1、2022-4-25清华大学化学系11.紫外-可见吸收光谱法概述 2.紫外-可见吸收光谱的理论基础3.影响因素分析4.紫外-可见吸收光谱的定量基础5.紫外-可见分光光度计6.分光光度测定方法7.紫外-可见分光光度分析法的应用2022-4-25清华大学化学系2 紫外紫外-可见吸收光谱法：可见吸收光谱法：是基于分子和晶体内电子跃迁产生的吸收光谱进行分析的一种常用的光谱分析法，属于分子分子光谱光谱范畴。 分子在紫外-可见区的吸收与其电子结构紧密相关，是由电子在能级间的跃迁所产生的。一般分子结构中具有多个电子能级，可以产生多种跃迁过程，形成多个吸收峰。 紫外可见光谱的研究对象大多是具有共轭双键结构的分子
2、；此外，还可以研究无机晶体材料的能带间跃迁过程。 吸收光谱的位置：谱带的跃迁能级能量差所决定； 吸收光谱的强度：分子能级之间的跃迁几率所决定；2022-4-25清华大学化学系31. 物质与光的作用：光子与物质发生相互作用，产生能量的转移。 h = E1 - E02. 作用本质：物质吸收光能后激发电子在不同能级间产生跃迁；不同波长的光，由于能量不同，可以激发的跃迁形式也不同,可以产生不同的光谱分析方法。如UV-Vis，IR等3. 紫外可见光谱区域UV: 200-380 nmVIS: 380-780 nm780nm以上为近红外区；2022-4-25清华大学化学系42022-4-25清华大学化学系5
3、 紫外及可见光与含共轭键结构有机分子的相互作用，可以激发分子轨道上电子的跃迁； 可以激发无机化合物的电子从价带克服能带间隙跃迁到导带； 定性应用：判断是否有共轭键结构，测定无机物的能带间隙宽度； 定量应用：吸收定律（朗伯-比尔定律）2022-4-25清华大学化学系6O=C-C=C生色团相同，生色团相同，分子结构不同，但吸收光谱相同分子结构不同，但吸收光谱相同2022-4-25清华大学化学系7无机化合物无机化合物Bi2WO6光催化剂的例子光催化剂的例子W 3dBi6s2022-4-25清华大学化学系81.仪器设备和操作都比较简单，费用少，分析速度快2.检测灵敏度较高，最低检出限可达10-6g/m
4、l3.有较好的选择性，可在多组分共存的条件下对一种物质进行检测4.精密度和准确度高。5.应用范围广泛如医药、化工、环境、冶金、地质等1.有机物分子结构的鉴定；2.定量分析；3.固体材料的光学特性研究；2022-4-25清华大学化学系9分子结构与吸收光谱分子结构与吸收光谱 1. 分子光谱是带状光谱分子光谱是带状光谱 2. 电子能级和跃迁电子能级和跃迁影响紫外影响紫外-可见吸收光谱的因素可见吸收光谱的因素 1.共轭效应的影响共轭效应的影响 2. 取代基的影响取代基的影响 3. 溶剂的影响溶剂的影响2022-4-25清华大学化学系101.紫外-可见吸收光谱属于分子光谱；2.分子光谱是带状光谱，原子光
5、谱是线状光谱；3.分子对电磁辐射的吸收是分子能量变化的总和（电子跃迁，分子振动，分子转动等）。原子光谱原子光谱线状光谱线状光谱分子光谱分子光谱带状光谱带状光谱精细结构精细结构带状光谱带状光谱2022-4-25清华大学化学系11分子光谱是带状光谱的原因：分子光谱是带状光谱的原因：分子对电磁辐射的吸收是分子能量变化的总和；分子的吸收光谱是由成千上万条彼此靠得很近的谱线所组成。电子跃迁分子振动分子转动（电子跃迁分子振动分子转动（0.25nm）分子平动分子平动分子碰撞变宽分子碰撞变宽会超过转动谱线间的间距；在溶液中，相邻分子间的碰撞导致谱带加宽分子各种能级的细微变化谱带的进一步加宽和汇合；转动和振动的
6、能量很低，容易被包封成带；2022-4-25清华大学化学系12rotvibelEEEE2022-4-25清华大学化学系13电子能级和跃迁电子能级和跃迁与有机物分子紫外-可见吸收光谱有关的电子跃迁是： 形成单键的电子 形成双键的电子 非键的n电子 反键电子， *, * * *n 2022-4-25清华大学化学系14max170 nm，远紫外区或真空紫外区饱和有机化合物的电子跃迁在远紫外区甲烷，max =125 nm n*跃迁跃迁max200 nm，远紫外区。含未共享电子对的取代基都可发生n*跃迁，S，N，O，Cl，Br，I等杂原子的饱和烃衍生物等。小于200nm; 电负性越小，电子越易被激发，波
7、长越长。如：如：甲胺，max =213 nm，碘代烷 260nm2022-4-25清华大学化学系151.一般在紫外区；双键共轭，波长红移，吸收增强；max和 max均增加。单个双键，一般max为150-200 nm2.紫外-可见吸收光谱主要研究共轭双键结构的有机化合物 max=185 nmCH2CH2CH2CHCHCH2CH2CHCHCHCHCH2 max=217 nm max=258 nm2022-4-25清华大学化学系16 如果两个以上的双键被单键隔开，则所呈现的吸收是所有双键吸收的叠加。共轭多烯(H(CH=CH)nH)的*跃迁nmax /nmmax /L/(molcm)118010,00
8、0221721,000326834,000430464,0005334121,0006364138,0002022-4-25清华大学化学系17 一般在近紫外区，有时在可见区，为弱吸收带 *跃迁几率大，是强吸收带； n*跃迁几率小，是弱吸收带，一般max 200K(E2)共轭多烯、共轭多烯、C=CC=O等的吸收等的吸收10,000B芳香环、芳香杂环化合物的芳香环吸收。芳香环、芳香杂环化合物的芳香环吸收。有的具有精细结构有的具有精细结构100n*R含含CO, NO2等等n电子基团的吸收电子基团的吸收104L/molcm 测定灵敏度高 Fe2+：电子给体；：电子给体；水：电子受体水：电子受体NR2：
9、电子给体，：电子给体，苯环：电子受体苯环：电子受体苯环：电子给体，苯环：电子给体，氧：电子受体氧：电子受体2022-4-25清华大学化学系23某些含d电子的过渡金属离子也会产生紫外-可见吸收 。配位体场吸收带在可见区， max 0.1100 L/molcm，吸收很弱。对定量分析用处不大，主要应用于配合物的研究。 镧系及锕系离子 在紫外-可见区；由于f轨道为外层轨道所屏蔽，受溶剂性质或配位体的影响很小，谱带窄 少数无机阴离子少数无机阴离子：也有紫外-可见吸收 如 NO3 (max=313 nm)、CO32(max =217 nm)、NO2(max =360 、280 nm)、N3(max =23
10、0 nm)、CS32(max =500 nm)等2022-4-25清华大学化学系24无机化合物的吸收光谱无机化合物的吸收光谱1. 过渡金属离子：过渡金属离子： dd ，配位体场吸收带可见区， max 0.1-1002. 镧系及锕系离子：镧系及锕系离子： f电子跃迁吸收带紫外-可见区，溶剂影响小，谱带窄3. 金属配合物：金属配合物： d*吸收， =103-1044. 无机阴离子：无机阴离子：NO3-(max=313 nm)；CO32-(max =217 nm)；NO2-(max =360 , 280 nm)；N3-(max =230 nm)；CS32-(max =500 nm)等。2022-4-
11、25清华大学化学系25*n*n *gt2ge*dd*d *金属离子金属离子dd吸收吸收有机化合物有机化合物n*, *吸收吸收金属配合物金属配合物d*吸收吸收配体配体 *吸收吸收2022-4-25清华大学化学系261. 某些无机与有机化合物的吸收某些无机与有机化合物的吸收 2. 无机化合物的吸收光谱无机化合物的吸收光谱 3. 有机化合物的吸收光谱有机化合物的吸收光谱 原理小结原理小结2022-4-25清华大学化学系27 吸收光谱位置；吸收光谱位置； 吸收光谱强度；吸收光谱强度； 电子能级与跃迁；电子能级与跃迁； 生色团生色团 助色团助色团 电荷转移吸收带电荷转移吸收带 共轭效应的影响共轭效应的影
12、响 取代基的影响取代基的影响 溶剂影响溶剂影响 吸收定律； 吸收定律适用条件； 紫外光谱仪结构； 紫外光谱仪种类； 定量分析方法； 差示分光法原理； 导数分光光谱法； 双波长分光光度法2022-4-25清华大学化学系28 Page 136 Q1，Q2，Q82022-4-25清华大学化学系29Thanks!2022-4-25清华大学化学系30朱永法清华大学化学系联系电话：62787601电子邮件：2022-4-25清华大学化学系31影响因素：影响因素：谱带位移，强度变化和精细结构谱带位移，强度变化和精细结构1. 谱带位移谱带位移蓝移（或紫移，blue shift) 吸收峰向短波长移动红移(red
13、 shift) 吸收峰向长波长移动2. 吸收峰强度变化吸收峰强度变化 增色效应(hyperchromic effect) 吸收强度增加 减色效应(hypochromic effect) 吸收强度减小.2022-4-25清华大学化学系32(1) 电子共轭体系增大，max红移，max增大共轭效应的结果是电子离域到多个原子之间，导致*能量降低，同时跃迁几率增大，max增大。 (2)空间阻碍使共轭体系破坏，max蓝移，max减小。CCRR a-及a-位有取代基的二苯乙烯化合物的紫外光谱RRmaxmaxHH29427600HCH327221000CH3CH3243.512300CH3C2H5240120
14、00C2H5C2H5237.5110002022-4-25清华大学化学系33nmaxnmmaxL/(molcm)118010,000221721,000326834,000430464,0005334121,0006364138,000H(CHCH)nH原因？原因？共轭效应使共轭效应使轨道能量降低轨道能量降低2022-4-25清华大学化学系34RRmaxnmmaxL/(molcm)HH29427,600HCH327221,000CH3CH3243.512,300CH3C2H524012,000C2H5C2H5237.511,000CCRR共平面性影响共平面性影响共轭效应共轭效应2022-4-2
15、5清华大学化学系352022-4-25清华大学化学系36 给电子基影响给电子基影响带有未共用电子对的原子的具有电子给出能力的基团， 如NH2, OH等 未共用电子对的流动性很大，能够形成p-共轭，降低能量，max红移。 给电子基的给电子能力顺序为： N(C2H5)2 N(CH3)2 NH2 OH OCH3NHCOCH3 OCOCH3 CH2CH2COOH H2022-4-25清华大学化学系37 吸电子基：易吸引电子而使电子容易流动的基团。 如：NO2, CO, CNH等 吸电子基团，也产生电子的永久性转移，max红移。电子流动性增加，吸收光子的吸收分数增加，吸收强度增加； 吸电子基的作用强度顺
16、序吸电子基的作用强度顺序 N+(CH3)3 NO2 SO3H COH COO COOH COOCH3 Cl Br I给电子基与吸电子基同时存在时，产生分子内电荷转移吸收，max红移，max增加。 2022-4-25清华大学化学系38取代苯maxnmmaxL/(molcm)maxnmmaxL/(molcm)C6H5-H2047,400254204C6H5-CH32077,000261225C6H5-OH2116,2002701,450C6H5-NH22308,6002801,430C6H5-NO2268C6H5-COCH3278.5C6H5-N(CH3)225114,0002982,100p-N
17、O2, OH31413,000p-NO2, NH237316,800分子内分子内电荷转移吸收电荷转移吸收K吸收带吸收带B吸收带吸收带2022-4-25清华大学化学系39溶剂极性增大，*跃迁吸收带红移， 主要是溶剂极性大，分子与溶剂的静电作用强，激发态稳定能量低，产生红移；溶剂极性增大n*跃迁吸收带蓝移。 主要原因是n电子与溶剂形成氢键，降低了n电子的能量；极性溶剂往往使吸收峰的振动精细结构消失2022-4-25清华大学化学系40溶剂极性增大溶剂极性增大*跃迁波长红移跃迁波长红移2022-4-25清华大学化学系41溶剂极性增大溶剂极性增大n*跃迁波长蓝移跃迁波长蓝移水水2022-4-25清华大学
18、化学系42极性溶剂中极性溶剂中振动精细结构消失振动精细结构消失2022-4-25清华大学化学系43 当生色团为质子受体时吸收峰蓝移， 生色团为质子给体时吸收峰红移。NO+_NO该化合物为质子受该化合物为质子受体，其在甲醇中的体，其在甲醇中的吸收波长最短。吸收波长最短。N-(4-羟基羟基-3,5-二苯基二苯基-苯基苯基)-2,4,6-三苯基三苯基-吡啶内铵盐吡啶内铵盐2022-4-25清华大学化学系44溶剂对N-(4-羟基-3,5-二苯基-苯基)-2,4,6-三苯基-吡啶内铵盐吸收峰位的影响溶剂max(nm)溶液颜色CH3OH515红C2H5OH550紫(CH3)2CH(CH2)2OH608蓝C
19、H3COCH3677绿C6H5OCH2CH3785黄低低长长2022-4-25清华大学化学系452022-4-25清华大学化学系461.共轭体系增大，max红移，max增大2.空间位阻增大，max蓝移，max减小。3.含给电子基或吸电子基时，max红移，max增加。 4.分子内电荷转移吸收， max红移，max增加。5.溶剂极性增大，*跃迁吸收带红移， n*跃迁吸收带蓝移。6.极性溶剂使振动精细结构消失7.质子性溶剂极性增大，生色团为质子给体时红移， 质子受体时蓝移8.平面共轭分子高浓度时出现二聚体吸收峰2022-4-25清华大学化学系47 Lambert-Beer定律定律 Lambert-B
20、eer定律定律的成立条件的成立条件 Lambert-Beer定律定律的加和性的加和性 影响影响Lambert-Beer定律定律的因素的因素2022-4-25清华大学化学系48光吸收与吸收层厚度的关系吸收物质浓度一定时，吸光度与吸收层厚度成正比吸光度与溶液浓度的关系吸收层厚度一定时，吸光度与溶液浓度成正比,01bkeII- - bkIIA10/lg - - ,02CkeII- - CkIIA20/lg - - 2022-4-25清华大学化学系49Lambert-Beer定律或Beer定律bcAabcTlgAIIT0 -透光率透光率(transmittance)吸光度吸光度(absorbance)
21、透过光强透过光强入射光强入射光强ac吸光系数，吸光系数，absorptivity or extinction coefficient；L/g cm浓度，浓度，g/L c摩尔吸光系数，摩尔吸光系数，molar absorptivity; L/mol cm摩尔浓度，摩尔浓度，mol/L 2022-4-25清华大学化学系50 B: 跃迁几率，跃迁几率，B1a: 分子截面积分子截面积 (cm2)，一般有机分子平均为，一般有机分子平均为10-15cm2 105 L/mol cmA = 0.0044时，检出下限时，检出下限 C = A/ b = 4.4 x 10-8 MM = 100时，时，C = 4.4
22、 x 10-6 g/ L，ppb量级。量级。摩尔吸光系数：摩尔吸光系数： 定量分析的灵敏度指标，与波长有关定量分析的灵敏度指标，与波长有关 = 8.7 x 1019Ba2022-4-25清华大学化学系511. 均一溶液，稀溶液均一溶液，稀溶液2. 入射光为单色光入射光为单色光3. 溶液界面无反射，光度计内无杂散光溶液界面无反射，光度计内无杂散光4. 溶液为真溶液（无溶质、溶剂及悬浊物引溶液为真溶液（无溶质、溶剂及悬浊物引起的散射）起的散射）5. 吸收过程中，吸收物质的行为互不相关吸收过程中，吸收物质的行为互不相关2022-4-25清华大学化学系52彼此间无相互作用的多组分体系的彼此间无相互作用
23、的多组分体系的总吸光度是各物质吸光度的总和总吸光度是各物质吸光度的总和:nncbcbcbcA.22112022-4-25清华大学化学系531. 高浓度电解质溶液的影响2. 化学因素的影响3. 仪器因素的影响4. 其他影响因素2022-4-25清华大学化学系54浓度的影响浓度的影响浓度高或高浓度电解质溶液时偏离比尔定律a) 分子间的相互作用。高浓度时，质点会互相影响对方的电荷分布，对某一给定波长光的吸收能力改变，从而偏离比尔定律。b) 与折射率有关(诱电场效应)，若溶液浓度改变引起折射率变化很大时，会产生对比尔定律的偏离。2022-4-25清华大学化学系55解离、缔合、生成络合物或溶剂化等会对比
24、尔定律产生偏离。只有在等吸收点(isosbestic point)时才符合比尔定律。例1 重铬酸根的电离平衡372 450,350 )nm(2H2CrO2HCrOOHOCr max2442272 - - - - 例例 2 苯甲酸的电离平衡苯甲酸的电离平衡 C6H5COOH + H2O = C6H5COO- + H3O+ max （nm） 273 268 max (l/mol cm) 970 5602022-4-25清华大学化学系56等吸收点等吸收点化学平衡存在时化学平衡存在时在等吸收点处作工作曲线！在等吸收点处作工作曲线！测定总含量，测定总含量，不受条件变化的影响不受条件变化的影响2022-4
25、-25清华大学化学系57仪器因素的影响仪器因素的影响 非单色光的影响非单色光的影响只有当只有当 1= 2 时，时， 1, 2之间的差别越大偏离线性越明显之间的差别越大偏离线性越明显杂散光的影响杂散光的影响对比尔定律产生负偏离，对比尔定律产生负偏离， 220 nm或在可见区测量，杂散或在可见区测量，杂散光的影响严重光的影响严重狭缝宽度的影响狭缝宽度的影响当狭缝宽度小于半峰宽的当狭缝宽度小于半峰宽的1/10时，偏离比尔定律不严重时，偏离比尔定律不严重2022-4-25清华大学化学系58单色器发出的光并非纯粹的锐线光源，而是有一定宽度。 设分光后含1和2两个波长的光，对应1和2，只有当只有当 1=
26、2 时，时，I01=I02, A= bC, 1, 2之间的差别越大偏离线性越明显之间的差别越大偏离线性越明显)1010lg()lg(1010lg212102010201022011210201bCbCbCbCIIIIAIIIIIIIIA- - - - - - - 21d )(a1)(am 2022-4-25清华大学化学系592022-4-25清华大学化学系60在在A带测定偏离小！带测定偏离小！2022-4-25清华大学化学系61Is：杂散光强度测得的吸光度)()(lg0ssIIIIA若sII ss0I)II(lgAIIlgA0AA 负偏离杂散光的影响：杂散光的影响：对比尔定律产生负偏离对比尔定
27、律产生负偏离 220 nm或在可见区测量，杂散光的影响严重或在可见区测量，杂散光的影响严重2022-4-25清华大学化学系622.55.07.510.01.02.0AbsorbanceConcentration, M 310%100IIs0.0%0.2%1%5%高浓度下偏离大高浓度下偏离大长光路时偏离大长光路时偏离大 杂散光的影响杂散光的影响2022-4-25清华大学化学系63狭缝宽度的影响狭缝宽度的影响狭缝宽度的影响狭缝宽度的影响狭缝宽度狭缝宽度s、谱带宽度、谱带宽度 ，比值比值s/ 对测定结果有影响对测定结果有影响窄峰测定，狭缝或滤光片窄峰测定，狭缝或滤光片101eff半峰宽半峰宽偏离比尔
28、定律不严重偏离比尔定律不严重2022-4-25清华大学化学系64I2-四氯化碳（紫色）； I2-乙醇（棕色）散射（胶态溶液）、荧光等2022-4-25清华大学化学系65紫外紫外-可见分光光度计可见分光光度计1. 基本结构基本结构 光源光源 单色器单色器 吸收池吸收池 检测器检测器2. 工作原理工作原理 单光束仪器单光束仪器 双光束仪器双光束仪器 单波长仪器单波长仪器 双波长仪器双波长仪器2022-4-25清华大学化学系66A光源光源单色器单色器吸收池吸收池检测器检测器氘灯、钨灯氘灯、钨灯石英棱镜、光栅石英棱镜、光栅石英池石英池光电倍增管光电倍增管2022-4-25清华大学化学系67紫外紫外-可
29、见分光光度计可见分光光度计2022-4-25清华大学化学系68 提供激发能，使待测分子产生吸收。 要求：能够提供足够强的连续光谱、有良好的稳定性； 较长的使用寿命，且辐射能量随波长无明显变化。 热辐射光源：利用固体灯丝材料高温放热产生的辐射。如钨灯、卤钨灯。可见区。 气体放电光源：在低压直流电条件下，氢或氘气放电所产生的连续辐射。一般为氢灯或氘灯，紫外区。D2+EeD2*D +D +hW + X2WX2WX2W+ X22022-4-25清华大学化学系69光光 源源2022-4-25清华大学化学系70紫外紫外-可见分光光度计可见分光光度计单色器单色器作用：作用： 将复合光按照不同波将复合光按照不
30、同波长分开长分开光学性能：光学性能：有光栅和棱镜两类有光栅和棱镜两类衡量指标：衡量指标：色散率，分辨率，集色散率，分辨率，集光本领光本领2022-4-25清华大学化学系71紫外紫外-可见分光光度计可见分光光度计棱镜单色器棱镜单色器白光经棱镜的色散白光经棱镜的色散不同波长的光有不同的折射角不同波长的光有不同的折射角分光分光2022-4-25清华大学化学系72紫外紫外-可见分光光度计可见分光光度计棱镜单色器棱镜单色器ddndnddd棱镜的材料特性，称为棱镜的材料特性，称为色散色散2121sinsinnn棱镜公式棱镜公式由棱镜的几何条件（如由棱镜的几何条件（如顶角顶角 ）决定）决定adndddna
31、ai b2022-4-25清华大学化学系73紫外紫外-可见分光光度计可见分光光度计棱镜的光学特性指标棱镜的光学特性指标1 色散率色散率角色散率角色散率线色散率线色散率 ddD 物镜（聚焦镜）焦距物镜（聚焦镜）焦距f 焦面与波长焦面与波长 的倾斜角的倾斜角 ddsinfDsinfddlDl两条波长相差两条波长相差 的谱线在焦面上被分开的距离的谱线在焦面上被分开的距离ddl倒线色散率更常用倒线色散率更常用dldDl-1焦面上单位长度内容纳的波长数焦面上单位长度内容纳的波长数mmnm /两条波长相差两条波长相差 的谱线被分开的角度的谱线被分开的角度ddp54-552022-4-25清华大学化学系74
32、2 分辨率分辨率R恰能分辨的两条谱线的波长差恰能分辨的两条谱线的波长差两条谱线的平均波长两条谱线的平均波长ddnbmRmb棱镜数目棱镜数目等腰棱镜的底边长等腰棱镜的底边长紫外紫外-可见分光光度计可见分光光度计棱镜的光学特性指标棱镜的光学特性指标2022-4-25清华大学化学系753 集光本领集光本领 Light gathering power 入射于狭缝的光源亮度为一单位时，入射于狭缝的光源亮度为一单位时，在焦面上单位面积内所得到的辐射通量在焦面上单位面积内所得到的辐射通量dfF/准直镜焦距准直镜焦距准直镜直径准直镜直径集光本领集光本领用用 表示表示numberF /增加，增加，集光本领集光本
33、领增加增加21F紫外紫外-可见分光光度计可见分光光度计棱镜的光学特性指标棱镜的光学特性指标2022-4-25清华大学化学系76紫外紫外-可见分光光度计可见分光光度计光栅单色器光栅单色器白光经光栅的色散白光经光栅的色散UV-VIS: 300 2000 条条/mm 或或 1200 1400 条条/mm （常用）（常用）2022-4-25清华大学化学系77n = d(sin i + sing r)nNR分辨率分辨率角色散率角色散率rdnddrcos光栅公式光栅公式小的整数，衍射级数小的整数，衍射级数nd光栅常数，槽间距光栅常数，槽间距i入射角入射角r衍射角衍射角线色散率线色散率rcosdnfddlD
34、l 焦距焦距f倒线色散率倒线色散率nfdnfrddrdfDl-cos11N光栅刻痕数光栅刻痕数法线附近，线色散率不法线附近，线色散率不随波长变，优于棱镜随波长变，优于棱镜紫外紫外-可见分光光度计可见分光光度计光栅单色器光栅单色器2022-4-25清华大学化学系78紫外紫外-可见分光光度计可见分光光度计中阶梯光栅中阶梯光栅中阶梯光栅中阶梯光栅ri ir sind2nnfcosd2D1l -提高色散率的方法：提高色散率的方法： fd一般光栅：一般光栅：中阶梯光栅：中阶梯光栅：集光本领集光本领单色器体积大单色器体积大 n 闪耀角闪耀角 2022-4-25清华大学化学系79紫外紫外-可见分光光度计可见
35、分光光度计中阶梯光栅性能中阶梯光栅性能Conventional EchelleFocal length0.5 m0.5 mGroove density1200/mm79/mmDiffraction angle 10226326Order n (at 300 nm)175Resolution / (at 300 nm)62,400763,000Reciprocal linear dispersion D-1161.5Light gathering power FF/9.8F/8.82022-4-25清华大学化学系80紫外紫外-可见分光光度计可见分光光度计检测器检测器光电池光电池 光电管光电管 可
36、见区测量、可见区测量、价廉耐用、价廉耐用、响应速度慢、灵敏度响应速度慢、灵敏度低低灵敏度、响应时灵敏度、响应时间优于光电池间优于光电池灵敏度高，响应快灵敏度高，响应快响应速度最快。灵敏度响应速度最快。灵敏度低于光电倍增管低于光电倍增管二极管阵列检测器二极管阵列检测器光电倍增管、光电倍增管、2022-4-25清华大学化学系81紫外紫外-可见分光光度计可见分光光度计光电倍增管光电倍增管放大倍数高，放大倍数高，灵敏度高灵敏度高!2022-4-25清华大学化学系82紫外紫外-可见分光光度计可见分光光度计二极管二极管不使用出口狭缝不使用出口狭缝焦面上放一系列二极管阵列焦面上放一系列二极管阵列响应速度快响
37、应速度快!2022-4-25清华大学化学系83紫外紫外-可见分光光度计可见分光光度计二极管陈列检测二极管陈列检测2022-4-25清华大学化学系84紫外紫外-可见分光光度计可见分光光度计1 单光束仪器单光束仪器2 双光束仪器双光束仪器3 双波长仪器双波长仪器 双波长分光光度法双波长分光光度法 导数分光光度法导数分光光度法紫外紫外-可见分光光度计的类型可见分光光度计的类型2022-4-25清华大学化学系85WS1S2光电管光电管紫外紫外-可见分光光度计可见分光光度计单光束仪器单光束仪器例：例：721分光光度计分光光度计2022-4-25清华大学化学系86单光束仪器的不足：单光束仪器的不足：1）
38、操作麻烦：操作麻烦：空白空白I0样品样品I任一波长下任一波长下2）不能进行吸收光谱的自动扫描）不能进行吸收光谱的自动扫描3）光源不稳定会影响测量精度）光源不稳定会影响测量精度紫外紫外-可见分光光度计可见分光光度计单光束仪器单光束仪器2022-4-25清华大学化学系87 测量方便，不需要更换吸收池测量方便，不需要更换吸收池 补偿了仪器不稳定性的影响补偿了仪器不稳定性的影响 实现了快速自动吸收光谱扫描实现了快速自动吸收光谱扫描 不能消除试液的背景成分吸收干扰不能消除试液的背景成分吸收干扰紫外紫外-可见分光光度计可见分光光度计双光束仪器双光束仪器2022-4-25清华大学化学系88紫外紫外-可见分光
39、光度计可见分光光度计双光束仪器双光束仪器2022-4-25清华大学化学系89紫外紫外-可见分光光度计可见分光光度计双波长仪器双波长仪器2022-4-25清华大学化学系90紫外紫外-可见分光光度计可见分光光度计双波长仪器光路图双波长仪器光路图2022-4-25清华大学化学系91 可以降低杂散光，光谱精度高。可以降低杂散光，光谱精度高。消除背景吸收，可用于悬浊液和悬浮液的测定。消除背景吸收，可用于悬浊液和悬浮液的测定。 固定1在等吸收点处，测定2处的吸光度变化，可以抵消混浊的干扰（同一比色池），提高测定精度。无须分离，可用于混合组分的同时测定。无须分离，可用于混合组分的同时测定。紫外紫外-可见分光
40、光度计可见分光光度计双波长仪器特点双波长仪器特点2022-4-25清华大学化学系92 双波长仪器消除杂散光的原理双波长仪器消除杂散光的原理若：若：0201II21SSAA，:1110111logSAbCIIA-:2220222logSAbCIIA-则：则：bCIIAAA)(log121212-（杂散光吸收）（杂散光吸收）21,SSAA紫外紫外-可见分光光度计可见分光光度计双波长仪器特点双波长仪器特点2022-4-25清华大学化学系93固定固定 1 1在等吸收点处，测定在等吸收点处，测定 2 2处的吸光度变化，可以处的吸光度变化，可以抵消混浊的干扰（同一比色池），提高测定精度。抵消混浊的干扰（同
41、一比色池），提高测定精度。bCIIAAA)(log121212- 双波长仪器消除背景吸收双波长仪器消除背景吸收紫外紫外-可见分光光度计可见分光光度计双波长仪器特点双波长仪器特点2022-4-25清华大学化学系94 双波长仪器消除共存组分干扰双波长仪器消除共存组分干扰设有混合组分设有混合组分x x和和y y， yyxxbCbCA111:1:2yyxxbCbCA222yyyxxxbCbCAAA)()(121212-选择选择y y在在 1 1, , 2 2的的吸收相等，使吸收相等，使yy12xxxbCAAA)(1212-则：则：如果无等吸收点，可以通过作图法选择。如果无等吸收点，可以通过作图法选择。
42、紫外紫外-可见分光光度计可见分光光度计双波长仪器特点双波长仪器特点2022-4-25清华大学化学系95 双波长仪器消除共存组分干扰双波长仪器消除共存组分干扰紫外紫外-可见分光光度计可见分光光度计双波长仪器特点双波长仪器特点2022-4-25清华大学化学系96bCdddAdnnnn固定固定 1和和 2两波长差为两波长差为1-2nm进进行波长扫描，得到一阶导数光行波长扫描，得到一阶导数光谱谱( A/)。有的仪器还带有。有的仪器还带有测定二阶导数光谱的电路。测定二阶导数光谱的电路。 紫外紫外-可见分光光度计可见分光光度计导数分光光度法导数分光光度法2022-4-25清华大学化学系97dd0dd（1）
43、灵敏度取决于）灵敏度取决于 ，拐点，拐点 最大，灵敏度最高；最大，灵敏度最高；（2） 为吸收曲线极大值；为吸收曲线极大值；（3）可减小光谱干扰。在分辨多组分混合物的谱带重叠、可减小光谱干扰。在分辨多组分混合物的谱带重叠、增强次要光谱增强次要光谱(如肩峰如肩峰)的清晰度以及消除混浊样品散射的的清晰度以及消除混浊样品散射的影响时有利。影响时有利。 dd紫外紫外-可见分光光度计可见分光光度计导数分光光度法导数分光光度法2022-4-25清华大学化学系98丹磺酰氯（丹磺酰氯（D）及其与滥用药物心得宁（）及其与滥用药物心得宁（P）、巴比妥（）、巴比妥（B）、）、可待因（可待因（C）衍生物的室温磷光光谱、
44、一阶导数光谱）衍生物的室温磷光光谱、一阶导数光谱紫外紫外-可见分光光度计可见分光光度计导数分光光度法导数分光光度法2022-4-25清华大学化学系991. 分光光度滴定分光光度滴定2. 差示分光光度法差示分光光度法3. 反射光谱法反射光谱法紫外紫外-可见分光光度计可见分光光度计分光光度测定方法分光光度测定方法2022-4-25清华大学化学系100 分光光度滴定通过吸光度作图法求得滴定终点 直接滴定法：max选被滴定物、滴定剂或产物之一 间接滴定法：需使用指示剂 分光光度滴定的准确性、精密度及灵敏度高于普通滴定法2022-4-25清华大学化学系101NNNNZnNH3+CH2CNHNO-OOO-
45、HaHb被滴定物：被滴定物：锌原卟啉锌原卟啉滴定剂：滴定剂：组胺组胺产物：主客体络合物产物：主客体络合物2022-4-25清华大学化学系102分光光度滴定分光光度滴定被滴定物被滴定物 1滴定剂滴定剂 2产物产物 32022-4-25清华大学化学系103A在0.2-0.8范围内误差最小。高浓度或低浓度溶液，其吸光度测定误差较大。差示法：差示法：用已知浓度的溶液作参比。该法的实质是相当于透光率标度放大：测定高浓度溶液。用浓度稍低的已知溶液作参比 T% = 100%。测定低浓度溶液。用浓度稍高的已知溶液作参比 T% = 0。 最精密法 ：用比待测液浓度稍高和稍低的溶液作为参比，调节T为0和100%2
46、022-4-25清华大学化学系104设：设： 0 xTxC试样浓度试样浓度， 以溶剂作参比时试样的透光率和吸光度以溶剂作参比时试样的透光率和吸光度 0 xASC已知标准溶液浓度已知标准溶液浓度 0ST0SA已知标准溶液的透光率和吸光度已知标准溶液的透光率和吸光度 溶剂作参比溶剂作参比 00AAAxx-00AAASS-00IITxx00IITSSCs的溶液作参比的溶液作参比CbCCbAAASxSxx-)(0000SxSxxTTIIT2022-4-25清华大学化学系105 反射光谱法测定的是从样品表面反射回来的辐射能量大小 反射率：I：被反射的辐射强度I0：从某些标准表面反射回来的辐射强度反射光谱
47、的测定是在紫外-可见分光光度计上加一可进行反射操作的附件。 %100%0 IIR2022-4-25清华大学化学系106紫外紫外-可见分光光度法的应用可见分光光度法的应用1.6.1定性分析定性分析2.判断共轭状态判断共轭状态 单组分定量分析单组分定量分析平衡常数的测定平衡常数的测定 络合物组成的测定络合物组成的测定 1.判断异构体判断异构体混合物分析混合物分析 3.已知化合物的验证：已知化合物的验证：2022-4-25清华大学化学系107判断异构体烯醇式，烯醇式， = 245 nm, = 18,000a a, 不饱和酮的特征吸收不饱和酮的特征吸收 = 275 nm, = 100CH3CH2H3C
48、 COCH2CH2COCH3H3C C CHOHCOOC2H5H3C COCH2COOC2H5H3C CH2C C CH2CH3O O2022-4-25清华大学化学系108单组分定量分析单组分定量分析特点：特点：1. 可用于无机及有机体系。可用于无机及有机体系。2. 一般可检测一般可检测10-4-10-5 mol/l的微量组分，通过某些特殊方法的微量组分，通过某些特殊方法 (如胶束增溶如胶束增溶)可检测可检测10-6-10-7 mol/l的组分。的组分。3. 准确度高，一般相对误差准确度高，一般相对误差1-3%，有时可降至百分之零点，有时可降至百分之零点几。几。4. 非吸收组分的测定需要衍生。
49、非吸收组分的测定需要衍生。2022-4-25清华大学化学系1091.分析条件的选择分析条件的选择1)溶剂的选择溶剂的选择单组分定量分析单组分定量分析2)测定浓度的选择测定浓度的选择A=0.2-0.8，吸光度测量误差小。，吸光度测量误差小。A=0.4343时，吸光度测量误差最小时，吸光度测量误差最小。3)测定波长的选择测定波长的选择2. 定量分析方法定量分析方法 标准曲线法、标准加入法标准曲线法、标准加入法max灵敏度及测定精度高灵敏度及测定精度高 2022-4-25清华大学化学系110混合物分析混合物分析 解联立方程解联立方程333232131313232221212131321211111C
50、CCACCCACCCA在波长在波长 测定组分测定组分 的摩尔吸收系数的摩尔吸收系数 在波长在波长 测得的该体系的总吸光度测得的该体系的总吸光度 第第 组分的浓度组分的浓度 jijiAjCiij2022-4-25清华大学化学系111平衡常数的测定平衡常数的测定 研究化学平衡、分子识别中主客体结合常数、酸解离研究化学平衡、分子识别中主客体结合常数、酸解离常数、常数、pH值、氢键结合度等值、氢键结合度等 2022-4-25清华大学化学系112HLLHKa-MHLMLHKa-LMMLKMLHLMMHLKMHL平衡常数表达式平衡常数表达式物料平衡物料平衡)1()1()(-MKLMLLLMKHLMHLHL
