1、分析化学分析化学1第九章 紫外-可见分光光度法学习目的学习目的 知识要求知识要求 能力要求能力要求 分析化学分析化学2学习目的学习目的u通过学习光谱分析法概论、紫外通过学习光谱分析法概论、紫外- -可见分光光度法可见分光光度法的基本原理、分光光度计的基本构造、降低测量误的基本原理、分光光度计的基本构造、降低测量误差的方法、常用的定性、定量方法等知识，了解光差的方法、常用的定性、定量方法等知识，了解光学分析法的知识体系，熟悉紫外学分析法的知识体系，熟悉紫外- -可见分光光度法可见分光光度法的实际应用，会用紫外的实际应用，会用紫外- -可见分光光度计测定溶液可见分光光度计测定溶液的吸光度，并对有关
2、物质进行定性定量分析，为学的吸光度，并对有关物质进行定性定量分析，为学习红外分光光度法、荧光分光光度法、核磁共振波习红外分光光度法、荧光分光光度法、核磁共振波谱法及药物分析课中有关药品的定性鉴别、杂质检谱法及药物分析课中有关药品的定性鉴别、杂质检查和含量测定方法奠定基础。查和含量测定方法奠定基础。 分析化学分析化学3知识要求知识要求1掌握朗伯掌握朗伯- -比尔定律概念、表示及条件，吸光系数和比尔定律概念、表示及条件，吸光系数和吸收光谱的意义、表示，常用的定量分析方法原理和吸收光谱的意义、表示，常用的定量分析方法原理和应用。应用。2熟悉紫外熟悉紫外- -可见吸收光谱的产生机制、分光光度计的可见吸
3、收光谱的产生机制、分光光度计的基本结构、偏离朗伯基本结构、偏离朗伯- -比尔定律的主要因素。比尔定律的主要因素。3了解光谱分析法的分类、测量条件的选择、定性分析了解光谱分析法的分类、测量条件的选择、定性分析的依据和方法。的依据和方法。分析化学分析化学4能力要求能力要求1. .能够用朗伯能够用朗伯- -比尔定律解决定量计算问题比尔定律解决定量计算问题 。2. .能够绘制吸收光谱曲线，找出被测物质的最能够绘制吸收光谱曲线，找出被测物质的最 大吸收波长。大吸收波长。3. .能够制备标准曲线，并能应用标准曲线对样品能够制备标准曲线，并能应用标准曲线对样品进行定量分析。进行定量分析。4. .会使用常见的
4、紫外会使用常见的紫外- -可见分光光度计测定溶液的可见分光光度计测定溶液的吸光度。吸光度。 分析化学分析化学5第一节 光谱分析法概论 第一节第一节 光谱分析法概论光谱分析法概论 一、电磁辐射与电磁波谱电磁辐射与电磁波谱 u电磁辐射电磁辐射：电磁辐射，也叫电磁波，具有波粒二象性。电磁辐射，也叫电磁波，具有波粒二象性。 c Ehu电磁波谱：把电磁辐射按照波长大小顺序排列起来，就电磁波谱：把电磁辐射按照波长大小顺序排列起来，就称为电磁波谱称为电磁波谱。紫外光区和可见光区仅是电磁波谱中的紫外光区和可见光区仅是电磁波谱中的一小部分。一小部分。 分析化学分析化学6 表表9-1 9-1 电磁波谱分区表电磁波
5、谱分区表电磁辐射区段电磁辐射区段 波长范围波长范围 能级跃迁的类型能级跃迁的类型 射线 10-30.1nm 原子核能级X射线 0.110nm 内层电子能级远紫外辐射 10200nm 内层电子能级紫外辐射 200400nm 价电子或成键电子能级可见光区 400760nm 价电子或成键电子能级近红外辐射 0.762.5m 涉及氢原子的振动能级中红外辐射 2.550m 原子或分子的振动能级远红外辐射 50500m 分子的转动能级微波区 0.3mm1m 分子的转动能级无线电波区 11000m 磁场诱导核自旋能级第一节 光谱分析法概论 分析化学分析化学7分析化学分析化学8第一节 光谱分析法概论二、二、光
6、谱分析法的分类光谱分析法的分类（一）发射光谱法（一）发射光谱法u发射光谱法：发射光谱法：物质的原子、分子或离子在一定条件物质的原子、分子或离子在一定条件下，由低能态（基态）跃迁至高能态（激发态），下，由低能态（基态）跃迁至高能态（激发态），再由高能态跃迁至低能态，同时产生电磁辐射，根再由高能态跃迁至低能态，同时产生电磁辐射，根据这种光谱而建立的分析方法称为发射光谱法。据这种光谱而建立的分析方法称为发射光谱法。u发射光谱法分类：发射光谱法分类：原子发射光谱法、原子荧光光谱原子发射光谱法、原子荧光光谱法、分子荧光光谱法、法、分子荧光光谱法、X X射线荧光谱法。射线荧光谱法。分析化学分析化学9第一节
7、 光谱分析法概论二、二、光谱分析法的分类光谱分析法的分类（二）吸收光谱法（二）吸收光谱法u吸收光谱法：吸收光谱法：利用物质对电磁辐射的选择性吸收而利用物质对电磁辐射的选择性吸收而建立的分析方法称为吸收光谱法。建立的分析方法称为吸收光谱法。u吸收光谱法分类：吸收光谱法分类：原子吸收光谱法、原子吸收光谱法、紫外紫外- -可见分光可见分光光度法、光度法、红外分光光度法、磁共振波谱法。红外分光光度法、磁共振波谱法。分析化学分析化学10第一节 光谱分析法概论三、紫外三、紫外- -可见分光光度的特点可见分光光度的特点1. 灵敏度高灵敏度高2. 准确度高准确度高3. 精密度好精密度好4. 选择性好选择性好5
8、. 仪器设备简单，价格低廉，易于仪器设备简单，价格低廉，易于普及；操作简便，测定快速普及；操作简便，测定快速6. 应用范围广泛应用范围广泛分析化学分析化学11第二节 紫外-可见分光光度法第二节第二节 紫外紫外- -可见分光光度法可见分光光度法一、紫外一、紫外- -可见吸收光谱的产生可见吸收光谱的产生u当分子（或离子）受到当分子（或离子）受到光照射时，能够吸收具有一光照射时，能够吸收具有一定能量的光量子，由能量较低的基态能级定能量的光量子，由能量较低的基态能级E1跃迁到跃迁到能量较高的激发态能级能量较高的激发态能级E2 ，即物质对光具有选择，即物质对光具有选择性吸收。性吸收。u紫外紫外- -可见
9、光的能量可见光的能量( (h ) )与分子（或离子）发生电与分子（或离子）发生电子能级跃迁前后的能量差（子能级跃迁前后的能量差（E2-E1）恰好相等，电磁恰好相等，电磁辐射与被测物发生能量交换，产生紫外辐射与被测物发生能量交换，产生紫外- -可见吸收可见吸收光谱。光谱。分析化学分析化学12吸光光度法的基本原理吸光光度法的基本原理 (一一)物质的颜色及对光的选择性吸收物质的颜色及对光的选择性吸收 1、可见光、可见光 人们日常所看到的日光、白炽灯光只是电人们日常所看到的日光、白炽灯光只是电磁波中的一个很小的波段。人的眼睛能觉察到的磁波中的一个很小的波段。人的眼睛能觉察到的那一小部分波段称为可见光，
10、波长范围在那一小部分波段称为可见光，波长范围在400760nm。在可见光谱区内不同波长的光有着不。在可见光谱区内不同波长的光有着不同的颜色。从波长较短的紫色光到波长较长的红同的颜色。从波长较短的紫色光到波长较长的红色光。色光。 分析化学分析化学13各种单色光的波长范围各种单色光的波长范围（可见光波长范围：（可见光波长范围：400760纳米）纳米） 红光：中心波长：红光：中心波长：660纳米；波长范围：纳米；波长范围：760622纳米；纳米；橙光：中心波长：橙光：中心波长：610纳米；波长范围：纳米；波长范围：622597纳米；纳米；黄光：中心波长：黄光：中心波长：570纳米；波长范围：纳米；波
11、长范围：597577纳米；纳米；绿光：中心波长：绿光：中心波长：550纳米；波长范围：纳米；波长范围：577492纳米；纳米；青光：中心波长：青光：中心波长：460纳米；波长范围：纳米；波长范围：492450纳米；纳米；蓝光：中心波长：蓝光：中心波长：440纳米；波长范围：纳米；波长范围：450435纳米；纳米；紫光：中心波长：紫光：中心波长：410纳米；波长范围：纳米；波长范围：435400纳米。纳米。 分析化学分析化学14吸光光度法的基本原理吸光光度法的基本原理2、复合光、复合光 由不同波长的光混合而成的光称为复合光。实验证由不同波长的光混合而成的光称为复合光。实验证明，日光、白炽灯光等可
12、见光都是复合光。如果让一束明，日光、白炽灯光等可见光都是复合光。如果让一束白光通过棱镜，便可分解为红、橙、黄、绿、青、蓝、白光通过棱镜，便可分解为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色的光，这种现象称为光的色散。紫七种颜色的光，这种现象称为光的色散。3、单色光、单色光 只具一种颜色的光即单一波长的光称为单色光。分只具一种颜色的光即单一波长的光称为单色光。分光光度计则是依靠单色光器中的棱镜或光栅（色散元件）光光度计则是依靠单色光器中的棱镜或光栅（色散元件）把复合光色散成所需要的单色光。把复合光色散成所需要的单色光。分析化学分析化学15吸光光度法的基本原理吸光光度法的基本原理4、互补色光、互补色光 将
13、两种适当颜色的单色光按一定强将两种适当颜色的单色光按一定强度比例混合可成为白光。这两种单色光度比例混合可成为白光。这两种单色光称为互补色光。称为互补色光。（二（二 ）溶液的颜色）溶液的颜色 在漆黑的夜晚，我们看不到任何物在漆黑的夜晚，我们看不到任何物质的颜色，只有在白天我们才能欣赏到质的颜色，只有在白天我们才能欣赏到多彩的世界。物质呈现何种颜色跟光源多彩的世界。物质呈现何种颜色跟光源有关，也跟该物质的结构（本性）有关。有关，也跟该物质的结构（本性）有关。物质的结构（本性）不同，物质对光的物质的结构（本性）不同，物质对光的性质就会不同，物质的颜色也就不一样。性质就会不同，物质的颜色也就不一样。
14、图图13-1 光的互补色光的互补色分析化学分析化学16吸光光度法的基本原理吸光光度法的基本原理1、有色溶液、有色溶液 当光束照射到物体上时，如果物质对各种波长的光完全当光束照射到物体上时，如果物质对各种波长的光完全吸收，则呈现黑色；如果物质对各种波长的光均匀吸收，则吸收，则呈现黑色；如果物质对各种波长的光均匀吸收，则呈现灰色；如果完全反射，则呈现白色；如果选择性地吸收呈现灰色；如果完全反射，则呈现白色；如果选择性地吸收某些波长的光。某些波长的光。 当一束白光通过某种溶液时，如果它选择性地吸收了白当一束白光通过某种溶液时，如果它选择性地吸收了白光中某种色光。那么溶液呈现的是它吸收光的补色光（透过
15、光中某种色光。那么溶液呈现的是它吸收光的补色光（透过光）的颜色。光）的颜色。 例如硫酸铜溶液因吸收了白光中的黄色光而呈现蓝色，例如硫酸铜溶液因吸收了白光中的黄色光而呈现蓝色，高锰酸钾溶液因吸收了白光中的绿色光而呈现紫色。高锰酸钾溶液因吸收了白光中的绿色光而呈现紫色。分析化学分析化学17吸光光度法的基本原理吸光光度法的基本原理由此可见，有色溶液的颜色是被吸收由此可见，有色溶液的颜色是被吸收光颜色的补色。吸收越多，则补色的光颜色的补色。吸收越多，则补色的颜色越深。比较溶液颜色的深度，实颜色越深。比较溶液颜色的深度，实质上就是比较溶液对它所吸收光的吸质上就是比较溶液对它所吸收光的吸收程度。收程度。2
16、、无色溶液、无色溶液 当光束照射到物体上时，如果物质对各种波长的光既不当光束照射到物体上时，如果物质对各种波长的光既不吸收也不反射，则呈现无色（透明）。当一束白光通过某种吸收也不反射，则呈现无色（透明）。当一束白光通过某种溶液时，如果它对白光中的任何颜色的光都没有吸收和反射，溶液时，如果它对白光中的任何颜色的光都没有吸收和反射，则溶液呈现无色（透明），为无色溶液则溶液呈现无色（透明），为无色溶液。图图13-1 光的互补色光的互补色分析化学分析化学18分析化学分析化学19第二节 紫外-可见分光光度法二、透光率与吸光度二、透光率与吸光度 当一束单色光穿过均匀、透明介质时，一部当一束单色光穿过均匀、
17、透明介质时，一部分光被溶液吸收，还有的透过、反射分光被溶液吸收，还有的透过、反射。I0Ia + It + Ir I0Ia + It uI0入射光强度入射光强度 Ia吸收光吸收光强度强度uIt透射光透射光强度强度 Ir反射光强度反射光强度分析化学分析化学20lgAT 透光率透光率T:T:透射光强度透射光强度I It t与入射光强度与入射光强度I I0 0的比值称为透的比值称为透光率或透光光率或透光度度。吸光度吸光度A:对透光率的倒数取对数，称为吸光度即：对透光率的倒数取对数，称为吸光度即： 第二节 紫外-可见分光光度法 0IITt 0lgIIAt分析化学分析化学21第二节 紫外-可见分光光度法三
18、、朗伯三、朗伯- -比尔定律比尔定律 u当一束平行的单色光通过均匀、无散射的含有吸当一束平行的单色光通过均匀、无散射的含有吸光性物质的溶液时，在入射光的波长、强度及溶光性物质的溶液时，在入射光的波长、强度及溶液的温度等条件不变的情况下，该溶液的吸光度液的温度等条件不变的情况下，该溶液的吸光度A与溶液的浓度与溶液的浓度c及液层厚度及液层厚度L的乘积成正比的乘积成正比: AKL cu朗伯朗伯-比尔定律是定量分析的理论依据。比尔定律是定量分析的理论依据。分析化学分析化学22u朗伯朗伯- -比尔定律不仅适用于可见光，而且也适用于紫比尔定律不仅适用于可见光，而且也适用于紫外光和红外光；不仅适用于均匀、无
19、散射的溶液，而外光和红外光；不仅适用于均匀、无散射的溶液，而且也适用于均匀、无散射的固体和气体且也适用于均匀、无散射的固体和气体。u实验证明：溶液对光的吸光度具有加和性。如果溶液实验证明：溶液对光的吸光度具有加和性。如果溶液中同时存在两种或两种以上的吸光性物质，则测得的中同时存在两种或两种以上的吸光性物质，则测得的该溶液的吸光度等于溶液中各吸光性物质吸光度的总该溶液的吸光度等于溶液中各吸光性物质吸光度的总和，即：和，即：A（a+b+c）AaAbAc 第二节 紫外-可见分光光度法分析化学分析化学23第二节 紫外-可见分光光度法四、吸光系数四、吸光系数 u摩尔吸光系数：在入射光波长一定时，溶液浓度
20、摩尔吸光系数：在入射光波长一定时，溶液浓度为为1 mol/L，液层厚度为液层厚度为1cm时所测得的吸光度称时所测得的吸光度称为摩尔吸光系数，常用为摩尔吸光系数，常用表示表示 。u吸收系数不可能直接用吸收系数不可能直接用 1 mol/L 浓度的吸光物质浓度的吸光物质测量，一般是由较稀溶液的吸光系数换算得到。测量，一般是由较稀溶液的吸光系数换算得到。 分析化学分析化学24例例1 1：已知含：已知含FeFe3+3+为为500g/L500g/L溶液用溶液用KSCNKSCN显色，在波长显色，在波长480nm480nm处用处用2cm2cm吸收池测得吸收池测得A=0.197,A=0.197,计算摩尔吸光系数
21、计算摩尔吸光系数。解：解： 答：摩尔吸光系数答：摩尔吸光系数为为1.11.110104 4 L/molcm L/molcm。)/(1095. 885.551050066333LmolMcFeFeFe)/(101.121095.8197.046cmmolLcLA分析化学分析化学25第二节 紫外-可见分光光度法四、吸光系数四、吸光系数 u百分吸光系数：在入射光波长一定时，溶液浓度百分吸光系数：在入射光波长一定时，溶液浓度为为1 （g/100ml）、）、液层厚度为液层厚度为1cm时所测得的时所测得的吸光度称为百分吸光系数，常用吸光度称为百分吸光系数，常用 表示表示。u摩尔吸光系数和百分吸光系数的关系
22、：摩尔吸光系数和百分吸光系数的关系： 1%1cmE1%110cmME分析化学分析化学26第二节 紫外-可见分光光度法五、吸收光谱曲线五、吸收光谱曲线 u概念：以波长概念：以波长为横坐标，吸为横坐标，吸光度光度A为纵坐标所描绘的曲线，为纵坐标所描绘的曲线，称为吸收光谱曲线，简称吸称为吸收光谱曲线，简称吸收光谱。收光谱。分析化学分析化学27分析化学分析化学28吸收光谱曲线的特征参数吸收光谱曲线的特征参数第二节 紫外-可见分光光度法sh分析化学分析化学29第二节 紫外-可见分光光度法五、吸收光谱曲线五、吸收光谱曲线 特点特点: : （1）在相同条件下，同一物质的不同浓度的溶液，其吸）在相同条件下，同
23、一物质的不同浓度的溶液，其吸收光谱曲线相似，且收光谱曲线相似，且max相同。这是定性分析的基础。相同。这是定性分析的基础。 （2）测定条件一定时，吸光性物质的浓度越大，其吸光）测定条件一定时，吸光性物质的浓度越大，其吸光度也越大。这是定量分析的基础。度也越大。这是定量分析的基础。分析化学分析化学30在正常情况下，选用同一种物质的几种不同浓度的溶液所测得在正常情况下，选用同一种物质的几种不同浓度的溶液所测得的吸收光谱曲线的图形是完全相似的，的吸收光谱曲线的图形是完全相似的，maxmax值也是固定不变的。值也是固定不变的。图图9-39-3是四种不同浓度的是四种不同浓度的KMnO4KMnO4溶液的四
24、条吸收曲线，这四条吸溶液的四条吸收曲线，这四条吸收曲线的形状完全相似，收曲线的形状完全相似，maxmax值相同，这说明物质对不同波长值相同，这说明物质对不同波长的光吸收的程度是不一样的（选择性吸收），这个特性只与溶液的光吸收的程度是不一样的（选择性吸收），这个特性只与溶液中物质的结构有关，而与溶液的浓度无关。中物质的结构有关，而与溶液的浓度无关。分析化学分析化学31第二节 紫外-可见分光光度法六、偏离朗伯六、偏离朗伯-比尔定律的因素比尔定律的因素u化学因素化学因素:(1)溶液的浓度溶液的浓度 (2)物质的化学变化物质的化学变化 (3)溶剂的影响溶剂的影响 u光学因素光学因素:(1)非单色光非单
25、色光 (2)杂散光杂散光 (3)非平行光非平行光 (4)反射现象反射现象 (5)散射现象散射现象分析化学分析化学32第二节 紫外-可见分光光度法分析化学分析化学33第二节 紫外-可见分光光度法七、紫外七、紫外- -可见分光光度计可见分光光度计u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显示器显示器u基本类型基本类型:(:(1) )可见分光光度计可见分光光度计 ( (2) )紫外紫外- -可见分光光度计可见分光光度计 1 1）单波长分光光度计）单波长分光光度计 单光束分光光度计单光束分光光度计 双光束分光光度计双光束分光光度计 2 2）双波长分光光度计）双波长分光光度计
26、分析化学分析化学34紫外紫外-可见分光光度计可见分光光度计 分析化学分析化学35第二节 紫外-可见分光光度法分析化学分析化学36一、分光光度计的结构、分光光度计的结构紫外紫外-可见分光光度计的基本结构是由五个可见分光光度计的基本结构是由五个部分组成：即光源、单色器、吸收池、检测器和部分组成：即光源、单色器、吸收池、检测器和信号显示系统。信号显示系统。光源单色器吸收池检测器显示器分析化学分析化学37（一）光源 对光源的基本要求是应在仪器操作所需的对光源的基本要求是应在仪器操作所需的光谱区域光谱区域(整个紫外光区或可见光谱区整个紫外光区或可见光谱区)内能够发内能够发射连续辐射、有足够的辐射强度和良
27、好的稳定性，射连续辐射、有足够的辐射强度和良好的稳定性，而且辐射能量随波长的变化应尽可能小而且辐射能量随波长的变化应尽可能小,较长的较长的使用寿命。使用寿命。 分光光度计中常用的光源有热辐射光源和分光光度计中常用的光源有热辐射光源和气体放电光源两类。气体放电光源两类。 分析化学分析化学38 热辐射光源用于可见光区热辐射光源用于可见光区，如钨丝灯和卤钨，如钨丝灯和卤钨灯，可使用的范围在灯，可使用的范围在340 2500nm。这类光源的。这类光源的辐射能量与施加的外加电压有关，因此必须严格控辐射能量与施加的外加电压有关，因此必须严格控制灯丝电压，仪器必须配有稳压装置。制灯丝电压，仪器必须配有稳压装
28、置。气体放电光源用于紫外光区气体放电光源用于紫外光区，如氢灯和氘灯。，如氢灯和氘灯。可使用的范围在可使用的范围在185 375nm。氘灯的灯管内充有。氘灯的灯管内充有氢的同位素氘，它是紫外光区应用最广泛的一种光氢的同位素氘，它是紫外光区应用最广泛的一种光源，其光谱分布与氢灯类似，但光强度比相同功率源，其光谱分布与氢灯类似，但光强度比相同功率的氢灯要大的氢灯要大35倍。倍。分析化学分析化学39分析化学分析化学40（二）单色器 单色器是能从光源辐射的复合光中分出单色光单色器是能从光源辐射的复合光中分出单色光的光学装置，其主要功能：产生光谱纯度高的波长的光学装置，其主要功能：产生光谱纯度高的波长且波
29、长在紫外可见区域内任意可调。且波长在紫外可见区域内任意可调。 单色器的组成：单色器的组成：入射狭缝：光源的光由此进入单色器；入射狭缝：光源的光由此进入单色器；准光装置：透镜或返射镜使入射光成为平行光束；准光装置：透镜或返射镜使入射光成为平行光束； 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；聚焦装置：透镜或凹面反射镜，将分光后所得单色聚焦装置：透镜或凹面反射镜，将分光后所得单色光聚焦至出射狭缝；光聚焦至出射狭缝；出射狭缝。出射狭缝。分析化学分析化学41 单色器的核心部分是色散元件，起分光的作用。单色器的核心部分是色散元件，起分光的作用。单色器的性能直接影响入射光的单色性，从
30、而也单色器的性能直接影响入射光的单色性，从而也影响到测定的灵敏度、选择性及校准曲线的线性影响到测定的灵敏度、选择性及校准曲线的线性关系等。关系等。 能起分光作用的色散元件主要是能起分光作用的色散元件主要是棱镜和光栅棱镜和光栅。棱镜有玻璃和石英两种材料。它们的色散原棱镜有玻璃和石英两种材料。它们的色散原理是依据不同的波长光通过棱镜时有不同的折射理是依据不同的波长光通过棱镜时有不同的折射率而将不同波长的光分开。由于玻璃可吸收紫外率而将不同波长的光分开。由于玻璃可吸收紫外光，所以玻璃棱镜只能用于光，所以玻璃棱镜只能用于350 3200 nm的波长的波长范围，即只能用于可见光域内。石英棱镜可使用范围，
31、即只能用于可见光域内。石英棱镜可使用的波长范围较宽，可从的波长范围较宽，可从185 4000nm，即可用于，即可用于紫外、可见和近红外三紫外、可见和近红外三 个光域。个光域。 分析化学分析化学42分析化学分析化学43 光栅是利用光的衍射与干涉作用制成的，它可光栅是利用光的衍射与干涉作用制成的，它可用于紫外、可见及红外光域，而且在整个波长区具用于紫外、可见及红外光域，而且在整个波长区具有良好的、几乎均匀一致的分辨能力。它具有色散有良好的、几乎均匀一致的分辨能力。它具有色散波长范围宽、分辨本领高、成本低、便于保存和易波长范围宽、分辨本领高、成本低、便于保存和易于制备等优点。缺点是各级光谱会重叠而产
32、生干扰。于制备等优点。缺点是各级光谱会重叠而产生干扰。入射、出射狭缝，透镜及准光镜等光学元件中入射、出射狭缝，透镜及准光镜等光学元件中狭缝在决定单色器性能上起重要作用。狭缝的大小狭缝在决定单色器性能上起重要作用。狭缝的大小直接影响单色光纯度，但过小的狭缝又会减弱光强。直接影响单色光纯度，但过小的狭缝又会减弱光强。分析化学分析化学44（三）吸收池 吸收池又叫比色皿，用于盛放待测溶液和决定透光液层吸收池又叫比色皿，用于盛放待测溶液和决定透光液层厚度的器件。一般有石英和玻璃材料两种。石英池适用于可厚度的器件。一般有石英和玻璃材料两种。石英池适用于可见光区及紫外光区，玻璃吸收池只能用于可见光区。为减少
33、见光区及紫外光区，玻璃吸收池只能用于可见光区。为减少光的损失，吸收池的光学面必须完全垂直于光束方向。光的损失，吸收池的光学面必须完全垂直于光束方向。在高精度的分析测定中（紫外区尤其重要），吸收池要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征以及吸收池的光挑选配对。因为吸收池材料的本身吸光特征以及吸收池的光程长度的精度等对分析结果都有影响程长度的精度等对分析结果都有影响。分析化学分析化学45（四）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，常用的检测器有光电池、光电管和光电倍增管等。常用的检
34、测器有光电池、光电管和光电倍增管等。 硒光电池对光的敏感范围为硒光电池对光的敏感范围为300800nm，其中又以，其中又以500 600nm最为灵敏。这种光电池的特点是能产生可直接推动微安最为灵敏。这种光电池的特点是能产生可直接推动微安表或检流计的光电流，但由于容易出现疲劳效应而只能用于低表或检流计的光电流，但由于容易出现疲劳效应而只能用于低档的分光光度计中。档的分光光度计中。分析化学分析化学46 光电管在紫外光电管在紫外-可见分可见分光光度计上应用较为广泛。光光度计上应用较为广泛。 光电倍增管是检测微光电倍增管是检测微弱光最常用的光电元件，弱光最常用的光电元件，灵敏度比一般的光电管要灵敏度比
35、一般的光电管要高高200倍，因此可使用较倍，因此可使用较窄的单色器狭缝，从而对窄的单色器狭缝，从而对光谱的精细结构有较好的光谱的精细结构有较好的分辨能力。分辨能力。分析化学分析化学47（五）信号指示系统（显示器） 作用是放大信号并以适当方作用是放大信号并以适当方式指示或记录下来。式指示或记录下来。 常用的信号指示装置有直读常用的信号指示装置有直读检流计、电位调节指零装置以检流计、电位调节指零装置以及数字显示或自动记录装置等。及数字显示或自动记录装置等。很多型号的分光光度计装配有很多型号的分光光度计装配有微处理机，一方面可对分光光微处理机，一方面可对分光光度计进行操作控制，另一方面度计进行操作控
36、制，另一方面可进行数据处理。可进行数据处理。分析化学分析化学48二、紫外二、紫外-可见分光光度计的类型可见分光光度计的类型1、单光束分光光度计、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。这种简易型分液和样品溶液，以进行吸光度的测定。这种简易型分光光度计结构简单，价廉，操作方便，维修容易，适光光度计结构简单，价廉，操作方便，维修容易，适于在给定波长处测量吸光度或透光度。于在给定波长处测量吸光度或透光度。分析化学分析化学491、单光束分光光度计、单光束分光光度计 它的特点是结构简单，价格较便宜，主要适用于
37、它的特点是结构简单，价格较便宜，主要适用于作定量分析。其缺点是测定结果受光源强度波动作定量分析。其缺点是测定结果受光源强度波动的影响较大，往往给定量分析带来较大的误差。的影响较大，往往给定量分析带来较大的误差。常用的单光色束可见分光光度计有国产的常用的单光色束可见分光光度计有国产的72G72G型、型、721721型、型、721B721B、722S722S型等。常用的单光束紫外型等。常用的单光束紫外- -可可见分光光度计有国产的见分光光度计有国产的751751型、型、751G751G型、型、752752型、型、752C752C型、型、756MC756MC型，日本岛津的型，日本岛津的QV-50QV
38、-50型等。型等。分析化学分析化学50分析化学分析化学512、双光束分光光度计、双光束分光光度计 经单色器分光后经反射镜分解为强度相等的两束经单色器分光后经反射镜分解为强度相等的两束光，一束通过参比池，一束通过样品池。光度计能自光，一束通过参比池，一束通过样品池。光度计能自动比较两束光的强度，此比值即为试样的透射比，经动比较两束光的强度，此比值即为试样的透射比，经对数变换将它转换成吸光度并作为波长的函数记录下对数变换将它转换成吸光度并作为波长的函数记录下来。来。 可消除光源不稳定、检测器灵敏度变化等因素的可消除光源不稳定、检测器灵敏度变化等因素的引起的误差，特别适合于结构分析。仪器复杂，自动引
39、起的误差，特别适合于结构分析。仪器复杂，自动记录，快速全波段扫描。记录，快速全波段扫描。分析化学分析化学52它的两束光几乎同时通过参比溶液和样品溶液，它的两束光几乎同时通过参比溶液和样品溶液，因此可以消除光源强度的变化以及检测系统波动因此可以消除光源强度的变化以及检测系统波动的影响，测量准确度高。双光束型仪器一般都采的影响，测量准确度高。双光束型仪器一般都采用自动记录仪直接扫描出组分的吸收光谱，操作用自动记录仪直接扫描出组分的吸收光谱，操作方便，但仪器结构复杂，价格昂贵。方便，但仪器结构复杂，价格昂贵。常用的双光束紫外常用的双光束紫外-可见分光光度计有国产的可见分光光度计有国产的710型、型、
40、730型、型、760MC型、型、760CRT型，日本岛津型，日本岛津的的UV-210型等。型等。 分析化学分析化学53双光束紫外双光束紫外-可见分光光度计可见分光光度计 分析化学分析化学543、双波长分光光度计、双波长分光光度计 由同一光源发出的光被分成两束，分别经过两个由同一光源发出的光被分成两束，分别经过两个单色器，得到两束不同波长（单色器，得到两束不同波长（ 1和和 2）的单色光，利）的单色光，利用切光器使两束光以一定的频率交替照射同一吸收池，用切光器使两束光以一定的频率交替照射同一吸收池，然后经过光电倍增管和电子控制系统，最后由显示器然后经过光电倍增管和电子控制系统，最后由显示器显示出
41、两个波长处的吸光度差值显示出两个波长处的吸光度差值A（A=A 1-A 2）。）。对于多组分混合物、混浊试样（如生物组织液）对于多组分混合物、混浊试样（如生物组织液）分析，以及存在背景干扰或共存组分吸收干扰的情况分析，以及存在背景干扰或共存组分吸收干扰的情况下，利用双波长分光光度法，往往能提高方法的灵敏下，利用双波长分光光度法，往往能提高方法的灵敏度和选择性。度和选择性。分析化学分析化学55它的特点是不需要参比溶液，只用一个待测溶液，它的特点是不需要参比溶液，只用一个待测溶液，因此完全消除了背景吸收的干扰因此完全消除了背景吸收的干扰(包括样品溶液包括样品溶液与参比溶液组成的不同及吸收池厚度差异的
42、影与参比溶液组成的不同及吸收池厚度差异的影响响)，提高了测定的准确度。，提高了测定的准确度。但仪器价格昂贵。常用的双波长紫外但仪器价格昂贵。常用的双波长紫外-可见分光可见分光光度计有国产的光度计有国产的WFZ800S型，日本岛津的型，日本岛津的UV-300型、型、UV-365型等。型等。 分析化学分析化学56双波长分光光度计双波长分光光度计 分析化学分析化学57二、紫外二、紫外-可见分光光度计的类型可见分光光度计的类型分析化学分析化学58复习提问：复习提问：1.物质的颜色和光的选择性吸收之间有什么关系？物质的颜色和光的选择性吸收之间有什么关系？2.分光光度法的基本原理是什么定律？适用范围如分光
43、光度法的基本原理是什么定律？适用范围如何？何？3.分光光度计的主要部件有哪些？分光光度计的主要部件有哪些？分析化学分析化学59第二节 紫外-可见分光光度法分析化学分析化学60复习提问：复习提问：1.物质的颜色和光的选择性吸收之间有什么关系？物质的颜色和光的选择性吸收之间有什么关系？图图9-2 光的互补色光的互补色分析化学分析化学61复习提问：复习提问：2.分光光度法的基本原理是什么定律？适用范分光光度法的基本原理是什么定律？适用范围如何？围如何？Ac L分析化学分析化学623.分光光度计的主要部件有哪些？分光光度计的主要部件有哪些？紫外紫外-可见分光光度计的基本结构是由五个可见分光光度计的基本
44、结构是由五个部分组成：即光源、单色器、吸收池、检测器和部分组成：即光源、单色器、吸收池、检测器和显示器。显示器。光源单色器吸收池检测器显示器复习提问：复习提问：分析化学分析化学63第二节 紫外-可见分光光度法八、测量误差与分析条件的选择八、测量误差与分析条件的选择 （一）测量误差（一）测量误差（二）仪器测量条件的选择（二）仪器测量条件的选择（三）显色反应条件的选择（三）显色反应条件的选择 ( (四四) ) 参比溶液的选择参比溶液的选择 分析化学分析化学64第二节 紫外-可见分光光度法八、测量误差与分析条件的选择八、测量误差与分析条件的选择 u （一）测量误差（一）测量误差: : ( (1) )
45、仪器误差仪器误差 光源不稳定；吸收池厚度不均匀；光电源灵敏性差；光电流测量不准；读数光源不稳定；吸收池厚度不均匀；光电源灵敏性差；光电流测量不准；读数标尺刻度不够准确。标尺刻度不够准确。 ( (2) )操作误差操作误差 仪器使用不够熟练；处理标液和试液条件不完全相同，如溶液的稀释、显色仪器使用不够熟练；处理标液和试液条件不完全相同，如溶液的稀释、显色剂的用量、反应的酸度、温度，放置时间的差异等。剂的用量、反应的酸度、温度，放置时间的差异等。 操作马虎，吸收池没有清洗、吸收池光学面不干净、吸收池没有用待测定操作马虎，吸收池没有清洗、吸收池光学面不干净、吸收池没有用待测定溶液荡洗等属于过失。溶液荡
46、洗等属于过失。分析化学分析化学65u（二）仪器测量条件的选择：（二）仪器测量条件的选择： ( (1) )选择最大吸收波长作为入射光。选择最大吸收波长作为入射光。在实验分析时，为了获得较高的灵敏在实验分析时，为了获得较高的灵敏度和准确度，一般是选择溶液的度和准确度，一般是选择溶液的最大最大吸收波长吸收波长 max为测量波长，因为在此波为测量波长，因为在此波长处摩尔吸光系数长处摩尔吸光系数最大，测量的灵敏最大，测量的灵敏度最高。度最高。 分析化学分析化学66高锰酸钾溶液吸收光谱曲线高锰酸钾溶液吸收光谱曲线分析化学分析化学67u（二）仪器测量条件的选择：（二）仪器测量条件的选择： ( (1) )选择
47、最大吸收波长作为入射光。选择最大吸收波长作为入射光。一般选最大吸收波长，因为此时的灵敏度最高。一般选最大吸收波长，因为此时的灵敏度最高。如果有干扰物质在此波长也有较大的吸收，则可如果有干扰物质在此波长也有较大的吸收，则可选择灵敏度稍低，则能避免共存组分的干扰。选择灵敏度稍低，则能避免共存组分的干扰。 分析化学分析化学68例如显色剂和钴配合物在例如显色剂和钴配合物在420nm处都有最大吸收峰，处都有最大吸收峰，见图。见图。如果在此波长下测定钴，如果在此波长下测定钴， 则未反应的显色剂就会干则未反应的显色剂就会干扰测定结果。因此，必须扰测定结果。因此，必须选择显色剂没有吸收的选择显色剂没有吸收的5
48、00nm波长作入射光来测波长作入射光来测定，这样灵敏度虽有所下定，这样灵敏度虽有所下降，却消除了干扰，提高降，却消除了干扰，提高了测定的准确度和选择性。了测定的准确度和选择性。图图 吸收曲线吸收曲线 A钴配合物钴配合物 B显色剂显色剂分析化学分析化学69总结：总结：入射光的波长应根据被测液光谱吸收曲线选择。入射光的波长应根据被测液光谱吸收曲线选择。以以“最大吸收，最小干扰最大吸收，最小干扰”为原则。为原则。即无干扰，选即无干扰，选max 作为入射光波长；有干扰，作为入射光波长；有干扰，选灵敏度稍低但能避免干扰的入射光波长。选灵敏度稍低但能避免干扰的入射光波长。分析化学分析化学70u（二）仪器测
49、量条件的选择：（二）仪器测量条件的选择： ( (2) )读数范围的选择读数范围的选择 吸光度读数范围应控制在吸光度为吸光度读数范围应控制在吸光度为0.20.7、 透光率为透光率为20%65%之间。之间。 根据理论推导及测试经验，将配制的标准溶液和待根据理论推导及测试经验，将配制的标准溶液和待测溶液吸光度读数控制在测溶液吸光度读数控制在0.20.20.70.7范围内，能够使范围内，能够使测量的相对误差最小。测量的相对误差最小。 Ac L分析化学分析化学71控制读数范围的方法：控制读数范围的方法：计算并控制试样的称取量，含量低时，多取样计算并控制试样的称取量，含量低时，多取样或萃取富集；含量高时，
50、少取样或稀释试样。或萃取富集；含量高时，少取样或稀释试样。如果溶液已显色，则可通过改变比色皿的厚度如果溶液已显色，则可通过改变比色皿的厚度来调节吸光度值的大小。来调节吸光度值的大小。Ac L分析化学分析化学72第二节 紫外-可见分光光度法八、测量误差与分析条件的选择八、测量误差与分析条件的选择u（三）显色反应条件的选择（三）显色反应条件的选择： M + R MR(被测组分被测组分) (显色剂显色剂) (有色化合物有色化合物) 1.对显色剂及显色反应的要求对显色剂及显色反应的要求 显色剂是指能与待测组分形成有色化合物的试剂称显色剂是指能与待测组分形成有色化合物的试剂称为显色剂。它分为无机显色剂和
