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第二章 紫外可见分光光度法

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05仪器分析(高职)黄一石主编 第二章 紫外-可见分光光度法

05仪器分析(高职)黄一石主编 第二章 紫外-可见分光光度法

选择性好; 灵敏度高：误差较小： 精密度和准确度较高;
测试溶液的浓度下限可达到10-5-10-6mol·L-1 ；相对 误差为2%~5%，某些精密分光光度计可 达1%~2%; 用途广泛，能检测多种物质等。
2 基本原理
物质的颜色与光有密切关系，例如蓝色硫酸铜 溶液放在钠光灯(黄光)下就呈黑色；如果将它放在暗处， 则什么颜光谱峰谷波长
选择要进行峰谷检测的图谱，单击
工具栏菜单上的按钮，弹出峰
谷检测精度设置窗口，如图4-1-16下图所示，输入检测精度（峰谷差值满足
条件），设置完毕，按确定按钮。系统将峰谷值标注在测量图谱上，并且用
列表的形式（峰谷检测数据）将峰谷值显示出来，并且峰谷检测精度将在表
4
2
5
1 3
1.入射狭缝 2.准直透镜 3.棱镜 4.聚焦棱镜 5.出射狭缝
紫外-可见分光光度计的基本构造
3.吸收池
用于盛装试液的装置。吸收材料必须能够透过所测 光谱范围的光。一般可见光区使用玻璃吸收池，紫外光 区使用石英吸收池。 规格有0.5、1.0、2.0、5.0cm 等。
在高精度的分析测定中（紫外区尤其重要）吸收池 要挑选配对，因为吸收池材料的本身吸光特性以及吸收 池的光程长度的精度等对分析结果都有影响。
• 单光束分光光度计 • 双光束分光光度计 • 双波长分光光度计
紫外可见分光光度计类型及特点
（１）单光束分光光度计 经单色器分光后的一束平行光，轮流通过参比溶液和样品溶
液，以进行吸光度的测定。 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有很高的稳定性。
适用范围 定量分析
特别适合必须在较宽 波长范围内获得复杂 吸收光谱曲线的分析
紫外-可见分光光度法 (2)全

紫外-可见分光光度法 (2)全

第二章 紫外-可见分光光度法 (Ultraviolet and Visible Spectrophotometry, UV-Vis)
2.1 紫外-可见吸收光谱 2.2 紫外-可见光度计仪器组成 2.3 吸收光谱的测量-----Lambert-Beer 定律(新增) 2.4 分析条件选择(新增) 2.5 UV-Vis分光光度法的应用
的或者说将产生非连续谱。因此，分子的能量变化E为各种形式能量变
化的总和：
ΔΕ ΔΕe ΔΕv ΔΕr
其中Ee最大：1-20 eV; Ev次之：0.05-1 eV; Er最小：0.05 eV
可见，电子能级间隔比振动能级和转动能级间隔大1~2个数量级， 在发生电子能级跃迁时，伴有振-转能级的跃迁，形成所谓的带状光谱。
用于盛放样品。可用石英或玻璃两种材料制作，前者适于紫外区和 可见光区；后者只适于可见光区。有些透明有机玻璃亦可用作吸收池。
四、检测器：硒光电池、PMT、PDA
二、紫外可见光度计仪器 分光光度计分为单波
长和双波长仪器。
1. 单波长分光光度计 (a) 单光束 (b) 双光束（空间分隔） (c) 双光束（时间分隔）
如CH2=CH2的-*跃迁，max=165~200nm；而1,3-丁二烯， max=217nm 2）异构现象：使异构物光谱出现差异。
如 CH3CHO 含 水 化 合 物 有 两 种 可 能 的 结 构 ： CH3CHO-H2O 及 CH3CH(OH)2; 已烷中，max=290nm，表明有醛基存在，结构为前
不同物质结构不同或者说 其分子能级的能量(各种能级 能量总和)或能量间隔各异， 因此不同物质将选择性地吸收 不同波长或能量的外来辐射， 这是UV-Vis定性分析的基础。
定性分析具体做法是让不 同波长的光通过待测物，经待 测物吸收后，测量其对不同波 长 光 的 吸 收 程 度 ( 吸 光 度 A) ， 以吸光度A为纵坐标，辐射波 长为横坐标作图，得到该物质 的吸收光谱或吸收曲线，据吸 收曲线的特性(峰强度、位置 及数目等)研究分子结构。
仪器分析2(紫外可见光分光光度)

仪器分析2(紫外可见光分光光度)


白光除了可由所有波长的可见光复 合得到外，还可由适当的两种颜色的 光按一定比例复合得到。能复合成白 光的两种颜色的光叫互补色光。
/nm 400-450 450-480 480-490 490-500 500-560 560-580 580-610 610-650 650-760
颜色 紫 蓝
绿蓝 蓝绿
改变溶剂的极性，会引起吸收带形状
的变化。改变溶剂的极性，还会使吸收带
的最大吸收波长发生变化。下表为溶剂
对一种丙酮紫外吸收光谱的影响。
正己烷 CHCl3 CH3OH H2O
* 230
238
237 243
n * 329
315
309 305
由于溶剂对电子光谱图影响很大， 因此，在吸收光谱图上或数据表中必 须注明所用的溶剂。与已知化合物紫 外光谱作对照时也应注明所用的溶剂 是否相同。在进行紫外光谱法分析时， 必须正确选择溶剂。
电子的跃迁吸收光的波长主要在
真空紫外到可见光区，对应形成的光 谱，称为电子光谱或紫外-可见吸收光 谱。
三．有机化合物的紫外—可见吸收 光谱
（一）、跃迁类型 主要有σ→σ*、n→σ*、n→π* 、 π→π*
n
E*
* n*
* n *
a.σ→σ* 跃迁主要发生在真空紫外区。 b. π→π* 跃迁吸收的波长较长，孤立
ε（480nm）=A/ cb
= -lg0.398/0.150×10-3 ×2.00 =1.33 ×103 ( L ·mol-1 ·cm-1)
由ε=aM , 得: a= ε/M
= ε /251=5.30(L ·g-1 ·cm-1)
三．实际溶液对吸收定律的偏离及原因： （一）偏离：被测物质浓度与吸光
02-紫外可见分光光度法全

02-紫外可见分光光度法全


例：Cd2+浓度为140 umol ·L-1 ，双 硫腙法显色测定波长为520nm，液
层厚度2cm，吸光度为0.22，求 和
透光率T。
解： (1) A = b c
0.22 = 2 140 10-6
= 785.7 L ·mol-1 ·cm-1
(2) A =－lgT = 0.22 lgT = －0.22 T = 10－0.22 = 0.60 = 60%
（ε=200-2000L /（mol*cm ），如苯环。
（4） 210-250 nm有强吸收峰，表明可能含有2个共轭双键 ；在260nm,300 nm,330 nm有强吸收峰，说明是3个或3个以 上双键的共轭体系。
（5)若吸收峰延伸至可见光区，则可能是长链共轭或稠环 化合物
习题P46第21,22题
第三节 紫外可见分光光度法的定量分析 P9
照射分子，由于分子、原子或离子的能级是量子化的，不
连续的，只有光子的能量(h)与被照射物质粒子的基态和
激发态能量之差(E)相等时，才能被吸收。
△ E = h （ h为普朗克常数）
不同物质的基态和激发态的能量差不同，选择吸收光
子的能量也不同，即吸收的波长不同。
2、光的种类 P7
➢具有单一波长的光叫单色光，比如红，蓝光等。 ➢由不同波长的光组成的光叫复色光。比如日光等 ➢如两种适当颜色的单色光按适当的强度比例混合 能得到白光，则这两种颜色的光叫做互补色光。
A = K·b ·c
c：物质的量浓度(mol ·L-1) K:吸光系数。
b：为液层厚度(cm)
应用的条件：
入射光必须是单色光； 吸收发生在稀的均匀的介质中； 吸收过程中，吸收物质互相不发生作用。
3、吸光系数（K）
比色分析和紫外可见分光光度法

比色分析和紫外可见分光光度法

1、紫外可见分光光度法 （1）紫外分光光度法：利用物质分子对紫外光的 选择性吸收，用紫外分光光度计测定物质对紫外光的 吸收程度来进行定型、定量分析的方法。 波长范围：200～400nm。 （2）可见分光光度法：利用物质分子对可见光的 选择性吸收特性，用可见分光光度计测量有色溶液对 可见光的吸收程度以确定组分含量的方法，则称为可 见分光光度法。 波长范围：400～800nm。 紫外分光光度法和可见分光光度的区别在于测定 波长范围不同，通常合称为紫外、可见分光光度法。
a
t
图2-2 溶液对光的作用
（1）透光率T 透过光强度与入射光强度之比，用“T”表示， 即： T=（It / I0）×100% T越大，透光程度越大，对光的吸收就越小； T越小，有色溶液透光程度越小，对光的吸收程度 就越大。 （2）吸光度A 入射光强度I0与透过光强度It之比的对数称为吸 光度，用“A”表示，即： A=lg（I0/ It）=lg（1/T） I0/ It越大，有色溶液透光程度越小，对光吸收 程度越大；反之，I0 / It越小，有色溶液透光程度越 大，对光吸收程度越小。
光谱中400 ~ 800nm 范围内的光作 用于人的眼睛，能引起颜色的感觉，故 称可见光。不同波长的可见光引起不同 的视觉效果，从而产生不同颜色。白光 是由不同颜色的光按一定的强度比例混 合而成的；如果将一束平行的白光通过 棱镜，则白光分解为红、成、黄、绿、 青、蓝、紫七种色光，各种颜色的色光 其波长范围如图表所示。
第三节 朗伯-比耳定律
一、朗伯、比耳定律 1、透光率、吸光度 溶液吸收光的程度与溶液的性质、浓度、入射光 的强度、波长以及溶液液层厚度等因素有关。 一束平行光（单色光）通过溶液（或固体、气体） 时，一部分光被溶液反射，一部分光被溶液吸收，一 部分光透过溶液，如果入射光强度为I0 ，吸收光强度 为Ia，透过光强度为It，反射光强度为Ir，那么， I0=Ia+It+Ir 在进行光度分析时，同一实验的各种溶液均采用 质料、大小、形状都相同的比色皿，故Ir相同，其影 响相互抵消，则： I0=Ia+It
紫外可见分光光度法UltravioletVisible

紫外可见分光光度法UltravioletVisible

A1 = 1bc1 A2 = 2bc2 A = 1bc1+ 2bc2
当物质中只有一种吸光组分，则上式简化 为：

A=bc
（3）定义2：若将I/I0称为透光度（亦称：透 射率），用T表示， T=I/I0 则 A= lgI0/I= - lgT= bc
2. 朗伯-比尔定律成立的条件及其偏离该定律 的因素 （1）成立的条件 (a) 适用于极稀的溶液(一般c<0.01molL-1)。 (b) 电磁波辐射和所讨论的吸光成分之间的 相互作用机制只是光被该成分吸收。 (c) 采用“单色光”。 (d) 吸收成分（分子或离子）的行为相互无 关，且不论其数量和种类如何。
iii) 分子络合物内部电荷转移 例如：在乙醇介质中，将醌与氢醌混 合，就可以得到美丽的醌氢醌暗绿色结晶， 它的吸收峰在可见光区。
特点：电荷转移吸收光谱的最大特点 是：吸收强度大，摩尔吸收系数一般超过 104L/ (mol cm)。
（3）两种吸收谱带的区别 这类光谱一般位于可见光区。 电荷迁移吸收带的谱带较宽，吸收强度 大，最大波长处的摩尔吸收系数max可大于 104 L cm-1mol-1。 与电荷迁移跃迁比较，配位场跃迁吸收 谱带的摩尔吸收系数小，一般max< 102L cm-1mol-1。
吸收峰红移，n→*跃迁所产生的吸收峰蓝移。
（3）除上述六种跃迁可产生紫外-可见吸收 谱带外，还有两种跃迁也可产生紫外-可见吸 收谱带，即电荷转移跃迁和配位场跃迁。
综上所述：发生在电磁光谱的紫外和可 见光区内的，由于电子的跃迁或转移而引起 的吸收光谱共有以上八种价电子跃迁类型。
3. 在有机物的紫外-可见谱解析中吸收带的分类 在有机物的紫外-可见谱解析中，通常将吸 收带分为以下四种类型。
而n→*、n→*和→*三种跃迁需要能
第2章 紫外可见光谱

第2章 紫外可见光谱


3. n→ *跃迁 若形 成不饱和键的原子 含有杂原子（N、 S、P、O），则可 发生n→ * 跃迁
* * n → * → * n→ * →*
反键 反键
能 量
n
未成键 成键 成键
n→ *跃迁所需的能量较→ * 跃迁所需 的能量更小。吸收波长更长，但由于属跃 迁禁阻类型，吸收强度很小。如丙酮除有 → *跃迁外，还有n→ *跃迁，吸收波 长在280nm左右。
部吸收，它就呈现黑色；若反射所有
颜色的光则呈现白色；若透过所以颜 色的光，则为无色。
KMnO4溶液选择 性的吸收了525
nm附近的绿青色
光，而对与绿青
色光互补的400
nm附近的紫色光
几乎不吸收，所
以KMnO4溶液呈
紫红色。
此外，溶液颜色的深浅，决定于溶液
吸收光子的多少，即取决于吸光物质
浓度的高低。如CuSO4溶液的浓度愈高，
发射光谱
hv
无线电波 红外
分子 原子 原子核 分子光谱 原子光谱
紫外可见
紫外可见光谱 红外光谱
核磁共振波谱
核磁共振波谱
3
紫外可见分光光度法（紫外可见
吸收光谱法）是根据溶液中物质的分 子或离子对紫外-可见光谱区的辐射能
的吸收特征和强度对物质进行定性、
定量和结构分析的方法。
该方法具有较高的灵敏度和准确
波长（能量）顺序排列称为电磁波
谱（electromagnetic spectrum）。
15
电磁波谱按能量大小分为若干个区：
无线电波 1～1000 m
微波 10-3～1 m 红外 0.76～1000 m
可见 400～760 nm 紫外 10～400 nm
第二章 紫外-可见分光光度法

第二章 紫外-可见分光光度法

入射光通过溶液时，除一部分被吸光粒子吸收
外，还有部分因散射而损失，使透光度减小，
A实。所以往往发生正偏离。 • 化学因素引起的偏离 吸光物质常因离解、缔合而形成新化合物或 互变异构等化学变化而改变其浓度，导致了偏 离。例如 K2Cr2O7在水溶液中存在下列平衡：
2 2CrO4 Cr2O H 2O + 2 H 2 2 7 稀释或增大pH值 浓缩或减小pH值
如图所示，假设有一束强度为I0的单色平行
光，垂直通过一横面积为s的均匀介质。 当光强度为Ix的单色光通过
吸收层(db)后，光强度减弱
了dIx，则厚度为db的吸收
层对光的吸收率为-dIx/Ix，
另一方面，由于db为无限小，所以截面积上所有 吸光质点所占的面积之和(ds)与横截面积(s)之 比(ds/s)可视为该截面积上光子被吸收的几率， 即：-dIx/Ix=ds/s
降低由于单色光不纯造成负偏的方法： • 选择吸收曲线的max作入射光波长。因为吸收 曲线峰值顶部曲线较平坦，入射光谱带内各波长 的值相近。选择max，偏离光吸收定律较小。 只有当干扰物质存在并对待测物质的max产生
吸收时，才选择没干扰的其它波长作入射光波
长。
• 选择高分辨率仪器，使入射光波长范围尽可
5.传播速度c
c=· 单位：cm/s 二.微粒性 光的微粒性特征为：光由光子组成，而光子 具有能量，其能量与波长之间的关系为： E=h· =hc/ h—普朗克常数 6.626×10-34J· s 由上式可知，不同波长的光具有不同的能量， 波长愈长，光的能量愈低；反之，则愈高。
§2-2 分子光谱概述
若干个振动能级；在同一 电子能级和同一振动能级 中，因转动能量不同而分 为若干个转动能级。 若用E电、E振、E转分别表示三个能级， 则三者的关系为：E电＞E振＞E转。
仪器分析-紫外可见光光谱分析

仪器分析-紫外可见光光谱分析

1,3,5-己三烯
正己烷
258
n=4
1,3,5,7-辛四烯
环己烷
304
不共轭双键不发生红移。
C=O双键同C=C双键的共轭作用使n→*和→*跃迁的吸收峰都发生红移。
3）溶剂效应
01
02
03
04
05
极性溶剂使π-π*跃迁发生红移。
pH值
Note: 测UV-Vis应注明溶剂
pH增大，苯酚π-π*吸收带发生红移。
1
2
特点：灵敏度高，实际工作中常用。
1
常将M与某L（显色剂）生成具有电荷迁移的配合物，然后进行含量测定。
2
－* 跃迁 配体具有双键的金属络合物
3
2.3光的吸收定律
郎伯-比尔（Lambert-Beer ）定律 入射光强度 吸光强度 反光强度 透光强度 ＋ IS 散射光强度 均匀溶液，散射光小，可忽略
由于n—π共轭参与，使分子整体共轭效应增强。
取代基 苯环或烯烃（吸电子基）上的H被各种取代基取代，多发生红移。 空间异构
蓝移（紫移）：使化合物的吸收波长向短波方向移动效应。 影响蓝移因素： 1）溶剂效应 极性溶剂使n-π*跃迁发生蓝移 2）pH值 pH值减小，苯胺的π-π*吸收带蓝移n—π共轭参与少，使分子整体π共轭效应减少。
分子转动－转动能级(rotation)
分子整体能级 E=Ee+Ev+Er
01
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分子从基态能级跃迁到激发态能级
当有一频率v , 如果辐射能量hv恰好等于该分子较高能级与较低能级的能量差时，即有：
激发态
基态
ΔE电=1-20eV ΔE振=0.05-1eV ΔE转 在分子能级跃迁所产生的能量变化，电子跃迁能量变化最大，它对应电磁辐射能量主要在区紫外—可见区。
紫外可见分光光度法课件

紫外可见分光光度法课件

第二章 紫外-可见分光光度法
1
紫外-可见分光光度法
第一节 基本原理
一、紫外-可见吸收光谱（UV-VIS光谱）
• 起源：价电子能级跃迁 由于分子吸收紫外-可见光区的电磁辐射，分
子中价电子（或外层电子）的能级跃迁而产生。 紫外光谱—又称为电子光谱—分子吸收光谱
问题1：为何UV-Vis光谱吸收带都比较宽??
pH值降低（加酸）→ E2、B带蓝移，ε减
pH值增大（加碱）→E2、B带红移，ε增大
6
第二节 紫外可见分光光度计
• 仪器校正
1、波长校正
• 苯的吸收峰校正波长（紫外光区）。在25ml容量瓶内，滴入一滴苯(A.R.)， 用无水乙醇稀释至刻度，摇匀后，以无水乙醇为空白，在200～280nm间用 lcm石英池测定吸收度。 如下： 229.2 233.5 238.9 243.2 248.5 254.5 260.6 268.4
图8-4 (+)和(-)丁醇-2的ORD谱线
2）发色团(如羰基) R带：270 nm 。ORD曲线在此处越过零点，进入另一个相
区。形成的一个峰和一个谷组成的ORD谱线—Cotton效应谱线 正的Cotton效应：当波长由长波一端向短波一端移动时， ORD谱线由峰向谷变化 负的Cotton效应： ORD谱线由谷向峰变化 ORD谱线与零线相交点的波长称为λK
2.3.1 蛋白质的圆二色性
在蛋白质或多肽中，主要的光活性基团是肽链骨架中的肽键， 芳香氨基酸残基及二硫桥键。当平面圆偏振光通过这些光活性的 生色基团时，光活性中心对平面圆偏振光中的左、右圆偏振光的 吸收不相同，产生吸收差值。由于这种吸收差的存在， 造成了偏 振光矢量的振幅差，圆偏振光变成了椭圆偏振光，这就是蛋白质 的圆二色性。
第二章 紫外-可见分光光度法-答案

第二章 紫外-可见分光光度法-答案

第二章 紫外－可见分光光度法一、选择题1 物质的紫外 – 可见吸收光谱的产生是由于 ( B )A. 原子核内层电子的跃迁B. 原子核外层电子的跃迁C. 分子的振动D. 分子的转动2 紫外–可见吸收光谱主要决定于 ( C )A. 原子核外层电子能级间的跃迁B. 分子的振动、转动能级的跃迁C. 分子的电子结构D. 原子的电子结构3 分子运动包括有电子相对原子核的运动（E 电子）、核间相对位移的振动（E 振动）和转动（E 转动）这三种运动的能量大小顺序为 （ A ）A. E 电子>E 振动>E 转动B. E 电子>E 转动>E 振动C. E 转动>E 电子>E 振动D. E 振动>E 转动>E 电子4 符合朗伯-比尔定律的一有色溶液，当有色物质的浓度增加时，最大吸收波长和吸光度分别是 ( C )A. 增加、不变B. 减少、不变C. 不变、增加D. 不变、减少5 吸光度与透射比的关系是 ( B ) A. T A 1=B. TA 1lg = C. A = lg T D. A T 1lg = 6 一有色溶液符合比尔定律，当浓度为c 时，透射比为T 0，若浓度增大一倍时，透光率的对数为 ( D )A. 2T OB. 021TC. 0lg 21T D. 2lg T 07 相同质量的Fe 3+和Cd 2+ 各用一种显色剂在相同体积溶液中显色，用分光光度法测定，前者用2cm 比色皿，后者用1cm 比色皿，测得的吸光度值相同，则两者配合物的摩尔吸光系数为 ( C )已知：A r(Fe) = 55.85，A r(Cd) =112.4A. Cd Fe 2εε≈B. e d F C 2εε≈C. e d F C 4εε≈D. Cd Fe 4εε≈8 用实验方法测定某金属配合物的摩尔吸收系数ε，测定值的大小决定于 ( C )A. 入射光强度B. 比色皿厚度C. 配合物的稳定性D. 配合物的浓度9 以下说法正确的是 ( A )A. 吸光度A 随浓度增大而增大B. 摩尔吸光系数ε随浓度增大而增大C. 透光率T 随浓度增大而增大D. 透光率T 随比色皿加厚而增大10 下列表述中的错误是 ( A )A. 比色法又称分光光度法B. 透射光与吸收光互为补色光，黄色和蓝色互为补色光C. 公式bc II A ε==0lg 中，ε称为摩尔吸光系数，其数值愈大，反应愈灵敏 D. 吸收峰随浓度增加而增大，但最大吸收波长不变11 吸光光度分析中比较适宜的吸光度范围是 ( C )A. 0.1～0.5B. 0.1～1.2C. 0.2～0.8D. 0.2～1.512 若显色剂无色，而被测溶液中存在其它有色离子干扰，在分光光度法分析中，应采用的参比溶液是 ( D )A. 蒸馏水B. 显色剂C. 试剂空白溶液D. 不加显色剂的被测溶液13 采用差示吸光光度法测定高含量组分时，选用的参比溶液的浓度c s 与待测溶液浓度c x 的关系是 ( D )A. c s =0B. c s = c xC. c s > c xD. c s 稍低于c x14 桑德尔灵敏度S 与摩尔吸光系数ε的关系是 ( A ) A. εMS = B. 610⨯=εM S C. ε610⨯=M S D. M S ε= 15下列因素对朗伯-比尔定律不产生偏差的是 ( A )A. 改变吸收光程长度B. 溶质的离解作用C. 溶液的折射指数增加D. 杂散光进入检测器二、填空题1吸光光度法进行定量分析的依据是__朗伯-比耳定律，用公式表示为___A= εbc，式中各项符号各表示：A为吸光度，b为吸收介质厚度，ε为摩尔吸光系数，c 为吸光物质的浓度。

紫外可见分光光度法


机理：在这一吸收过程中，实际上是发生 了一种电子从体系旳一部分（称为：电子予 以体）转移到体系旳另一部分（称为：电子 接受体）旳过程，因而这么取得旳吸收光谱 称为电荷转移吸收光谱。
类型：
i) 配位体金属旳电荷转移
例：[Fe(SCN)6]3-呈深红色，在490 nm 附近有强吸收，这就是因为该络合物吸收 了某波长旳光，使一种电子从SCN-旳某一 轨道跃迁到Fe3+旳某一轨道上。
2.3 分光光度法旳对比度 1. 对比度旳概念
在光度法中，对比度是指显色剂与金属 离子所形成络合物（MeR）旳最大吸收峰波 长(MeRmax)与显色剂本身(HnR)最大吸收峰波 长(HnRmax)之间旳差值。
对比度以来表达： =MeRmax- HnRmax
一般以为： 40 nm时，显色反应对比度较小；
第二章 紫外-可见分光光度法 (Ultraviolet-Visible Spectrophotometry)
又称: 紫外-可见分子吸收光谱法 （Ultraviolet-Visible Molecular Absorption
Spectrometry）
2.1 紫外－可见分光光度法发展简史 1729年，Bouguer首先发觉溶液对光旳
ii) 金属配位体旳电荷转移 产生这种电荷转移旳必要条件是：
金属离子轻易被氧化（处于低氧化态）； 而配位体轻易被还原，配位体具有空旳反 键轨道，可接受从金属离子转移出来旳电 子。
iii)分子络合物内部电荷转移 例如：在乙醇介质中，将醌与氢醌混
合，就能够得到漂亮旳醌氢醌暗绿色结晶， 它旳吸收峰在可见光区。
❖ 概念：配位体场吸收谱带指旳是过渡金属 水合离子或过渡金属离子与显色剂（一般是 有机化合物）所形成旳络合物在外来辐射作 用下，因为吸收了合适波长旳可见光（有时 是紫外光），从而取得旳相应吸收光谱。

紫外可见分光光度法


波长和颜色的关系
λ（nm） 400-450 450-480 480-490 490-500 500-560 560-580 580-610 610-650 650-760
颜色 紫 蓝 绿蓝 蓝绿 绿 黄绿 黄 橙 红
互补光 黄绿 黄 橙 红 红紫 紫 蓝 绿蓝 蓝绿
二、物质对光的选择性吸收
1、物质对光的吸收的本质
定性分析： 1、与标准品或标准图谱对比，鉴定未知物； 2、鉴别异构体 如：顺反异构、互变异构（如酮-烯醇式） 3、纯度检查
定量分析： 1、单一组分测定 2、多组分同时测定
第二节 紫外可见分光光度计
一、紫外可见分光光度计的构造
光源
单色器 吸收池
检测 系统
信号显 示系统
（一）光源
1、作用：提供符合要求的入射光。
3、分类： （1）可见光光源：
①钨丝灯：是最常见的可见光光源，它可发射波长 为325-2500nm范围的连续光谱，其中最适宜的使 用范围是320-1000nm，除用作可见光源外，还可 用作近红外光源。
②卤钨灯
在钨丝中加入适量的卤化物或卤素，灯泡用石 英制成，具有较长的寿命和高的发光效率。
（2） 紫外光光源： 多为气体放电光源，其中应用最多的是氢灯和
➢ 以光的衍射现象和干涉现象为基础（平面反射光栅和平面 凹面光栅）Βιβλιοθήκη （三）吸收池（又称比色皿）
1、作用：盛装被测溶液和参比溶液。 2、分类： （1）玻璃比色皿：适用于可见光区。（能否用于紫 外光区？） （2）石英比色皿：适用于紫外及可见光区。
3、主要规格： 0.5cm、1.0cm、2.0cm、3.0cm等。
紫外可见分光光度计基本组成
钨灯卤素 灯或氘灯
棱镜或光 栅，玻璃 或石英

第二章 紫外-可见分光光度法在食品检测中的应用

减少误差； 可进行波长扫描，绘制 吸收曲线。
a）接通电源、打开开关，打开 样品室，预热10min b）打开软件
c）选择测试模式，设置波长
d）空白液调零
TU-1901紫外可见分光光度计
e）测试样品
3). 双波长分光光度计： 通过切光器使两束不同波长的光交替通过 吸收池，测得吸光度差ΔA。
a）可测多组份试样、混浊试样； b）不需参比液(消除了由于参比池的不同和制备空 白溶液等产生的误差)； c）通过波长的选择方便地校正背景吸收，消除吸 收光谱重叠的干扰； d）克服了电源不稳而产生的误差，灵敏度高。
例
1.00×10-3mol· L-1 的K2Cr2O7 溶液及 1.00×10-4 mol· L-1 的KMnO4 溶液在 450nm 波长处的吸光度分别为0.200 及0， 而在530nm 波长处的吸光度分别为0.050 及0.420。今测得两者混合溶液在450nm 和530nm 波长处的吸光度为0.380 和0.710。 试计算该混合溶液中K2Cr2O7和KMnO4 浓 度。（吸收池厚度为10.0mm)。
试剂和溶液
乳酸缓冲液（pH=3.0）适用于酸性蛋白酶 磷酸缓冲液的制备（pH=7.5）适用于中性蛋白酶 硼酸缓冲液(pH=10.5) 适用于碱性蛋白酶 0.4mol/L碳酸钠溶液 0.4mol/L的三氯醋酸液 10.00mg/ml酪素溶液 100μ g/ml酪氨酸标准溶液 福林-酚试剂
摩尔吸收系数ε ： 1mol/L浓度的溶液，液层厚度为1cm时的吸 收度。 强吸收：ε ＞104； 中等强度吸收：102 ＜ ε ＜ 104； 弱吸收： ε ＜102； 摩尔吸收系数不能直接测得？
(8)吸光度加和性：
在多组分共存的溶液体系中，体系的总吸 收度等于各组分吸收度之和，在任意波长 下，共存的多组分中各组分遵守朗伯-比尔 定律。这是多组分定量的基础。 A总=A1+A2+……+Ai

紫外可见光分光光度法

紫外-可见分光光度法是在190～800nm波长范围内测定物质的吸光度，用于鉴别、杂质检查和定量测定的方法。

当光穿过被测物质溶液时，物质对光的吸收程度随光的波长不同而变化。

因此，通过测定物质在不同波长处的吸光度，并绘制其吸光度与波长的关系图即得被测物质的吸收光谱。

从吸收光谱中，可以确定最大吸收波长λmax和最小吸收波长λmin。

物质的吸收光谱具有与其结构相关的特征性。

因此，可以通过特定波长范围内样品的光谱与对照光谱或对照品光谱的比较，或通过确定最大吸收波长，或通过测量两个特定波长处的吸收比值而鉴别物质。

用于定量时，在最大吸收波长处测量一定浓度样品溶液的吸光度，并与一定浓度的对照溶液的吸光度进行比较或采用吸收系数法求算出样品溶液的浓度。

2017-第二章 紫外可见分光光度法


• 3.紫外可见分子电子能级的跃迁类型 • （1）非键或成键电子轨道向反键电子轨道跃迁
• σ→σ*跃迁：
• 饱和烷烃的分子吸收光谱
• 远紫外光区，吸收波长λ<200 nm
• 如：甲烷的λmax为125nm
•
乙烷λmax为135nm
• 只能被真空紫外分光光度计检测到，作为溶剂使用。
• n→σ*跃迁： • 含非键电子的饱和烃衍生物(含N、O、S和卤素等杂原子)的
（4）检测器：将光信号转变为电信号的装置
光电池 光电管（红敏和蓝敏） 光电倍增管 二极管阵列检测器
光电倍增管
（5） 信号处理及输出系统
作用 放大信号并以适当方式指示或记录下来。
常用的信号指示装置
直读检流计 电位调节指零装置 数字显示或自动记录装置 计算机处理
2. 紫外可见光谱仪类型
（1） 单光束分光光度计
• 例： C＝C；C＝O；C＝N；—N＝N—
• 生色团的共轭效应: 两个生色团彼此相邻形成了其轭体系，产生新的
吸收带，波长增加，吸收强度增大的现象。
• (2) 助色团 • 本身不能吸收大于200nm的光，当与生色团相
连时能使生色团吸收峰向长波位移并增强其吸收 强度的原子或基团。
➢ 对有机化合物：连有杂原子的饱和基团 ✓ 例：—OH，—OR，—NH—，—NR2—， ✓ —X
（3） 双波长分光光度计
• 双波长分光光度计特点： • • 适于多组份混合物、混浊试样及存在背景干扰或共存组
分吸收试样的分析；
• • 可以消除吸收池参数与位置不同、有污垢及参比液带来
的影响，并减少因光源电压变化产生的影响；
• • 可获取导数光谱，提高光谱分辩率； • • 如果能在两个波长下分别记录吸光度随时间的变化曲线，

第二章 紫外-可见分光光度法


1、光源
作用：供给符合要求的入射光。 （1）可见光光源 常见的可见光光源有：钨丝灯和卤钨灯。 （2）紫外光光源 常见的紫外光光源有：氢灯和氘灯。 •另外，为了使光源发出的光在测量时稳定，光 源的供电一般都要用稳压电源，即加有一个稳 压器。
2、单色器
作用：把光源发出的连续光谱分解成单色光，并 能准确方便地“取出”所需要的某一波长的光， 它是分光光度计的心脏部分。 组成：单色器一般由狭缝、色散元件（棱镜和光 栅）、透镜系统组成。 （1）棱镜单色器 •玻璃棱镜：可吸收紫外光，只能用于可见光区域。 •石英棱镜：用于紫外、可见和近红外三个光区域。 （2）光栅单色器 •可用于紫外、可见及红外光区域，目前生产的紫外可见分光光度计大多采用光栅作为色散元件。
•可见分光光度计：使用波长范围是400～780nm， 只能用于测量有色溶液的吸光度 •紫外-可见分光光度计：使用波长范围是200～ 1000nm，可测量在紫外、可见、近红外有吸收 的物质的吸光度。
四、分光光度计的维护 1、仪器对工作环境的要求
•稳固、温度15～28℃、干燥、无腐蚀性气体、 光线不宜过强
•可见分光光度计：使用波长范围是400～780nm， 只能用于测量有色溶液的吸光度 •紫外-可见分光光度计：使用波长范围是200～ 1000nm，可测量在紫外、可见、近红外有吸收 的物质的吸光度。
2、紫外-可见分光光度计——双光束
•/vlabcq/flash/分光光度计/分光光度 计.html
二、紫外-可见分光光度计的类型及特点 1、按使用的波长范围分
•可见分光光度计：使用波长范围是400～780nm， 只能用于测量有色溶液的吸光度 •紫外-可见分光光度计：使用波长范围是200～ 1000nm，可测量在紫外、可见、近红外有吸收 的物质的吸光度。
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第二章 紫外可见分光光度法
1.紫外可见吸收光谱产生的机理：由能级间的跃迁引起 能级：电子能级、振动能级、转动能级
2. 发色团：能吸收紫外-可见光的基团,有机化合物中具有不饱和键和未成对电子的基团，如 C ＝C ；C ＝O ；C ＝N ；—N ＝N — 等能产生n→ π*跃迁和π→ π*跃迁。

助色团：本身无紫外吸收，但可以使生色团吸收峰加强同时使吸收峰长移的基团，有机物中连有杂原子的饱和基团，如—OH ，—OR ，—NH —，—NR 2，—X
3. 由于化合物结构变化或采用不同溶剂后：
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 n-π*跃迁：溶剂极性↑，λmax ↓蓝移 π-π*跃迁：溶剂极性↑ ，λmax ↑红移
4. 增色效应：吸收强度增强的效应 减色效应：吸收强度减小的效应
5测定条件的选择a.选择适当的入射波长一般应该选择λmax 为入射光波长。

b. 选择合适的参比溶液c. 控制适宜的吸光度（读数范围）
6.实际工作中可以通过调节待测溶液的浓度，选用适当厚度的吸收池使透射比T(吸光度A)落在10%-70%之内
7.可见光区 钨灯或卤钨灯 波长320-1000nm
紫外区:氢灯或氘灯 波长150-400nm 双波长紫外可见分光光
度计不需要参比池
第三章红外光谱法
1.由分子中基团的振动和转动能级跃迁产生振动能级对应红外光谱转动能级对应转动光谱或远红外光谱电子能级对应电子光谱或紫外可见光谱
2.红外吸收光谱产生的条件：辐射应具有能满足物质产生振动跃迁所需的能量；分子振动时必须有瞬时偶极矩的变化瞬间偶极矩变化大，吸收峰强；键两端原子电负性相差越大（极性越大），吸收峰越强；
3. 分子中基团的基本振动形式：伸缩振动和变形振动
4. 振动自由度：线性分子基本振动数：3N-5 非线性分子基本振动数：3N-6
5.基团频率和特征吸收峰：把能代表某基团存在、并有较高强度的吸收谱带称为特征吸收峰，其所在的位置称为特征吸收频率或基团频率
6.基团频率区和指纹区红外光谱图按波数大小可分成4000 cm-1 ~1300 cm-1和1300 cm-1 ~ 600 cm-1两个
7.基团频率区可分为四个区域：（1）4000 ~2500 cm-1 X-H伸缩振动区，X可以是O、C或S等原子（2）2500~2000 为叁键和累积双键区（3）2000~1500 cm-1为双键伸缩振动区（C=O。

C=C 伸缩振动）（4）1500~1300 cm-1为C－H变形振动区如-CH
3 8．指纹区1300~900 cm-1区域是C-O、C-N、C-F、C-P、C-S、P-O、
Si-O等单键的伸缩振动和分子骨架振动均在此区出现900~650 cm-1区域的某些吸收峰可用来确认化合物的顺反构型以及苯环的取代类型。

9．影响峰位变化的因素（1）诱导效应：吸电子基团使吸收峰向高频方向移动（2）共轭效应：键力常数减小，吸收频率降低（3）张力效应（4）氢键效应(分子内氢键；分子间氢键)：对峰位，峰强产生极明显影响，使伸缩振动频率向低波数方向移动
第五章分子发光光谱法
1荧光与磷光的产生过程：分子能级与跃迁电子激发态的多重态（M=2S+1）平行自旋比成对自旋稳定(洪特规则)，三重态
能级比相应单态能级低；大多数有机分子的基态处于单重态
2辐射能量传递过程：荧光发射：电子由第一激发单重态的最低振动能级→基态（多为S1→ S0跃迁），发射波长为λ‘2的荧光；
10-7～10 -9 s 发射荧光的能量比分子吸收的能量小，波长长；λ‘2 > λ2 > λ1 ；磷光发射：电子由第一激发三重态的最低振动能
级→基态（T1 → S0跃迁）；电子由S0进入T1的可能过程：（S0 →
T
禁阻跃迁）S0→激发→振动弛豫→内转移→系间跨越→振动1
弛豫→ T1
3激发光谱与发射光谱的关系a. 发射光谱的形状与激发波长无关b. 镜像规则c. Stokes位移（发射光谱的波长比激发光谱的长，振动弛豫消耗了能量）
4影响荧光强度的因素1.溶剂的影响2.温度的影响（荧光强度对
温度变化敏感，温度增加，外转换去活的几率增加）3溶液pH 4内滤光作用和自吸现象5.溶液荧光的猝灭
5荧光的仪器由四个部分组成：激发光源（氙灯和高压汞灯，激光器）、样品池、单色器（有两个单色器，光源与检测器通常成直角并且选择激发光波长的第一单色器和选择发射光(测量)波长的第二单色器；、检测器（光电倍增管）
6．荧光分析方法的应用. 特点（1）灵敏度高比紫外-可见分光光度法高2～4个数量级（2）选择性强既可依据特征发射光谱，又可根据特征吸收光谱；（3）试样量少缺点：应用范围小。

定量依据：荧光强度I f正比于吸收的光量I a和荧光量子效率ϕ：由朗-比耳定律：I a= I0(1-10-εl c ) 定量方法：标准曲线法比较法
第七章原子吸收光谱法
1．原子吸收光谱基本原理原子的能级与跃迁基态到第一激发态，吸收一定频率的辐射能量产生共振吸收线（简称共振线）吸收光谱
2．原子吸收法的特点：(1) 检出限低(2) 准确度高(3) 选择性高，一般情况下共存元素不干扰(4) 应用广，可测定70多个元素（各种样品中）；局限性：难熔元素、非金属元素测定困难、多元素同时测定困难
3．a.各种元素的基态→第一激发态此时最易发生，吸收最强，最灵敏线。

特征谱线。

b.原子蒸气对特征谱线的吸收可以进行定
量分析
4.原子吸收光谱法是基于蒸气中被测元素基态原子对其原子共振辐射的吸收强度来测定样品中被测元素含量的一种方法
5.吸收峰变宽原因：1）多普勒变宽（热变宽）ΔV D被测元素原子量越小、温度越高、谱线的波长越长，ΔV D越大（2）压力变宽ΔV L 洛伦兹变宽：待测原子与其他原子碰撞，随压力增加而增大。

共振变宽：同种原子碰撞，浓度高时起作用，一般可忽略。

（3）自吸变宽光源空心阴极灯发射的共振线被灯内同种基态原子所吸收产生自吸现象。

灯电流越大，自吸现象越严重。

6.原子吸收光谱法使用的光源为：空心阴极灯无极放电灯蒸气放电灯三种锐线光源。

空心阴极灯的结构为：阴极内壁用待测元素或含有待测元素的合金制成，阳极为钨棒，装有钛丝或钽片作为吸气剂灯内为惰性气体如氖气和氩气气体的种类、压强、纯度对灯的发射强度影响很大使用时尽量选较低的电流。

7.原子化器原理：将试样中离子转变成基态原子蒸气，并进入辐射光程产生共振吸收的装置中
8.火焰原子化器构成：喷雾器，雾化室，燃烧器
分类：按照燃气与助燃气比例：化学计量焰（乙炔与空气比1：4）富燃火（1:3 有还原性难离解氧化物元素测定）、贫燃火焰（1:6 适于易离解、易电离的元素）特点：简单，火焰稳定，重现性好，精密度高，应用范围广缺点：原子化效率低只能液体进样
9.石墨炉原子化装置：原子化过程分为干燥、灰化、原子化、净
化优点：原子化程度高，试样用量少，可测固体及粘稠试样，灵敏度高，检测极限10-12 g/L。

缺：精密度差测定速度慢，操作不够简便，装置复杂
10.干扰及其消除1.物理干扰（配制与试样溶液组成相似的标准溶液或标准加入法来进行测定）2.电离干扰（采用较低的温度和加入消电离剂）3.化学干扰（a.加入释放剂测钙加锶b.加入保护剂c.提高火焰温度）4.光谱干扰：光谱干扰包括谱线干扰和背景吸收干扰。

11.a.谱线干扰采用适宜的狭缝宽度、降低灯电流或采用其他分析线可消除干扰 b.背景干扰包括有分子吸收、光散射、火焰气体吸收
第十二章色谱法
1.由色谱流曲线可知：a.根据色谱峰的个数，可以判断样品中所
含组分的最少个数b.根据色谱峰的保留值，可以定性分析c.
根据色谱峰的面积或峰高，可以进行定量分析d.色谱峰的保留值及其区域宽度，是评价色谱柱分离效能的依据色谱峰两峰之间的距离，是评价固定相（或流动相）选择是否合适的依据
2. 分配系数K 分配系数是色谱分离的依据。

一定温度下，组分的分配系数K越大，出峰越慢；试样一定时，K主要取决于固定相性质；每个组份在各种固定相上的分配系数K不同；选择适宜的固定相可改善分离效果；试样中的各组分具有不同的
K值是分离的基础；某组分的K = 0时，即不被固定相保留，最先流出。

3.分配比k a.分配系数与分配比都是与组分及固定相的热力学性质有关的常数，随分离柱温度、柱压的改变而变化。

b.分配系数与分配比都是衡量色谱柱对组分保留能力的参数，数值越大，该组分的保留时间越长。

注：1）容量因子越大，保留时间越长
4.塔板理论色谱柱长L，虚拟的塔板间距离H，色谱柱的理论塔板数n则三者的关系为：n = L / H
第十三章气相色谱分析法
1.气相色谱仪常用的载气有：氢气、氮气、氦气五大系统：气路系统、进样系统（六通阀）、分离系统、检测系统、记录系统
2.气固色谱固定相种类：(1)活性炭(2)活性氧化铝(3)硅胶
3.气相色谱检测器：浓度型检测器（热导检测器）、质量型检测器（氢火焰离子化检测器）
4.液相色谱仪三大系统：高压输液泵、进样系统（a.隔膜注射进样器b.高压进样阀，多用六通阀）检测系统（公用的紫外检测器、示差折光检测器、荧光检测器、电导检测器）
参比电极: 具有基本恒定的数值的电极。

常用的参比电极：甘汞电极和银-氯化银电极且后者比前者优越。