1、第一章第一章 紫外可见分光光度法紫外可见分光光度法 利用物质对紫外可见光的吸收特征和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。在化工、医药、冶金、一种仪器分析方法。在化工、医药、冶金、环境监测等领域广泛应用。环境监测等领域广泛应用。1PPT课件“十二五”职业教育国家规划教材仪器分析（第三版）魏培海 曹国庆 主编2PPT课件第一章第一章 紫外可见分光光度法紫外可见分光光度法“十二五”职业教育国家规划教材3PPT课件 了解紫外可见吸收光谱的产生了解紫外可见吸收光谱的产生 理解化合物电子能级跃迁的类型和特点理解化合物电子
2、能级跃迁的类型和特点 熟悉紫外可见分光光度计的工作原理熟悉紫外可见分光光度计的工作原理 掌握光吸收定律的应用及测量条件的选择掌握光吸收定律的应用及测量条件的选择 掌握紫外可见分光光度法在定量分析中的掌握紫外可见分光光度法在定量分析中的应用应用知识目标知识目标4PPT课件 能解释物质产生的颜色能解释物质产生的颜色 能操作常见的紫外可见分光光度计能操作常见的紫外可见分光光度计 能应用紫外可见分光光度法进行物质的定能应用紫外可见分光光度法进行物质的定量分析量分析能力目标能力目标5PPT课件第一节第一节 基本原理基本原理一、光的基本特性一、光的基本特性二、光与物质的作用二、光与物质的作用三、光谱吸收曲
3、线三、光谱吸收曲线四、光吸收定律四、光吸收定律6PPT课件一、光的基本特性一、光的基本特性1 1光的波动性光的波动性光具有波动性：光的折射、衍射和干涉等光具有波动性：光的折射、衍射和干涉等; ;光属于电磁波光属于电磁波( (电磁辐射电磁辐射) )，可在真空中传输，可在真空中传输; ; 光速光速( (真空中真空中) )：c = 2.997108ms-1。7PPT课件描述参数描述参数频率频率( (赫兹，赫兹，Hz) )： 每秒内振动的次数每秒内振动的次数波长波长(m，cm，m，nm)：相邻两个波峰：相邻两个波峰或波谷间的直线距离或波谷间的直线距离波数波数(cm-1)： 每厘米内波的振动次数每厘米内
4、波的振动次数1cT1c8PPT课件电磁波谱电磁波谱电磁辐射按波长顺序排列称为电磁波谱电磁辐射按波长顺序排列称为电磁波谱9PPT课件10PPT课件2 2光的粒子性光的粒子性光具有粒子性光具有粒子性: 光电效应光电效应光由光子光由光子(光量子光量子)组成组成: 光子具有能量光子具有能量光子的能量与光的频率或波长有关光子的能量与光的频率或波长有关: E: 焦耳焦耳(J)或电子伏特或电子伏特(eV) 1eV=1.60210-19J h: 普朗克常数普朗克常数6.62610-34Js cEhh11PPT课件【例【例1-1】试计算波长为】试计算波长为400nm的电磁辐射的电磁辐射的能量。分别用焦耳和电子伏
5、特表示。的能量。分别用焦耳和电子伏特表示。7400nm4.0 10 mJhCE19eV195.0 10E3.1eV1.602 103481976.626 103.0 105.0 10J4.0 10解：解：12PPT课件思考思考 试比较波谱区各种辐射的能量大小。试比较波谱区各种辐射的能量大小。13PPT课件2 2单色光、复合光和互补色光单色光、复合光和互补色光 单色光：单色光：具有同一波长（或频率）的光。具有同一波长（或频率）的光。复合光：复合光：由不同波长的光组合而成的光；由不同波长的光组合而成的光； 复合光可分离出单色光复合光可分离出单色光。可见光：可见光：能被肉眼感受到的光；能被肉眼感受到
6、的光； 波长范围：波长范围：400400780nm780nm。 14PPT课件日光日光：复合白光，由红、橙、黄、绿、青、：复合白光，由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等各种色光按一定比例混合而成。蓝、紫等各种色光按一定比例混合而成。15PPT课件互补色光：互补色光： 如果两种适当颜如果两种适当颜色的光按一定强色的光按一定强度比例混合得到度比例混合得到白光，则这两种白光，则这两种颜色的光称为互颜色的光称为互补色光。补色光。蓝绿蓝绿红红650-760绿蓝绿蓝橙橙610-650蓝蓝黄黄580-610紫紫黄绿黄绿560-580红紫红紫绿绿500-560红红蓝绿蓝绿490-500橙橙绿蓝绿蓝480-490黄黄
7、蓝蓝450-480黄绿黄绿紫紫400-450互补光互补光颜色颜色 /nm蓝绿蓝绿红红650-760绿蓝绿蓝橙橙610-650蓝蓝黄黄580-610紫紫黄绿黄绿560-580红紫红紫绿绿500-560红红蓝绿蓝绿490-500橙橙绿蓝绿蓝480-490黄黄蓝蓝450-480黄绿黄绿紫紫400-450互补光互补光颜色颜色 /nm16PPT课件17PPT课件二、光与物质的作用二、光与物质的作用光的发射、吸收、反射、折射、散射、光的发射、吸收、反射、折射、散射、干涉、衍射等。干涉、衍射等。反射、折射、干涉、衍射等过程中，光反射、折射、干涉、衍射等过程中，光的传播方向发生改变，但光与物质之间的传播方向发
8、生改变，但光与物质之间没有能量的传递。没有能量的传递。18PPT课件1 1光的吸收光的吸收特点：在光的吸收过程中，光与物质之间特点：在光的吸收过程中，光与物质之间会会产生能量的传递产生能量的传递。 微观过程：能级跃迁微观过程：能级跃迁。M(基态基态, E0)+ h M*(激发态激发态, Ej) 光吸收的条件：光吸收的条件：LhcEhE E= Ej-E0Ehc19PPT课件 【例【例1-2】某分子中两个电子能级之间的】某分子中两个电子能级之间的能级差为能级差为1eV，若要电子在两个能级之间发，若要电子在两个能级之间发生跃迁，需要吸收光的波长为多少生跃迁，需要吸收光的波长为多少nm？如？如果能级差
9、为果能级差为20eV，波长应为多大？，波长应为多大？ 解：对应能量的波长分别为：解：对应能量的波长分别为：341071196.626 103.0 101012401.0 1.602 10hcnmE341072196.626 103.0 10106220 1.602 10hcnmE20PPT课件由上述例题得出什么结论？由上述例题得出什么结论？结论：物质对光的吸收具有选择性。结论：物质对光的吸收具有选择性。21PPT课件2. 物质颜色的产生物质颜色的产生 如果完全吸收各种波长的光，则呈黑色；如果完全吸收各种波长的光，则呈黑色；如果完全反射即没有光的吸收，则呈白色；如果完全反射即没有光的吸收，则呈白
10、色；如果选择性吸收了某些波长的光，则呈现的如果选择性吸收了某些波长的光，则呈现的颜色与其反射或透过的光的颜色有关。颜色与其反射或透过的光的颜色有关。 光学现象：当一束白光照射到固体物质时光学现象：当一束白光照射到固体物质时22PPT课件如果各种颜色的光透过的程度相同，则溶液如果各种颜色的光透过的程度相同，则溶液无色透明；无色透明；如吸收了某种波长的光，则溶液呈现的是它如吸收了某种波长的光，则溶液呈现的是它吸收的光的互补色。吸收的光的互补色。光学现象：当一束白光照射到溶液时光学现象：当一束白光照射到溶液时23PPT课件完全吸收完全吸收完全透过完全透过吸收黄光吸收黄光24PPT课件白光绿青青蓝蓝紫
11、红红橙黄物质呈现的颜色与吸收光的对应关系物质呈现的颜色与吸收光的对应关系 25PPT课件三、光谱吸收曲线三、光谱吸收曲线 1. 紫外可见吸收光谱产生的机理紫外可见吸收光谱产生的机理 分子内的三种运动形式分子内的三种运动形式 电子运动电子运动: 在不同分子轨道上；在不同分子轨道上；原子核之间的相对振动原子核之间的相对振动；分子本身绕其重心的转动分子本身绕其重心的转动。26PPT课件分子内的三种能级分子内的三种能级 电子能级：电子能级：Ee振动能级振动能级: Ev转动能级：转动能级：ErE E27PPT课件hvE1E0E1E0E2E2eeE 在光吸收受过程中，基于分子中电子在光吸收受过程中，基于分
12、子中电子能级的跃迁而产生的光谱，称为紫外能级的跃迁而产生的光谱，称为紫外可可见吸收光谱。见吸收光谱。紫外紫外-可见吸收光谱可见吸收光谱28PPT课件2. 2. 光谱吸收曲线光谱吸收曲线 用一连续波长的光以波长大小顺序分别用一连续波长的光以波长大小顺序分别照射分子，测定物质分子对各种波长光的吸照射分子，测定物质分子对各种波长光的吸收程度（用吸光度收程度（用吸光度A表示）。表示）。实验测量：实验测量：数据处理：数据处理： 以波长以波长()为横坐标，吸光度为纵坐标为横坐标，吸光度为纵坐标作图，得到作图，得到 A关系曲线，即光谱吸收曲关系曲线，即光谱吸收曲线，通常称为吸收光谱。线，通常称为吸收光谱。2
13、9PPT课件maxmax吸收峰吸收峰峰谷峰谷肩峰肩峰 250 300 350 400/ /nm1234A A末端吸收末端吸收特征：特征：曲线形状曲线形状峰的数目峰的数目峰的位置峰的位置峰的强度峰的强度30PPT课件图图1-3 KMnO4水溶液的吸收曲线。其中（水溶液的吸收曲线。其中（a）、）、（b）、（）、（c）对应的浓度分别为：）对应的浓度分别为：1.410-2、2.810-2、5.610-2g/L。4004505005506006500.00.20.40.60.81.0 (c)(b)(a)31PPT课件同一种物质对不同波长光的吸光度不同；同一种物质对不同波长光的吸光度不同；同一物质不同浓度
14、的溶液，曲线形状相似，但一定同一物质不同浓度的溶液，曲线形状相似，但一定波长处的吸光度随溶液的浓度增加而增大。波长处的吸光度随溶液的浓度增加而增大。物质定物质定量分析的依据量分析的依据；不同物质吸收曲线的特性不同，不同物质吸收曲线的特性不同，与与物质特性有关。物质特性有关。物质物质定性分析的依据定性分析的依据。 谱线讨论谱线讨论32PPT课件四、光吸收定律四、光吸收定律 光的吸收程度与光通过物质前后的光的光的吸收程度与光通过物质前后的光的强度变化有关强度变化有关 。33PPT课件1. 光强度、透光率和吸光度光强度、透光率和吸光度 术语术语定义定义符号符号光强度光强度单位时间单位时间(s)、单位
15、面积、单位面积(1cm2）上辐射）上辐射光的能量，与光子的数目有关。光的能量，与光子的数目有关。I0:入射入射It: :透射透射透光率透光率透射光强度与入射光强度的比值（透射光强度与入射光强度的比值（It/I0）T吸光度吸光度透光率的负对数透光率的负对数 -lg(It/I0）A吸光系数吸光系数 单位浓度、单位厚度是物质的吸光度单位浓度、单位厚度是物质的吸光度 , a 34PPT课件讨讨 论论T: 0.00100.0。T=0.00%表示光全表示光全部被吸收；部被吸收；T=100.0%表示光全部透过。表示光全部透过。A: 0.00。A=0.00表示光全部通过；表示光全部通过；A表示光全部被吸收。表
16、示光全部被吸收。35PPT课件 当一束平行当一束平行单色光单色光垂直通过溶液时，垂直通过溶液时，溶液对光的吸收程度与溶液浓度和液层溶液对光的吸收程度与溶液浓度和液层厚度的乘积成正比。厚度的乘积成正比。 Akbck为比例常数；为比例常数；b的单位为的单位为cm。 2. 2. 朗伯朗伯- -比尔吸收定律比尔吸收定律36PPT课件k k的讨论的讨论 k的物理意义：液层厚度为的物理意义：液层厚度为1cm的单位浓度的单位浓度溶液，对一定波长光的吸光度。溶液，对一定波长光的吸光度。k愈大，表愈大，表示吸收光的能力愈强，分光光度测定的灵示吸收光的能力愈强，分光光度测定的灵敏度就愈高。敏度就愈高。 k的单位及
17、数值还与浓度采用的单位有关的单位及数值还与浓度采用的单位有关 。浓度单位浓度单位k的单位的单位名称名称符号符号定量关系定量关系molL-1Lmol-1cm-1摩尔吸光系数摩尔吸光系数=aMM：物质的摩：物质的摩尔质量尔质量gL-1Lg -1cm-1质量吸光系数质量吸光系数a37PPT课件3. 应用条件应用条件入射光必须为单色光入射光必须为单色光；被测样品必须是均匀介质被测样品必须是均匀介质；在吸收过程中，吸收物质之间不能发生相互在吸收过程中，吸收物质之间不能发生相互作用。作用。 38PPT课件应用范围应用范围即即适于紫外光、可见光，也适于红外光适于紫外光、可见光，也适于红外光；即即适于均匀非散
18、射的液态样品，适于均匀非散射的液态样品，也适于微粒也适于微粒分散均匀的固态或气态样品分散均匀的固态或气态样品；即可用于单组分分析，也可用于多组分的同即可用于单组分分析，也可用于多组分的同时，时，测定吸光度具有加和性测定吸光度具有加和性。 1231nnnAAAAAA39PPT课件【例例1-3】 已知某化合物的分子量为已知某化合物的分子量为251，用乙醇作溶剂，用乙醇作溶剂将此化合物配成浓度为将此化合物配成浓度为0.150mmol/L的溶液，在的溶液，在480nm波波长处用长处用2.00cm吸收池测得透光率为吸收池测得透光率为39.8%，求该化合物，求该化合物在上述条件下的摩尔吸光系数在上述条件下
19、的摩尔吸光系数及质量吸光系数及质量吸光系数a。【解】【解】 已知已知 c =0.15010-3mol/L，b = 2.00cm， T = 0.398摩尔吸光系数：摩尔吸光系数： 330.4001.33 10/0.15 102.00AL mol cmcb质量吸光系数：质量吸光系数： 31.33 105.30/251aL g cmM40PPT课件4. 朗伯朗伯-比尔定律的偏离现象比尔定律的偏离现象 41PPT课件朗伯朗伯- -比尔定律的局限性比尔定律的局限性: : 浓度不高的溶液浓度不高的溶液；非单色入射光引起的偏离非单色入射光引起的偏离: : 仪器因素仪器因素；溶液本身发生化学变化引起的偏离溶液
20、本身发生化学变化引起的偏离 。 原原 因因42PPT课件第二节第二节 化合物的紫外可见光谱化合物的紫外可见光谱一、有机化合物的紫外可见光谱一、有机化合物的紫外可见光谱 二、无机化合物的紫外可见光谱二、无机化合物的紫外可见光谱 43PPT课件 光谱光谱产生产生: :由由构成分子的原子的外层价构成分子的原子的外层价电子跃迁所产生电子跃迁所产生; 电子跃迁电子跃迁: 与分子的组成、结构以及溶与分子的组成、结构以及溶剂等因素有关。剂等因素有关。一、有机化合物的紫外可见光谱一、有机化合物的紫外可见光谱 44PPT课件1 1电子跃迁的类型电子跃迁的类型 分子轨道类型分子轨道类型 成键轨道：成键轨道：轨道、
21、轨道、轨道；轨道； 反键轨道：反键轨道：* 轨道、轨道、* 轨道；轨道； 非键轨道：非键轨道：n 轨道。轨道。 图示图示 45PPT课件 电子类型电子类型 成键电子：成键电子：电子电子、电子电子； 非键轨道：非键轨道：n 电子。电子。 电子吸收光能，由低能极轨道跃迁到电子吸收光能，由低能极轨道跃迁到高能极轨道。高能极轨道。 np p COHH46PPT课件 p pn *p p*np p*p pp p*n * *电子跃迁过程示意电子跃迁过程示意47PPT课件 * 发生范围：所有有机化合物发生范围：所有有机化合物； 吸收光波长：吸收光波长：CCCO NN、 NO、 CN 电子跃迁：电子跃迁：*或或
22、n* 跃迁跃迁51PPT课件助色团助色团 定义：定义：含有未共用电子对的杂原子基团含有未共用电子对的杂原子基团 举例：举例： NH2 、OH 、NR2 、OR SH 、SR 、Cl 、Br 作用原理：作用原理： 本身无生色功能，与生色团相连时，本身无生色功能，与生色团相连时，基基团中的团中的 n电子与生色团中的电子与生色团中的电子电子发生发生n共轭作用，共轭作用，使使*跃迁能量降跃迁能量降低，跃迁概率变大，低，跃迁概率变大，增强生色团的生色增强生色团的生色能力，使吸收波长向长波方向移动能力，使吸收波长向长波方向移动。52PPT课件红移和蓝移红移和蓝移 红移：红移：使化合物的吸收峰向长波长方向移
23、使化合物的吸收峰向长波长方向移动的现象。不饱和键之间的共轭效应、引动的现象。不饱和键之间的共轭效应、引入助色团或改变溶剂的极性，都会引起红入助色团或改变溶剂的极性，都会引起红移现象。移现象。 蓝移：蓝移：使化合物的吸收峰向短波长方向使化合物的吸收峰向短波长方向移动的现象称为蓝移（或紫移）。移动的现象称为蓝移（或紫移）。改变改变溶剂的极性会引起蓝移现象。溶剂的极性会引起蓝移现象。 53PPT课件3 3影响紫外可见吸收光谱的因素影响紫外可见吸收光谱的因素 （1）共轭效应）共轭效应（2）容剂效应）容剂效应（3）溶液）溶液pH54PPT课件共轭效应共轭效应 两个或两个以上不饱和键共轭时，由两个或两个以
24、上不饱和键共轭时，由于共轭后于共轭后电子的运动范围增大，引起电子的运动范围增大，引起*轨道的能量降低，轨道的能量降低，*跃迁的能级差跃迁的能级差E减小，吸收光谱减小，吸收光谱产生红移，同时摩尔产生红移，同时摩尔吸光系数增大。吸光系数增大。55PPT课件化合物化合物溶剂溶剂max/nmmax/ L/molcmCH2CH(CH2)CH3己烷己烷17711800CH2CHCH2CH2CHCH2异辛烷异辛烷17826000CH2CHCHCH2己烷己烷21721000CH2CHCHCHCHCH2异辛烷异辛烷2684300056PPT课件溶剂效应溶剂效应 使用的溶剂不同，同一种物质得到的光谱使用的溶剂不同
25、，同一种物质得到的光谱可能不一样。可能不一样。溶剂溶剂异辛烷异辛烷氯仿氯仿甲醇甲醇水水* * maxmax/nm/nm235235238238237237243243n n* * maxmax/nm/nm321321315315309309305305溶剂对异丙叉丙酮紫外吸收光谱的影响溶剂对异丙叉丙酮紫外吸收光谱的影响 极性增加极性增加57PPT课件CCCCp p p p n p p p p p 非极性非极性 极性极性 n pn np p* *跃迁：蓝移；蓝移； ； p p p p* *跃迁：红移；跃迁：红移； ；COCO非极性非极性 极性极性 n p p p p n n p n pn58PP
26、T课件溶液溶液pHpH 不同不同pH的溶液中，分子或离子的解离的溶液中，分子或离子的解离形式可能发生变化，其吸收光谱的形状、形式可能发生变化，其吸收光谱的形状、max和吸收强度可能不一样。和吸收强度可能不一样。 测定这些化合物的紫外可见光谱时，测定这些化合物的紫外可见光谱时，须注意溶液的须注意溶液的pH。59PPT课件4常见有机化合物的紫外可见吸收光谱常见有机化合物的紫外可见吸收光谱 只能生只能生*跃迁，跃迁，150nm。可作为测定紫外可见光谱时的溶剂可作为测定紫外可见光谱时的溶剂 。引入杂原子，可产生引入杂原子，可产生n*跃迁，吸收波长变大。跃迁，吸收波长变大。如：如：CH3I、CH3Br、
27、CH3Cl 、CH4的的max分别为分别为259nm、204nm、173nm 、125nm 。电负性越电负性越小，小， max越大。越大。饱和烃及其取代衍生物饱和烃及其取代衍生物60PPT课件产生产生*和和*跃迁。跃迁。*跃迁吸收光波长大跃迁吸收光波长大，有实用价值有实用价值。共轭烯烃，因共轭效应产生红移，共轭体系共轭烯烃，因共轭效应产生红移，共轭体系越大，吸收波长越长越大，吸收波长越长。不饱和烃及共轭烯烃不饱和烃及共轭烯烃61PPT课件化合物化合物溶剂溶剂maxmax颜色颜色1,3丁二烯丁二烯己己 烷烷21721,000无色无色1,3,5己三烯己三烯异辛烷异辛烷26843,000无色无色1,
28、3,5,7辛四烯辛四烯环己烷环己烷304无色无色1,3,5,7,9癸五烯癸五烯异辛烷异辛烷334121,000微黄微黄1,3,5,7,9,11十二十二烷基六烯烷基六烯异辛烷异辛烷364138,000微黄微黄某些共轭多烯的吸收光谱特性某些共轭多烯的吸收光谱特性 62PPT课件特征吸收带：特征吸收带：180nm、204nm处产生处产生E1、E2两个强吸收带，两个强吸收带，由苯环结构中三个由苯环结构中三个键环状键环状共轭系统的跃迁产生。共轭系统的跃迁产生。精细结构吸收带：精细结构吸收带：230270nm处出现处出现B吸收吸收带，由带，由*跃迁和苯环振动的重叠引起。跃迁和苯环振动的重叠引起。 对于稠环
29、芳烃化合物，苯环的数目越多，对于稠环芳烃化合物，苯环的数目越多，max越大。越大。 苯及其取代衍生物苯及其取代衍生物63PPT课件64PPT课件发生发生n*、n *和和*跃迁，产生三跃迁，产生三个吸收带。个吸收带。n*跃迁所需要的能量较低，吸收波长进跃迁所需要的能量较低，吸收波长进入近紫外光区或紫外可见光区。入近紫外光区或紫外可见光区。 羰基化合物羰基化合物np p COHH65PPT课件二、无机化合物的紫外可见光谱二、无机化合物的紫外可见光谱 一些无机物也产生紫外一些无机物也产生紫外-可见吸收光谱，其可见吸收光谱，其主要能级跃迁类型包括主要能级跃迁类型包括电荷转移跃迁电荷转移跃迁和和配位配位
30、场跃迁场跃迁。 66PPT课件电荷迁移跃迁电荷迁移跃迁电子接受体电子接受体: 配合物的金属中心离子配合物的金属中心离子(M);电子给予体电子给予体: 配位体配位体()。SCNFeSCNFeLMLMhbnhbn 23)1()1( maxmax 较大较大 (10(104 4以上以上) )，可用于定量分析。，可用于定量分析。67PPT课件配场跃迁配场跃迁 过渡元素与配位体配合时，过渡元素与配位体配合时，d或或f轨道发轨道发生能级分裂。低能量轨道上的电子吸收外来生能级分裂。低能量轨道上的电子吸收外来能量，跃迁到高能量的能量，跃迁到高能量的 d 或或 f 轨道，从而轨道，从而产生吸收光谱。产生吸收光谱。
31、68PPT课件Co(H2O)62+、Ni(H2O)62+、Cu(NH3)42+等呈现等呈现出不同颜色，都是由配位场跃迁产生的。出不同颜色，都是由配位场跃迁产生的。 69PPT课件一、主要组成元件一、主要组成元件二、紫外可见分光光度计的类型二、紫外可见分光光度计的类型第三节第三节 紫外可见分光光度计紫外可见分光光度计 的结构与原理的结构与原理70PPT课件一、主要组成元件一、主要组成元件光源光源单色器单色器吸收池吸收池 检测器检测器显示显示71PPT课件1. 光源光源作用：提供光能作用：提供光能, 使待测物质产生光吸收。使待测物质产生光吸收。要求：提供连续光谱、稳定性良好、使用要求：提供连续光谱
32、、稳定性良好、使用寿命长、辐射强度随波长无明显变化寿命长、辐射强度随波长无明显变化。类型：辐射光源类型：辐射光源 、气体放电光源气体放电光源72PPT课件辐射光源辐射光源种类：钨灯、卤钨灯：种类：钨灯、卤钨灯： 波长范围：波长范围：3601000nm应用：可见光分光光度计应用：可见光分光光度计气体放电光源气体放电光源种类：氢灯、氘灯种类：氢灯、氘灯波长范围：波长范围：160375nm应用：紫外分光光度计应用：紫外分光光度计紫外可见分光光度计需要同时安装两种光源紫外可见分光光度计需要同时安装两种光源73PPT课件2. 单色器单色器作用：作用：从复合光中分出波长可调的单色光从复合光中分出波长可调的
33、单色光 。组成：组成：入射狭缝、准光器、色散元件、聚焦入射狭缝、准光器、色散元件、聚焦元件和出射狭缝元件和出射狭缝 。类型：棱镜、光栅。类型：棱镜、光栅。74PPT课件 入射狭缝：光由此进入单色器；入射狭缝：光由此进入单色器；入射狭缝入射狭缝准直系统准直系统 准直系统：使入射光成为平行光束；准直系统：使入射光成为平行光束； 聚光元件：将所得单色光聚焦至出射狭缝；聚光元件：将所得单色光聚焦至出射狭缝；聚光元件聚光元件色散元件色散元件 色散元件：将复合光分解成单色光，棱镜或光栅；色散元件：将复合光分解成单色光，棱镜或光栅；1 12 2 出射狭缝：将单色光比色皿。出射狭缝：将单色光比色皿。 出射狭缝
34、出射狭缝75PPT课件玻璃棱镜适用于可见光区。玻璃棱镜适用于可见光区。石英棱镜适用于可用于紫外、可见光区。石英棱镜适用于可用于紫外、可见光区。光栅可用于紫外、可见和近红外光谱区。光栅可用于紫外、可见和近红外光谱区。 76PPT课件3. 吸收池吸收池作用：光与物质发生作用的场所，要求吸收池作用：光与物质发生作用的场所，要求吸收池能让入射光束通过。能让入射光束通过。 类型：玻璃池类型：玻璃池只能用于可见光区只能用于可见光区； 石英池石英池可用于可见光区及紫外光区。可用于可见光区及紫外光区。77PPT课件4. 检测器检测器作用：作用：利用光电效应将透过吸收池的光信号利用光电效应将透过吸收池的光信号变
35、成可测的电信号变成可测的电信号。 类型：类型：光电池、光电管、光电倍增管光电池、光电管、光电倍增管。78PPT课件硒光电池硒光电池SeFe (Cu) 玻璃玻璃 透过光透过光 Ag(AuAg(Au) )薄膜薄膜塑塑料料优点：使用方便、便于携带（耐用、成本低）。优点：使用方便、便于携带（耐用、成本低）。缺点：电阻小，电流不易放大；响应较慢。缺点：电阻小，电流不易放大；响应较慢。 只在高强度辐射区较灵敏；只在高强度辐射区较灵敏； 长时间使用后，有长时间使用后，有“疲劳疲劳”现象现象。79PPT课件 透过光透过光阴极阴极抽真空抽真空阳极阳极直流放大直流放大9090伏伏DCDC- - +阴极表面可涂渍不
36、同光敏物质。阴极表面可涂渍不同光敏物质。优点：电流易放大、响应快、应用广。优点：电流易放大、响应快、应用广。缺点：有微小暗电流。缺点：有微小暗电流。真真空空光光电电管管 80PPT课件 光敏光敏 阴极阴极 倍增极倍增极阳极阳极负电压负电压光束光束优点：灵敏度高、响应快、适于弱光测定。优点：灵敏度高、响应快、适于弱光测定。缺点：暗电流大、需冷却、不得置于强光下。缺点：暗电流大、需冷却、不得置于强光下。光电倍增管光电倍增管 81PPT课件5. 信号处理及显示系统信号处理及显示系统作用作用: 放大信号、显示或记录信号。放大信号、显示或记录信号。信号指示装置信号指示装置: 有直流检流计、电位调有直流检
37、流计、电位调零装置、数字显示及自动记录装置等。零装置、数字显示及自动记录装置等。微处理机：对仪器进行控制，进行图谱微处理机：对仪器进行控制，进行图谱储存和数据处理。储存和数据处理。82PPT课件二、紫外可见分光光度计的类型二、紫外可见分光光度计的类型 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双波长分光光度计双波长分光光度计83PPT课件1. 单光束分光光度计单光束分光光度计简单、价廉；简单、价廉；测量给定波长处的吸光度或透光度；测量给定波长处的吸光度或透光度；一般不能作全波段光谱扫描；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。要求光源和检测器具有很高的
38、稳定性。84PPT课件仪器复杂，价格较高；仪器复杂，价格较高；自动记录、快速全波段扫描自动记录、快速全波段扫描；可消除光源不稳定、检测器灵敏度变化；可消除光源不稳定、检测器灵敏度变化；等因素的影响等因素的影响；适合于结构分析适合于结构分析。2. 双光束分光光度计双光束分光光度计85PPT课件3. 3. 双波长分光光度计双波长分光光度计 将不同波长的两将不同波长的两束单色光快速交替通束单色光快速交替通过同一吸收池而后到过同一吸收池而后到达检测器。产生交流达检测器。产生交流信号。无需参比池。信号。无需参比池。两波长同时扫描即可两波长同时扫描即可获得获得导数光谱导数光谱。86PPT课件第四节第四节
39、紫外可见分光光度法的应用紫外可见分光光度法的应用 一、定性分析一、定性分析 二、定量分析二、定量分析87PPT课件一、定性分析一、定性分析有机化合物的鉴定有机化合物的鉴定结构推断结构推断纯度检验纯度检验88PPT课件1未知化合物的定性鉴定未知化合物的定性鉴定依据：吸收光谱的形状、吸收峰的数目、位置和依据：吸收光谱的形状、吸收峰的数目、位置和相应的摩尔吸光系数等。相应的摩尔吸光系数等。标准物光谱比较法：相同条件下，测定未知物和标准物光谱比较法：相同条件下，测定未知物和已知标准物的吸收光谱，进行图谱对比，如果二已知标准物的吸收光谱，进行图谱对比，如果二者的图谱完全一致，可初步认为待测物与标准物者的
40、图谱完全一致，可初步认为待测物与标准物为同一种物质。为同一种物质。标准标准谱图谱图比较法比较法：如果没有标准物，可借助紫外如果没有标准物，可借助紫外可见标准图谱或有关电子光谱数据资料进行比较。可见标准图谱或有关电子光谱数据资料进行比较。89PPT课件2 2有机化合物的结构推断有机化合物的结构推断 化合物某些特征集团的判别。化合物某些特征集团的判别。若在若在200750nm区域内无吸收峰，则可能是区域内无吸收峰，则可能是直链烷烃、环烷烃、饱和脂肪族化合物或仅含直链烷烃、环烷烃、饱和脂肪族化合物或仅含一个双键的烯烃。一个双键的烯烃。若在若在270300nm有弱的吸收峰，且随溶剂极有弱的吸收峰，且随
41、溶剂极性增大而发生蓝移，则说明分子内含有羰基。性增大而发生蓝移，则说明分子内含有羰基。若在若在184nm附近有强吸收带附近有强吸收带(E1带带)，在，在204nm附近有中强吸收带附近有中强吸收带(E2带带)，在，在260nm附近有弱附近有弱吸收带且有精细结构吸收带且有精细结构(B带带)，说明含有苯环。，说明含有苯环。90PPT课件3化合物的纯度检验化合物的纯度检验如果某化合物在紫外区没有明显吸收峰，如果某化合物在紫外区没有明显吸收峰，而其中的杂质有较强吸收峰，就能方便而其中的杂质有较强吸收峰，就能方便的检出该化合物中是否含有杂质。的检出该化合物中是否含有杂质。如：苯在如：苯在256nm处产生处
42、产生B吸收带，而甲吸收带，而甲醇或乙醇在该处几乎没有吸收带，因此，醇或乙醇在该处几乎没有吸收带，因此，要检验甲醇或乙醇中是否含有苯，可观要检验甲醇或乙醇中是否含有苯，可观察在察在256nm处是否有吸收带确定其中是处是否有吸收带确定其中是否含有杂质苯。否含有杂质苯。91PPT课件二、定量分析二、定量分析 基本原理：基本原理：通过测定溶液对一定波长通过测定溶液对一定波长入射光的吸光度，依据朗伯入射光的吸光度，依据朗伯-比耳定律，比耳定律，求出溶液中物质的浓度。求出溶液中物质的浓度。应用范围：单组分、多组分。应用范围：单组分、多组分。92PPT课件1. 1. 单组分的定量分析单组分的定量分析 在测定
43、条件下，如果待测组分的吸光在测定条件下，如果待测组分的吸光系数已知，可以测定溶液的吸光度，直接系数已知，可以测定溶液的吸光度，直接根据朗伯根据朗伯-比尔定律，求出组分的浓度或含比尔定律，求出组分的浓度或含量。量。吸光系数法（绝对法吸光系数法（绝对法) )93PPT课件 【例【例1-4】已知维生素】已知维生素B12的在的在361nm处的质量吸光系处的质量吸光系数为数为20.7Lg-1cm-1。称取样品。称取样品30.0mg，加水溶解后，加水溶解后稀释至稀释至1000ml，在该波长处用，在该波长处用1.00cm吸收池测定溶吸收池测定溶液的吸光度为液的吸光度为0.618，计算样品溶液中维生素，计算样
44、品溶液中维生素B12的质的质量分数。量分数。 解：根据朗伯解：根据朗伯- -比尔定律：比尔定律：Aabc0.6180.0299/20.7 1Acg Lab测30.0299 1.0(%)10099.7%30 10W94PPT课件标准对照法标准对照法预先配制浓度已知的标准溶液，要求其浓预先配制浓度已知的标准溶液，要求其浓度度Cs与待测试液浓度与待测试液浓度Cx接近。接近。在相同条件下，平行测定试样溶液和标准在相同条件下，平行测定试样溶液和标准溶液的吸光度溶液的吸光度Ax和和As。由由Cs可计算试样溶液中被测物质的浓度可计算试样溶液中被测物质的浓度CxSXsXACCAAx=bCxAs=bCs95PP
45、T课件标准曲线法标准曲线法 配制一系列不同浓度的标准溶液。配制一系列不同浓度的标准溶液。测定标准系列溶液的吸光度。测定标准系列溶液的吸光度。绘制吸光度浓度曲线，称为标准曲线绘制吸光度浓度曲线，称为标准曲线（工作曲线或校正曲线）。（工作曲线或校正曲线）。在相同条件下测定试样溶液的吸光度，在相同条件下测定试样溶液的吸光度，从校正曲线上找出与之对应的未知组分从校正曲线上找出与之对应的未知组分的浓度。的浓度。96PPT课件 【例【例1-4】以邻二氮菲为显色剂，采用标准曲】以邻二氮菲为显色剂，采用标准曲线法测定微量线法测定微量Fe2+。实验得到标准溶液和样。实验得到标准溶液和样品的浓度及吸光度数据，试确
46、定样品的浓度。品的浓度及吸光度数据，试确定样品的浓度。 溶液溶液标标1 1标标2 2标标3 3标标4 4标标5 5 标标6 6样品样品浓度浓度c c10105 5（mol/Lmol/L）1.001.002.002.003.003.00 4.004.00 6.006.008.008.00c cx x吸光度吸光度A A0.1130.1130.2120.2120.3360.3360.4340.4340.6690.6690.8680.8680.7120.71297PPT课件解：得到回归方程为：解：得到回归方程为： 342.08 101.09 100.99956Acr3434512.08 101.09
47、100.7122.08 101.09 106.51 10XXACmol L02468100.00.20.40.60.81.0AC/molL-110598PPT课件二、多组分的定量分析二、多组分的定量分析 依据：吸光度具有加和性。依据：吸光度具有加和性。测定试样中各种纯组分的吸收光谱，对测定试样中各种纯组分的吸收光谱，对比其最大吸收波长，并计算出对应的吸比其最大吸收波长，并计算出对应的吸光系数。光系数。解方程，分别求各组分的含量。解方程，分别求各组分的含量。99PPT课件1. 1. 两组分吸收光谱不重叠（互不干扰）两组分吸收光谱不重叠（互不干扰）两组分在各自两组分在各自maxmax下不重叠下不重
48、叠分别按单组分定量分别按单组分定量111222xxyyAA过程：测定；测定；1111xxxxxxAACC由2222yyyyyyAACC由100PPT课件2.2.两组分吸收光谱部分重叠两组分吸收光谱部分重叠1 1测测A A1 1yy组分不干扰组分不干扰按单组分定量测按单组分定量测CxCx2 2测测A A2 2xx组分干扰组分干扰不能按单组分定量测不能按单组分定量测CyCy1112222xxxyx yAA过程：测定；测定和；1111xxxxxxAACbCb 由22222()x yxyxyxyAAACCb由222x yxxyyACbCb101PPT课件吸收光谱相互重叠吸收光谱相互重叠21121221
49、21121221()()yx yyx yxxyxyxx yxx yyyxyxAACbAACb 11111()x yxyxyxyAAACCb22222()x yxyxyxyAAACCb102PPT课件第五节第五节 实验技术实验技术 一、样品的制备一、样品的制备 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、参比溶液的选择四、参比溶液的选择 103PPT课件一、样品的制备一、样品的制备液体样品：选择合适的溶剂溶解。液体样品：选择合适的溶剂溶解。固体样品：溶剂直接溶解、酸熔融、碱固体样品：溶剂直接溶解、酸熔融、碱熔融。熔融。溶剂：良好的溶解能力溶剂：
50、良好的溶解能力; 在测定波长范围在测定波长范围内没有明显的吸收内没有明显的吸收; 被测组分在溶剂中有被测组分在溶剂中有良好的吸收峰形；挥发性小，不易燃，良好的吸收峰形；挥发性小，不易燃，无毒性，价格便宜。无毒性，价格便宜。 104PPT课件二、仪器测量条件的选择二、仪器测量条件的选择 1测量波长的选择：测量波长的选择： 最大吸收原则：最大吸收波长为测量波长；最大吸收原则：最大吸收波长为测量波长； 如果如果max处吸收峰太尖锐处吸收峰太尖锐, 可选用灵敏度低的可选用灵敏度低的宽峰波长进行测量。宽峰波长进行测量。 2 2吸光度范围的选择吸光度范围的选择 A A的测量范围为的测量范围为0.20.20
