,跃迁,B. d d 跃迁,66,练习题,1光量子的能量正比于辐射的：,A：频率B：波长.C：波数.,D：传播速度E周期,2.电子能级间隔越小，跃迁时吸收光子的,A：能量越大B：波长越长.C：波数越大 D：频率越高,E：以上A、B、C、D、都对,练习题,67,3同一电子能级，振动态变化时所产生的光谱波长范围是：,A：可见光区B：紫外光区C：红外光区. D：X射线光区E：微波区,4所谓真空紫外区，其波长范围是：,A：200400nm . B：400800nm,C：10200nm D：103nm,3同一电子能级，振动态变化时所产生的光谱波长范围是：,68,5下面五个电磁辐射区域：,A：X射线区B：红外区C：无线电波,D：可见光区E：紫外光区,请指出（1）能量最大者（2）波长最短者,（3）波数最小者（4）频率最小者,6以下五种类型的电子能级跃迁，需要能量,最大的是：,5下面五个电磁辐射区域：6以下五种类型的电子能级跃迁，需,69,第三节 紫外-可见分光光度计的结构与原理,一、主要部件,第三节 紫外-可见分光光度计的结构与原理一、主要部件,70,一、主要组成元件,光源,单色器,样品室,检测器,显示,一、主要组成元件光源单色器样品室检测器显示,71,1、光源,在整个紫外光区或可见光谱区可以发射连续光谱，具有足够的辐射强度、较好的稳定性、较长的使用寿命。,可见光区：钨灯作为光源，其辐射波长范围在3202500nm。,紫外区：氢、氘灯。发射185400 nm的连续光谱。,1、光源 可见光区：钨灯作为光源，其辐射波长范围在3202,72,2、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波长单色光的光学系统。,棱镜:,玻璃3503200nm, 石英185400nm,光栅:,波长范围宽,色散均匀,分辨率高, 使用方便,2、单色器 棱镜:玻璃3503200nm, 石英185,73,3.,吸收池,：,(比色皿)用于盛待测及参比溶液。,可见光区：光学玻璃池，有0.5cm 1.0cm 2.0cm 3.0cm等规格。,紫外区：石英池,4,.检测器,：,利用光电效应，将光能转换成电流信号。,光电池，光电管，光电倍增管,5.,指示器,：,低档仪器：刻度显示,中高档仪器：数字显示，自动扫描记录,3.吸收池：(比色皿)用于盛待测及参比溶液。,74,返回,氙灯,氢灯,钨灯,返回氙灯氢灯钨灯,75,棱镜：,依据不同波长光通过棱镜时折射率不同,单色器,入射狭缝,准直透镜,棱镜,聚焦透镜,出射狭缝,白光,红,紫,1,2,800,600,500,400,棱镜：依据不同波长光通过棱镜时折射率不同单色器入射狭缝准直透,76,光栅：,在镀铝的玻璃表面刻有数量很大的等宽度等间距条痕(600、1200、2400条/mm )。,M,1,M,2,出射狭缝,光屏,透镜,平面透射光栅,光栅衍射示意图,原理,：,利用光通过光栅时发生衍射和干涉现象而分光.,返回,光栅：在镀铝的玻璃表面刻有数量很大的等宽度等间距条痕(6,77,吸收池,吸收池,78,光电管(Phototube),h,（片）,红敏管 625-1000 nm,蓝敏管 200-625 nm,光电管(Phototube)h（片）红敏管 625-10,79,数据处理,数据处理,80,二、分光光度计的类型,二、分光光度计的类型,81,紫外可见分光光度法-课件,82,第四节 紫外-可见吸收光谱的应用,紫外-可见吸收光谱除主要可用于物质的定量分析外，还可以用于物质的定性分析、纯度鉴定、结构分析。,一.定性分析,1、未知化合物的定性鉴定,每一种化合物都有自己的特征光谱。测出未知物的吸收光谱，原则上可以对该未知物作出定性鉴定，但对复杂化合物的定性分析有一定的困难。,在相同的实验条件（仪器条件、溶剂）下，将未知物的紫外光谱与标准物质的紫外光谱进行比较，若两者谱图相同，可认为含有相同的生色团，但不一定是相同的物质。,第四节 紫外-可见吸收光谱的应用 紫外-可见吸收光谱除主,83,2.纯度的鉴定,用紫外吸收光谱确定试样的纯度是比较方便的。,如苯256nm处 有B带，而甲醇 乙醇无吸收带，可鉴定其纯度。,3.结构分析,紫外-可见吸收光谱一般不用于化合物的结构分析，但利用紫外吸收光谱鉴定化合物中的共轭结构和芳环结构还是有一定价值。,例如，某化合物在近紫外区内无吸收，说明该物质无共轭结构和芳香结构。,2.纯度的鉴定3.结构分析,84,二、定量分析,1.单组分的定量分析,（1）吸光系数法（绝对法）,【例1-4】P17,（2）标准对照法,As=kbCs,Ax=kbCs,C,s,=AsCx/Ax,二、定量分析1.单组分的定量分析,85,(3)标准曲线法,配制一系列浓度不同的标准溶液，分别测定其吸光度，用吸光度对浓度作图。,再测定未知液的吸,光度,A,x，从工作曲,线上查得其浓度。,c,A,A,x,c,x,(3)标准曲线法cAAxcx,86,2、多组分的定量分析,a,不重叠,b,重叠,2、多组分的定量分析a 不重叠b 重叠,87,紫外可见分光光度法-课件,88,第五节 实验技术,一 样品的制备,二仪器测量条件的选择,、吸光度测条,1.选择适当的入射波长,一般应该选择,max,为入射光波长。但如果,max,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的入射光波长。,第五节 实验技术一 样品的制备,89,2、吸光度范围的选择,仪器光源不稳定、实验条件的偶然变动、读数精度变动等都会带来测量误差。,光度分析误差,化学因素,仪器因素,浓度测量的相对误差与,T,(或,A,)的关系：,仪器读数误差,对于给定的仪器，读数误差,T为一常数,2、吸光度范围的选择 仪器光源不稳定、实验条件的偶然变动,90,10,8,6,4,2,0,20,40,60,80,0.7,0.4,0.2,0.1,A,T,/,%,E,r,(36.8),0.434,实际工作中，应控制T在,1565, A在,0.20.8,之间(调,c, b,),因此，在不同的吸光度范围内仪器读数对测定带来不同程度的误差，根据计算结果作图,1086420204060800.70.40.20.1AT/,91,3、仪器狭逢宽度的选择,狭逢宽度过大，入射光的单色性降低狭逢宽度过小，光强变弱。在不引起,吸光度减小的情况下，尽量选取最大的,狭逢宽度。,3、仪器狭逢宽度的选择,92,三、 显色反应及显色条件的选择,可见光区的吸光光度分析，首先要利用显色反应将待测组分转变为有色物质，然后进行测定,。,显色剂：,将待测组分转变为有色物质的化学试剂,M + R MR,被测组分,有色,物质,显色剂,三、 显色反应及显色条件的选择 可见光区的吸光,93,1.灵敏度高，,大。,2.选择性好，干扰少。,3.显色后的物质组成恒定，化学性质稳定。,4.有色物质与显色剂颜色差别大。显色剂在测定波长处无明显吸收,max, 60 nm;,M + R MR,对显色反应的要求,1.灵敏度高，大。M + R,94,影响因素,显色条件的选择,M + R MR,OH,-,M（OH）,n,H,+,H,n,R,显色剂用量,酸度,温度,显色时间,溶剂,溶液中共存离子,影响因素显色条件的选择M +,95,1. 显色剂用量,为使显色反应完全，需加入过量的显色剂，但有时显色剂太多，引起副反应，用量通过实验选择。,固定,c,(M)、pH，改变,c,（R）：,c,(R),c,(R),c,(R),Mo(SCN),3,2+,浅红,Mo(SCN),5,橙红,Mo(SCN),6,-,浅红,Fe(SCN),n,3-,n,1. 显色剂用量 为使显色反应完全，需加入过量的显色剂,96,2.显色反应酸度,pH,酸度对显色反应有影响，要控制合适的酸度，通过实验确定。,固定,c,(M)、,c,(R)，改变pH,2.显色反应酸度pH酸度对显色反应有影响，要控制合适的酸度，,97,25,50,t,/min,A,3. 显色温度及显色时间,显色反应要在合适的温度下进行；有的显色反应瞬间完成，有的需要放置一定时间。有的放置时间太长不稳定，通过实验选择。,固定,c,(M)、,c,(R) 、 pH，改变温度和时间,2550t /minA3. 显色温度及显色时间,98,四、参比溶液的选择,吸光度的测量：,将被测溶液盛放在吸收池中，放入分光光度计光路中。,如图所示：,MR吸收,试样中其他成分吸收,溶剂和试剂吸收,吸收池对光的反射和吸收,A=lg(I,0,/I,t,),四、参比溶液的选择 吸光度的测量：将被测,99,目的是为了消除由于比色皿、溶剂及试剂对入射光的反射和吸收等带来的误差。,A （样品） = A （MR） + A （干扰）+ A （吸收池）,A （参比） = A （干扰）+ A （池）=0,为了使吸光度真正反映待测组分的浓度，需扣除非待测组分的影响使用参比溶液,参比溶液,：将不含待测离子的溶液或试剂加入一比色皿中，试液放入另一比色皿中，再调节仪器，使不含待测离子溶液处于T=100%（A=0）处，此种溶液为参比溶液。,A （样品）- A （参比）=,A （MR）= kbc,目的是为了消除由于比色皿、溶剂及试剂对入射光的反,100,参比溶液的选择,（1）如果仅待测物与显色剂的反应产物有吸收，可用,纯溶剂（或蒸馏水）,作参比溶液,（2）如果显色剂或其他试剂略有吸收，应用,空白溶液,（包括显色剂或其它试剂不加待测试样溶液）作为参比溶液。,（3）如试样中其它组分有吸收，但不与显色剂反应，则当显色剂无吸收时，可用,试样溶液,作为参比溶液；当显色剂略有吸收时，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，以此溶液作参比溶液。,参比溶液的选择（1）如果仅待测物与显色剂的反应产物有吸收，可,101,五、干扰及消除方法,共存离子有色或显色剂反应生成有色物质干扰测定，需设法消除或提前分离之。,消除方法有,：,1、控制酸度,2、选择适当的掩蔽剂,选择掩蔽剂的原则是：掩蔽剂不与待测组分反应；掩蔽剂本身及掩蔽剂与干扰组分的反应产物不干扰待测组分的测定。,五、干扰及消除方法 共存离子有色或,102,例：测定Ti4，加入H3PO4掩蔽剂使Fe3+(黄色)成为Fe(PO)23-(无色)，消除Fe3+的干扰。,采用适当的分离方法预先除去干扰物质。,例：测定Ti4，加入H3PO4掩蔽剂使Fe3+(黄色)成,103,3.利用惰性配合物,4.选择适宜的波长,避开干扰物的最大吸收，配制适当的参比液，消除干扰组分的影响。,5.,分离干扰离子,采用适当的分离方法预先除去干扰物质。,3.利用惰性配合物,104,可见分光光度法思考题,1朗伯-比耳定律的物理意义是什么？写出其数学表达式。,2,摩尔吸光系数,的物理意义是什么？其大小与哪些因素有关？,在分析化学中有何意义？,3什么是吸收曲线？什么是标准曲线？它们有何实际意义？,4,显色反应如何选择？,5,吸光度测量条件如何选择？,6,光度分析法中，参比溶液应如何选择？,7,示差光度法的测定原理是什么？如何用示差光度法进行定量分析？,答案,可见分光光度法思考题1朗伯-比耳定律的物理意义是什么？写出,105,1.答：当一束平行的单色光通过液层厚度为,b,的有色溶液时，溶液的吸光度,A,与液层的厚度,b,和溶液的浓度,c,成正比。即,A,= lg(,I,0,/ I,) =,bc,2.答：,摩尔吸光系数,在数值上等于1molL,-1,吸光物质在1cm光程中的吸光度。它是吸光物质在特定波长下的一个特征常数。其单位为L mol,-1,cm,-1,。由于,值与入射光波长有关，故表示,时，应注明所用入射光波长。在分析化学中，,值的大小反应了：（1）吸光物质对某一特定波长光吸光能力大小的量度。,值越大，该吸光物质的吸光能力越强。（2）衡量光度分析方法灵敏度的重要指标，,值越大，方法的灵敏度越高。,1.答：当一束平行的单色光通过液层厚度为b的有色溶液时，溶液,106,3.答：以入射光波长作横坐标，用分光光度计测量每一波长下物质对光的吸光度作纵坐标所绘制的曲线，称为吸收曲线。其作用是：选择入射光波长，在此波长下测量吸光度，则分析的灵敏度最高。因此，吸收曲线是吸光光度法中选择测定波长的重要依据。,在某特定波长下，用分光光度计测量一系列不同浓度的标准溶液的吸光度，然后以浓度为横坐标，对应的吸光度值为纵坐标所绘制的曲线，称为标准曲线（亦称工作曲线）。它是作为待测物质定量分析的依据。如果在相同条件下测得待测试液的吸光度值，从标准曲线上就可查得待测试液的浓度，这就是标准曲线法。,3.答：以入射光波长作横坐标，用分光光度计测量每一波长下物质,107,4.答：显色反应的选择原则是：,（,1,）选择生成的有色物质（,MR,）的,较大的,显色反应；（,2,）显色剂（,R,）在测定波长处无吸收,，即,尽可能小；（3）反应生成的有色物质（MR）的组成要恒定，化学性质稳定。,5.答：吸光度测量条件包括三个主要方面：,（,1,）入射光波长的选择：,入射光的波长应根据吸收曲线选择,max,为宜。因在此波长处,值最大，使测定具有较高的灵敏度。,（2）参比溶液的,选择：,在吸光度的测量中，由于比色皿的反射以及溶剂、试剂等对光的吸收，使得,4.答：显色反应的选择原则是：（1）选择生成的有色物质（MR,108,测得的吸光度值不能真实地反映待测物质对光的吸收,，也就不能真实地反映待测物质的浓度。为了校正上述影响需要正确选择,参比溶液。通过调节仪器使参比溶液的吸光度为零（,A,= 0）,或透光度T= 100% 。借此消除上述影响。,（,3,）吸光度读数范围的选择,吸光度值太大或太小时，读数波动所引起的吸光度读数误差较大，为了减小读数误差，应使测量的吸光度值控制在,A,= 0.15,1.0,（或透光度,T,在,75%,10%,）范围之内。可以采用以下措施：（,a,）控制溶液的浓度，如改变试样的称量，或改变溶液的稀释度等；（,b,）选择不同厚度的比色皿，以改变光程的长度。,测得的吸光度值不能真实地反映待测物质对光的吸收 ，也就不能真,109,6.答：,参比溶液的,选择原则如下：,（,1,）若仅待测物（,M,）与显色剂（,R,）的反应产物（,MR,）有吸收，可用蒸馏水作,参比溶液。,（2）,若待测物（,M,）无吸收,，而显色剂（,R,）或其它试剂（,R,）有吸收,，则用不加试样的空白溶液作参比溶液。,（,3,）若试样中的其它组分有吸收（待测物,M,之外的组分，如,N,），但不与显色剂反应，当显色剂无吸收时，可用试样溶液作参比溶液；当显色剂有吸收时，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，以此溶液作参比溶液。,总之，选择,参比溶液的,原则是：应使测得的试液的吸光度能真正反映待测物的浓度。,6.答：参比溶液的选择原则如下：,110,7.答：示差光度法是用一个比被测试液浓度,（,c,x,）稍低的标准溶液（,c,s,）作参比溶液与试液进行比较。以,c,s,作参比溶液，调节仪器透光度读数为,100%,（,A,= 0,），测得的吸光度是试液与参比溶液的吸光度差值（称为相对吸光度），即,A,=,b,(,c,x,-,c,s,)=,bc,。由此可知，被测试液与参比溶液的吸光度差值（,A,）与两溶液浓度之差,(,c,),成正比，这就是示差光度法的基本原理。,示差光度法常采用标准曲线法进行定量分析。以上述浓度为,c,s,的标准溶液作参比溶液，测定一系列,c,已知的标准溶液的相对吸光度,A,，绘制,A,c,工作曲线，再测未知液的相对吸光度,A,，由工作曲线查出相应的,c,，经换算,c,x,=,c,s,+,c,，即为所求。,7.答：示差光度法是用一个比被测试液浓度 （cx）稍低的标准,111,