1、紫外紫外-可见分光光度法可见分光光度法(Ultraviolet and Visible Spectrophotometry,UV-Vis)1基本内容：基本内容：(1)紫外紫外可见光谱的产生及基本原理。可见光谱的产生及基本原理。(2)有机化合物的电子跃迁规律以及与分子结构的关系有机化合物的电子跃迁规律以及与分子结构的关系(3)各类有机化合物的紫外各类有机化合物的紫外可见光谱。可见光谱。(4)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。(5)紫外紫外可见分光度计。可见分光度计。(6)紫外紫外可见吸收光谱的应用。可见吸收光谱的应用。2一、分子光谱概述一、分子光谱概述电磁辐射电磁辐射VV:
2、nc/速度速度;折射率为折射率为n的介质中的光速为的介质中的光速为V=n V。振荡频率：振荡频率：(Hz)。波长波长：电磁波相邻波峰间的距离为波长电磁波相邻波峰间的距离为波长。波数波数：波长的倒数。每厘米内波的数目：波长的倒数。每厘米内波的数目(cm-1)光的粒子性是指光可以看成是由一系列量子化的能量子（即光子）组成。光的粒子性是指光可以看成是由一系列量子化的能量子（即光子）组成。光子能量为光子能量为E Eh h=hc/nhc/n。h h 为为PlankPlank常数，常数，h=6.626h=6.6261010-34-34JsJs。光的本质是电磁辐射，光的基本特性是波粒二象性光的本质是电磁辐射
3、，光的基本特性是波粒二象性(wave and corpuscle duality)(wave and corpuscle duality)。3电磁辐射与光谱分析法电磁辐射与光谱分析法物质具有能量，是诱电体。物质与光的作用可看成是光子对能量的授受，即物质具有能量，是诱电体。物质与光的作用可看成是光子对能量的授受，即 h h=E=E1 1-E-E0 0,该原理广泛应用于光谱解析。电磁辐射与物质的作用本质是物质吸该原理广泛应用于光谱解析。电磁辐射与物质的作用本质是物质吸收光能后发生跃迁。跃迁是指物质吸收光能后自身能量的改变。因这种改变收光能后发生跃迁。跃迁是指物质吸收光能后自身能量的改变。因这种改变
4、是量子化的，故称为跃迁。不同波长的光是量子化的，故称为跃迁。不同波长的光,能量不同，跃迁形式也不同，因能量不同，跃迁形式也不同，因此有不同的光谱分析法。此有不同的光谱分析法。光谱分析法光谱分析法波长区域波长区域波数区域波数区域,cm-1,cm-1跃迁类型跃迁类型g g 射线发射射线发射0.005-1.40.005-1.4 核核X X射线吸收，发射，衍射射线吸收，发射，衍射0.1-100 0.1-100 内层电子内层电子 真空紫外吸收真空紫外吸收10-180 nm10-180 nm1 110106 6 to 5 to 510104 4价电子价电子紫外紫外-可见吸收，发射，荧光可见吸收，发射，荧光
5、180-780 nm180-780 nm5 510104 4 to 1.3 to 1.310104 4价电子价电子红外吸收，拉曼散射红外吸收，拉曼散射0.78-300 0.78-300 m mm m1.31.310104 4 to 3.3 to 3.310101 1分子振动分子振动/转动转动微波吸收微波吸收0.75-3.75 0.75-3.75 m mm m13-2713-27分子转动分子转动电子自旋共振电子自旋共振3cm3cm0.330.33电子磁场中的自旋电子磁场中的自旋核磁共振核磁共振0.6-10 m0.6-10 m1.71.71010-2-2 to 1 to 11010-3-3核磁场中
6、的自旋核磁场中的自旋4分子紫外分子紫外-可见吸收光谱可见吸收光谱分子的紫外分子的紫外可见吸收光谱法是基于分子内电子跃迁产生的吸收光谱进行分析的可见吸收光谱法是基于分子内电子跃迁产生的吸收光谱进行分析的一种光学分析方法。一种光学分析方法。紫外紫外-可见光谱区域可见光谱区域5吸收与分子能级变化吸收与分子能级变化A：转动能级跃迁转动能级跃迁(远红外区远红外区)B：转动转动/振动能级跃迁振动能级跃迁(近红外区近红外区)C：转动转动/振动振动/电子能级跃迁电子能级跃迁(紫外紫外-可见区可见区)吸光后，分子总能量变化：吸光后，分子总能量变化：E=Eel+Evib+ErotErot为为0.005-0.05e
7、vEvib为为0.05-1evEel为为1-20evEelEvibErot定性分析具体做法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波长光的吸收程度(吸光度吸光度A)A)，以吸光度以吸光度A A为纵坐标，辐射波长为横坐标作图，得到为纵坐标，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、位置及数目等峰强度、位置及数目等)研究分研究分子结构。子结构。吸收谱带的位置吸收谱带的位置，即吸收频率或波长，是由产生谱带的跃迁能级间
8、的能量差决定的，即吸收频率或波长，是由产生谱带的跃迁能级间的能量差决定的，反映了分子内能级的分布状况。反映了分子内能级的分布状况。吸收谱带的强度吸收谱带的强度，即在给定频率的摩尔吸收系数，是由分子两能级之间的跃迁几率，即在给定频率的摩尔吸收系数，是由分子两能级之间的跃迁几率决定的。决定的。紫外紫外可见光谱不具有红外光谱那样的精细结构，不可见光谱不具有红外光谱那样的精细结构，不如红外光谱广泛用于有机化合物鉴定如红外光谱广泛用于有机化合物鉴定分子结构与吸收光谱分子结构与吸收光谱6-胡罗卜素胡罗卜素咖啡因咖啡因阿斯匹林阿斯匹林丙酮丙酮几种有机化合物的几种有机化合物的分子吸收光谱图。分子吸收光谱图。7
9、1.可能的跃迁类型可能的跃迁类型有机分子包括有机分子包括:成键轨道成键轨道、；反键轨道反键轨道*、*非键轨道非键轨道n二、紫外可见吸收光谱跃迁类型二、紫外可见吸收光谱跃迁类型有机分子能级跃迁有机分子能级跃迁8电子能级及跃迁示意图电子能级及跃迁示意图 *、*、*所需所需能量较大，位于远紫外区，没有实际意义。能量较大，位于远紫外区，没有实际意义。各轨道能级高低顺序：各轨道能级高低顺序：n*（分子轨道理论计算结果）分子轨道理论计算结果）；可能可能的跃迁类型：的跃迁类型：-*；-*；-*；n-*；-*；n-*9*跃迁跃迁能量很大能量很大吸收光谱在真空紫外区吸收光谱在真空紫外区多为饱和烃多为饱和烃甲烷甲
10、烷125nm乙烷乙烷135nm10n*跃迁跃迁所需能量小于所需能量小于 *跃迁（跃迁（150-250nm）含有未共用电子对（含有未共用电子对（n电子）原子的饱和化合物都可发生电子）原子的饱和化合物都可发生含有含有S，N，O，Cl,Br，I电负性越小，电子越易被激发，激发波长越长。电负性越小，电子越易被激发，激发波长越长。跃迁的摩尔吸光系数比较小，一般在跃迁的摩尔吸光系数比较小，一般在100-3000L/molcm化合物化合物 max maxH2O1671480CH3OH184150CH3Cl173200(CH3)2O184252011 *和和n*跃迁跃迁 *和和n*跃迁能量低（跃迁能量低（20
11、0nm）含有不饱和键的有机分子易发生这类跃迁含有不饱和键的有机分子易发生这类跃迁C=CC=C;N=N;C=O有机化合物的紫外有机化合物的紫外-可见吸收光谱分析多以这两类可见吸收光谱分析多以这两类跃迁为基础跃迁为基础12例子：例子：1）乙醛分子在）乙醛分子在160,180,290nm处产生吸收，它们对应的电子跃迁类型分别是：处产生吸收，它们对应的电子跃迁类型分别是：2）环戊烯（）环戊烯（190nm）、）、甲醚（甲醚（185nm）、）、三乙胺（三乙胺（195nm）分别对应的跃迁类型是：分别对应的跃迁类型是：3）一化合物可能是）一化合物可能是=N-CH2-CH2-CH3或或=N-CH=CH2其紫外其
12、紫外吸收光谱为：吸收光谱为：该化合物是何种化合物？该化合物是何种化合物？170200250171nm/A13-*和和n-*跃迁跃迁生色团（生色团（Chromogenesisgroup）：）：分子中含有非键或分子中含有非键或 键的电子体系，能吸收键的电子体系，能吸收特征特征外来辐射时并引起外来辐射时并引起n-*和和-*跃跃迁，可产生此类跃迁或吸收的结构单元，称为生色团。迁，可产生此类跃迁或吸收的结构单元，称为生色团。生生色色团团 max(nm)max(l/moL.cm)跃跃迁迁类类型型1758000 *1909000 *280190160202000n *n *20441 n *20550 n
13、*500240109000 n *34024010n *n *CCCCCOCOOH COORCSNN14助色团助色团（Auxochromousgroup）：含有孤对电子，可使生色团吸收峰向长波方向移动并提高吸收强度的一些官能含有孤对电子，可使生色团吸收峰向长波方向移动并提高吸收强度的一些官能团，称之为助色团。常见助色团助色顺序为：团，称之为助色团。常见助色团助色顺序为：-F-CH3-Br-OH-OCH3-NH2-NHCH3-NH(CH3)2-NHC6H5200200K(EK(E2 2)共轭多烯、共轭多烯、-C=C-C=O-C=C-C=O-等的吸收等的吸收10,00010,000B B芳香环、芳
14、香杂环化合物的芳香环、芳香杂环化合物的芳香环吸收。有的具有精细结构芳香环吸收。有的具有精细结构100100nn*R R含含COCO，NONO2 2等等n n电子基团的吸收电子基团的吸收10010)104 4l/mol cml/mol cm，因此含因此含有这类结构的分子测定灵敏度高。有这类结构的分子测定灵敏度高。hv电子接受体电子接受体电子给予体电子给予体19金属离子影响下的配体金属离子影响下的配体 *跃迁跃迁金属离子与有机物配合后使配体的共轭结构发生变化，导金属离子与有机物配合后使配体的共轭结构发生变化，导致吸收光谱蓝移或红移。致吸收光谱蓝移或红移。偶氮氯瞵偶氮氯瞵III偶氮氯瞵偶氮氯瞵III
15、U（VI）配合物配合物500600700/nmA20过渡元素的过渡元素的d 轨道为简并轨道轨道为简并轨道(Degeneration orbit)，当与配当与配位体配合时，轨道简并解除，位体配合时，轨道简并解除，d 轨道发生能级分裂。如果轨轨道发生能级分裂。如果轨道未充满，则低能量轨道上的电子吸收外来能量时，将会跃道未充满，则低能量轨道上的电子吸收外来能量时，将会跃迁到高能量的迁到高能量的d 轨道，从而产生吸收光谱。轨道，从而产生吸收光谱。d电子跃迁吸收谱带电子跃迁吸收谱带21无配场无配场八面体场八面体场四面体场四面体场平面四面形场平面四面形场d d 轨道电子云分布及在配场下的分轨道电子云分布及
16、在配场下的分裂示意图裂示意图谱带出现在可见区，吸收系数 max 较小(102)，很少用于定量分析；多用于研究配合物结构及其键合理论。为分裂能为分裂能其大小既依赖于金属离子价其大小既依赖于金属离子价态，也依赖于配位场的强弱态，也依赖于配位场的强弱配位体一定时，配位体一定时，D DE E的值增大的值增大顺序为：顺序为：M2+2+M3+3+M4+4+；3 3d44d5-N(CH3)2-NH2-OH-OCH3-NHCOCH3-OCOCH3-CH2CH2COOH-H吸电子基的作用强度顺序是：吸电子基的作用强度顺序是：-N+(CH3)3-NO2-SO3H-COH-COO-COOH-COOCH3-Cl-Br
17、-I取代苯的取代苯的-*跃迁吸收特性跃迁吸收特性取代苯取代苯K-K-吸收带吸收带B-B-吸收带吸收带 maxmax(nm(nm)maxmax maxmax(nm(nm)maxmaxC C6 6H H5 5-H-H2042047,4007,400254254204204C C6 6H H5 5-CH-CH3 32072077,0007,000261261225225C C6 6H H5 5-OH-OH2112116,2006,2002702701,4501,450C C6 6H H5 5-NH-NH2 22302308,6008,6002802801,4301,430C C6 6H H5 5-N
18、O-NO2 2268268C C6 6H H5 5-COCH-COCH3 3278.5278.5C C6 6H H5 5-N(CH-N(CH3 3)2 225125114,00014,0002982982,1002,100284）溶剂效应：红移或蓝移或使吸收峰的振动精细结构消失）溶剂效应：红移或蓝移或使吸收峰的振动精细结构消失5）pH值：红移或蓝移值：红移或蓝移苯酚在酸性或中性水溶液中，有苯酚在酸性或中性水溶液中，有210.5nm及及270nm两个吸收带；而在碱两个吸收带；而在碱性溶液中，则分别红移到性溶液中，则分别红移到235nm和和287nm29三、三、吸收光谱的测量吸收光谱的测量-Lam
19、bert-Beer定律定律几个术语几个术语 当强度为当强度为I0的入射光束的入射光束(Incident beam)通过装有均匀待测物的介质时，通过装有均匀待测物的介质时，该光束将被部分吸收，未被吸收的光将透过该光束将被部分吸收，未被吸收的光将透过(Emergent)待测物溶液以及通待测物溶液以及通过散射过散射(Scattering)、反射反射(Reflection),包括在液面和容器表面的反射包括在液面和容器表面的反射)而损而损失，这种损失有时可达失，这种损失有时可达10%，那么，那么，I0=Ie+Is+I r因此，因此，在样品测量时必须同时采用参比池和参比溶液扣除这些影响在样品测量时必须同时
20、采用参比池和参比溶液扣除这些影响！术语、符号术语、符号定义定义其它方法其它方法辐射能辐射能P，P01S内照在内照在1cm2面积上的能量面积上的能量(erg)光强光强I0，I吸光度吸光度Alg(P/P0)或或lg(I0/I)光学密度；消光值光学密度；消光值E透过率透过率TI/I0透射比，透光度透射比，透光度光程光程l待测物液层厚度待测物液层厚度b,d吸光系数吸光系数aA/bc(c,g/L)吸收系数吸收系数吸光系数吸光系数A/bc(c,mol/L)摩尔吸光系数摩尔吸光系数30IoIbSdxLambert-Beer 定律定律（定量分析的基础）（定量分析的基础）31IxdIxdIxIx吸收光强吸收光强
21、入射光强入射光强吸收率吸收率任一截面的吸收率任一截面的吸收率dx32adnds=adn截面为截面为S的区域内的区域内俘获光的有效面积俘获光的有效面积从分子吸收的角度考虑从分子吸收的角度考虑33因此俘获光的几率应为：因此俘获光的几率应为：SadnSdSSadnSdSIxdIx34a1dn1dn2dn3a3a2ds=a1dn1+a2dn2+a3dn335-dIx/Ix=dS/S(1)miiidnadS1(2)miiixxdnaSIdI11/(3)miiinaSIILn101由吸由吸光光度定义：度定义：miiimiiimiiimiiibcNVnbNanaVbnaSIILgA111104343.043
22、43.04343.0对于单一组分：对于单一组分：bcA若浓度以重量浓度表示：若浓度以重量浓度表示：abcA Ma/mAAAAA32136偏离偏离L-B 定律的因素定律的因素样品吸光度样品吸光度A 与光程与光程b 总是成正比。但当总是成正比。但当b 一定时，一定时，A 与与c 并不总是并不总是成正比，即偏离成正比，即偏离L-B 定律！这种偏离由样品性质和仪器决定。定律！这种偏离由样品性质和仪器决定。1.样品性质影响样品性质影响a）待测物高浓度待测物高浓度-吸收质点间隔变小吸收质点间隔变小质点间相互作用质点间相互作用对特定辐射对特定辐射的吸收能力发生变化的吸收能力发生变化-变化；变化；b）试液中各
23、组份的相互作用，如缔合、离解、光化反应、异构化、配试液中各组份的相互作用，如缔合、离解、光化反应、异构化、配体数目改变等，会引起待测组份吸收曲线的变化；体数目改变等，会引起待测组份吸收曲线的变化；c）溶剂的影响：对待测物生色团吸收峰强度及位置产生影响；溶剂的影响：对待测物生色团吸收峰强度及位置产生影响；d）胶体、乳状液或悬浮液对光的散射损失。胶体、乳状液或悬浮液对光的散射损失。bcA37 x i AxAi2.仪器因素仪器因素仪器因素包括光源稳定性以及入射光的单色性等。仪器因素包括光源稳定性以及入射光的单色性等。a）入射光的非单色性：不同光对所产生的吸收不同，可导致测定偏差。）入射光的非单色性：
24、不同光对所产生的吸收不同，可导致测定偏差。38假设假设入射光由测量波长入射光由测量波长 x和干扰和干扰 i波长组成，据波长组成，据Beer定律，定律，溶液对在溶液对在 x和和 i的光的吸光度分别为：的光的吸光度分别为：bcxxxxxxxeIIbcIIA)(0)(0lg或bciiiiiieIIbcIIA)(02)(0lg或bcibcxixixixixIIIIIIIIA1010lglg)(0)(0)(0)(0)(0)(0当两种波长同时存在时，当两种波长同时存在时，当当 x=i时，或者说当时，或者说当 x=i时，有时，有A=xbc,符合符合L-B定律；定律；当当 xi时，或者说当时，或者说当 xi时
25、，则吸光度与浓度是非线性的。二者差别越大，时，则吸光度与浓度是非线性的。二者差别越大，则偏离则偏离L-B越大；越大；当当 x i，测得的吸光度比在，测得的吸光度比在“单色光单色光”x处测得的低，产生负偏离；反之，当处测得的低，产生负偏离；反之，当 x i，则产生正偏离。，则产生正偏离。39AC011+240特别是存在非吸收线特别是存在非吸收线(或吸收很小或吸收很小,杂散光杂散光)和浓和浓度较大时，度较大时，I变的变的很小，很小，Ii 常数00iiIlgiIiIlgAb）谱带宽度与狭缝宽度：谱带宽度与狭缝宽度：“单色光单色光”仅是理想情况，经仅是理想情况，经分光元件色散所得的分光元件色散所得的“
26、单色光单色光”实际上是有一定波长范围实际上是有一定波长范围的光谱带的光谱带(即谱带宽度即谱带宽度)。单色光的。单色光的“纯度纯度”与狭缝宽度有与狭缝宽度有关，狭缝越窄，它所包含的波长范围越小，单色性越好。关，狭缝越窄，它所包含的波长范围越小，单色性越好。41紫外紫外-可见吸收光谱的灵敏度可见吸收光谱的灵敏度=0.4343Naiai=1x10-15cm2N=6.02x1023因为因为 为摩尔吸光系数为摩尔吸光系数ai的单位是的单位是cm2（cm3是是ml,变成变成L除除1000）所以所以=0.4343Nai=0.4343x6.02x1023x1x10-15/1000=10542若若1%吸收吸收A
27、=0.0044b=1C=A0.0044 b100000=4.4x10-8(M)此即为方法的理论灵敏度此即为方法的理论灵敏度思考题思考题 UV-VIS的理论灵敏度为的理论灵敏度为4.4x10-8M，这一极限这一极限值能够从哪几个方面突破？请你提出有效的方法。值能够从哪几个方面突破？请你提出有效的方法。43光源光源单色器单色器狭狭缝缝样品室样品室检测器检测器四、四、紫外紫外-可见光度计可见光度计44紫外紫外-可见光度计仪器由光源、可见光度计仪器由光源、单色器、吸收池和检测器四部单色器、吸收池和检测器四部分组成。分组成。光源光源对光源基本要求：足够光强、稳定、连续辐射且强度对光源基本要求：足够光强、
28、稳定、连续辐射且强度随波长变化小。随波长变化小。1.钨及碘钨灯：钨及碘钨灯：3402500 nm，多用在可见光区；多用在可见光区；2.氢灯和氘灯：氢灯和氘灯：160375nm，多用在紫外区。多用在紫外区。45100400800 山山气灯气灯钨丝灯钨丝灯相对辐射功率46D2 灯H2 灯200 250 300/nm相对辐射功率47单色器单色器(Mnochromator)在在UV-Vis光度计中，单色器通常置于吸收池的前面！光度计中，单色器通常置于吸收池的前面！（可防止强光照射引（可防止强光照射引起吸收池中一些物质的分解）起吸收池中一些物质的分解）通常由入射狭缝、准直镜、色散元件、通常由入射狭缝、准
29、直镜、色散元件、物镜和出射狭缝组成物镜和出射狭缝组成48吸收池吸收池(Cell，Container)：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。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。检测器：检测器：硒光电池、光电倍增管、二极管阵列检测器硒光电池、光电倍增管、二极管阵列检测器1cm5cm石英石英玻璃玻璃492.紫外紫外-可见光度计工作可见光度计工作原理原理分光光度计分为单波长分光光度计分为单波长和双波长仪器。和双波长仪器。1.单波长分光光
30、度计单波长分光光度计(a)单光束单光束(b)双光束双光束(c)特点：特点：(d)双光束方法因光双光束方法因光束几乎同时通过样品池束几乎同时通过样品池和参比池，因此可消除和参比池，因此可消除光源不稳产生的误差。光源不稳产生的误差。50光源光源检测器检测器单色器单色器单色器单色器切光器切光器吸收池吸收池双双波长分光光度计示意图波长分光光度计示意图2.双波长分光度计双波长分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D DA。D DAB1和和D DAB2分别为在分别为在 1和和 2处的背景吸收，当处的背景吸收，当 1和和 2相
31、近时，背景吸收近似相等。二式相相近时，背景吸收近似相等。二式相减，得减，得这表明，试样溶液浓度与两个波长处的吸光度差成正比。这表明，试样溶液浓度与两个波长处的吸光度差成正比。11110lgBAbcIIAD22220lgBAbcIIADbcAAIIA)(lg121221D特点：特点：可测多组份试样、混浊试样、而且可作成导数光谱、不需参比液可测多组份试样、混浊试样、而且可作成导数光谱、不需参比液(消除了由于参比消除了由于参比池的不同和制备空白溶液等产生的误差池的不同和制备空白溶液等产生的误差)、克服了电源不稳而产生的误差，灵敏度高。、克服了电源不稳而产生的误差，灵敏度高。51用于悬浊液和悬浮液的测
32、定，消除背景吸收。用于悬浊液和悬浮液的测定，消除背景吸收。用于吸收峰相互重叠的混合组分的同时测定。用于吸收峰相互重叠的混合组分的同时测定。设有混合组分设有混合组分X、Y：XX1X2Y1Y221YY1Y2XX1X212YY2XX222YY1XX111)bC-(A)bC-()bC-(A-AAbCbCA bCbCA DD，则：使，和选择时：时：523.分光光度计的校正分光光度计的校正当光度计使用一段时间后其波长和吸光度将出现漂移，因此需要对当光度计使用一段时间后其波长和吸光度将出现漂移，因此需要对其进行校正。其进行校正。波长标度校正：波长标度校正：使用镨使用镨-钕玻璃（可见光区）和钬玻璃（紫外光区）
33、进行校正。因为钕玻璃（可见光区）和钬玻璃（紫外光区）进行校正。因为二者均有其各自的特征吸收峰。二者均有其各自的特征吸收峰。吸光度标度校正：吸光度标度校正：采用采用K2CrO4 标准液校正（在标准液校正（在25oC时，于不同波长处测定时，于不同波长处测定0.04000g/L的的KOH 溶液溶液（0.05mol/L）的吸光度的吸光度A，调整光度计使其调整光度计使其A。53五、分光光度测定方法五、分光光度测定方法1.分光光度滴定分光光度滴定以一定的标准溶液滴定待测物溶液，测定以一定的标准溶液滴定待测物溶液，测定滴定中溶液的吸光度变化，通过作图法求滴定中溶液的吸光度变化，通过作图法求得滴定终点，从而计
34、算待测组分含量的方得滴定终点，从而计算待测组分含量的方法称为分光光度滴定。法称为分光光度滴定。间接滴定法间接滴定法直接滴定法直接滴定法选择被滴定物、滴定剂或反应生成物之一选择被滴定物、滴定剂或反应生成物之一摩尔吸光系数最大的物质的摩尔吸光系数最大的物质的 maxmax为吸收波为吸收波长进行滴定。长进行滴定。间接滴定法需使用指示剂。间接滴定法需使用指示剂。光度滴定与通过指示剂颜色变化用肉眼确定滴定终点的普通滴定法相比，光度滴定与通过指示剂颜色变化用肉眼确定滴定终点的普通滴定法相比，准确性、精密度及灵敏度都要高。光度滴定已用于酸碱滴定、氧化还原滴准确性、精密度及灵敏度都要高。光度滴定已用于酸碱滴定
35、、氧化还原滴定、沉淀滴定和络合滴定。定、沉淀滴定和络合滴定。542.差式分光光度法差式分光光度法透光率透光率A A在在0.2-0.80.2-0.8范围内误差最小。超范围内误差最小。超出此范围，如高浓度或低浓度溶液，其出此范围，如高浓度或低浓度溶液，其吸光度测定误差较大。尤其是高浓度溶吸光度测定误差较大。尤其是高浓度溶液，更适合用差示法。液，更适合用差示法。一般分光光度测定选用试剂空白或溶液一般分光光度测定选用试剂空白或溶液空白作为参比，差示法则选用一已知浓空白作为参比，差示法则选用一已知浓度的溶液作参比。该法的实质是相当于度的溶液作参比。该法的实质是相当于透光率标度放大。透光率标度放大。55高
36、吸收法高吸收法在测定高浓度溶液时使用。选用在测定高浓度溶液时使用。选用比待测溶液浓度稍低的已知浓度溶液作标准比待测溶液浓度稍低的已知浓度溶液作标准溶液，调节透光率为溶液，调节透光率为100%100%。低吸收法低吸收法在测定低浓度溶液时使用。选在测定低浓度溶液时使用。选用比待测液浓度稍高的已知浓度溶液作用比待测液浓度稍高的已知浓度溶液作标准溶液，调节透光率为标准溶液，调节透光率为0 0。最精密法最精密法是同时用浓度比待测液浓度稍高是同时用浓度比待测液浓度稍高或稍低的两份已知溶液作标准溶液，分别调或稍低的两份已知溶液作标准溶液，分别调节透光率为节透光率为0 0或或100%100%。56设试样浓度为
37、设试样浓度为C Cx x，以溶剂作参比时，其吸光度为以溶剂作参比时，其吸光度为A Ax0 x0。若选浓度为若选浓度为C Cs s(其以溶其以溶剂为参比时吸光度为剂为参比时吸光度为A AS0S0 )的已知溶液作参比，调节透光率为的已知溶液作参比，调节透光率为100%100%。根据。根据吸收定律，有：吸收定律，有：以溶剂作参比时：以溶剂作参比时：Ax0=Ax-A0;AS0=AS-A0差示法，以已知浓度为差示法，以已知浓度为Cs的溶液作参比时：的溶液作参比时：Ax=Ax0-AS0=b(Cx-Cs)=bC571 1）定义：将吸光度信号转化为对波长的导数信号的方法。导数光谱是解）定义：将吸光度信号转化为
38、对波长的导数信号的方法。导数光谱是解决干扰物质与被测物光谱重叠，消除胶体等散射影响和背景吸收，提高决干扰物质与被测物光谱重叠，消除胶体等散射影响和背景吸收，提高 光谱分辨率的一种数据处理技术。光谱分辨率的一种数据处理技术。2 2）原理：）原理：已知已知 ，对波长求一阶导数，得对波长求一阶导数，得bcAbcddddA)/(/可见，一阶导数信号与浓度成正比。可见，一阶导数信号与浓度成正比。同样可得到二阶、三阶同样可得到二阶、三阶.n 阶导数信号亦与浓度成正比。阶导数信号亦与浓度成正比。3.3.导数光谱法导数光谱法bcdddAdnnnn)/(/58随导数阶数的增加，峰形越来越尖锐，因而随导数阶数的增
39、加，峰形越来越尖锐，因而导数光谱法分辨率高（右图）。导数光谱法分辨率高（右图）。吸收峰数为：导数阶数吸收峰数为：导数阶数+1，即，即n+110ppm苯的乙醇液苯的乙醇液1ppm苯的乙醇液苯的乙醇液0ppm纯乙醇纯乙醇1ppm苯的乙醇溶液，苯的乙醇溶液，一阶导数光谱一阶导数光谱基本光谱基本光谱1ppm苯的乙醇溶液，苯的乙醇溶液，四阶导数光谱四阶导数光谱选选择择性性及及灵灵敏敏度度均均提提高高（苯的（苯的导数信号）导数信号）593）导数峰高测量方法）导数峰高测量方法测量方法有三，如下图：测量方法有三，如下图：正切法：相邻峰正切法：相邻峰(极大或极小极大或极小)切线中点至相邻峰切线切线中点至相邻峰切
40、线(极小或极大极小或极大)的距离的距离d；峰谷法：两相邻峰值峰谷法：两相邻峰值(极大或极小极大或极小)间的距离间的距离p1或或p2；峰零法：极值峰至零线间的距离峰零法：极值峰至零线间的距离Z。604.4.动力学分光光度法动力学分光光度法动力学分光光度法是以测定反应速度为基础的。氧化还原反应、络合催化交动力学分光光度法是以测定反应速度为基础的。氧化还原反应、络合催化交换反应与酶催化反应。换反应与酶催化反应。设有一个反应速度较慢的显色反应，为催化剂设有一个反应速度较慢的显色反应，为催化剂H催化而加速催化而加速:gGfFeEdDH若若F F为在紫外为在紫外-可见区有吸收的化合物，则可见区有吸收的化合
41、物，则F F的生成反应速度可表示为：的生成反应速度可表示为：HeEdDfFCCCkdtdC/HFCkdtdC/上式积分，得上式积分，得tCkCHF由吸光度定义：由吸光度定义：tCktCkbbCAHHF 61tCktCkbbCAHHF 固定时间法。固定时间法。t t为常数时，为常数时，A=kA=k1 1C CH H。选择一系列选择一系列C CH H的的标准溶液，并测定固定时间标准溶液，并测定固定时间t t时的吸光度时的吸光度A A，绘制绘制A-A-C CH H工作曲线，由待测样在工作曲线，由待测样在t t时的吸光度值求得时的吸光度值求得C CH H。测定测定C CH H的方法有：的方法有：固定浓
42、度法。固定浓度法。测量显色产物测量显色产物F F达到一定吸光度值达到一定吸光度值时所需的时间。时所需的时间。C CF F为常数时，为常数时，C CH H=K/t=K/t。配制一系配制一系列不同浓度列不同浓度C CH H的标准溶液，测定达到一定吸光度的标准溶液，测定达到一定吸光度A A时的时间时的时间t t，绘制绘制C CH H-1/t-1/t工作曲线，由待测样经工作曲线，由待测样经反应达到反应达到A A时所需要的时间时所需要的时间t t求得求得C CH H。斜率法。斜率法。由吸光度由吸光度A A随反应时间的变化速率随反应时间的变化速率D DA/A/D Dt t来来测定测定C CH H。因为因为
43、D DA/A/D Dt t=kCkCH H，配制标准溶液具有不同配制标准溶液具有不同的的C CH H，分别测定分别测定A-tA-t曲线，求得曲线斜率曲线，求得曲线斜率D DA/A/D Dt t，再再绘制绘制D DA/A/D Dt t-C-CH H工作曲线。对待测样亦同样测定工作曲线。对待测样亦同样测定A-tA-t曲线，求得曲线斜率曲线，求得曲线斜率D DA/A/D Dt t，从，从D DA/A/D Dt t-C-CH H工作曲线工作曲线上求得上求得C CH H。斜率法实验数据多，准确度高。斜率法实验数据多，准确度高。动力学分光光度法的特点是灵敏度高动力学分光光度法的特点是灵敏度高(10(10-
44、6-6-10-10-9-9g/mlg/ml，有的可达有的可达1010-12-12g/ml)g/ml)。但由于影响因素多，不易严格控制，测定误差较大。但由于影响因素多，不易严格控制，测定误差较大。625.反射光谱法反射光谱法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。反射率定义为：反射率定义为：R%=I/IR%=I/I0 0100100。I I为被反射的辐射强度，为被反射的辐射强度，I I0 0为从某些标准为从某些标准表面反射回来的辐射强度。表面反射回来的辐射强度。63六、紫外六、紫外-可见分光光度法的应用可见分光光度法的应用1)定性分
45、析定性分析判断异构体：判断异构体：紫外吸收光谱的重要应用在于测定共轭分子。共轭体系紫外吸收光谱的重要应用在于测定共轭分子。共轭体系越大，吸收强度越大，波长红移。越大，吸收强度越大，波长红移。CH3CH2前者有紫外吸收，后者的前者有紫外吸收，后者的 maxmax200nm200nm。CH3COCHHCOOC2H5CH3OC2H5COCHHCO 酮式酮式 烯醇式烯醇式 maxmax=275 nm,=275 nm,=100 =100 maxmax=245 nm,=245 nm,=18,000=18,00064判断共轭状态：判断共轭状态：可以判断共轭生色团的所有原子是否共平面等。可以判断共轭生色团的所
46、有原子是否共平面等。如二苯乙烯（如二苯乙烯（ph-CH=CH-phph-CH=CH-ph）顺式比反式不易共平面，因此反式结构的最顺式比反式不易共平面，因此反式结构的最大吸收波长及摩尔吸光系数要大于顺式。大吸收波长及摩尔吸光系数要大于顺式。顺式顺式:maxmax=280 nm,=280 nm,=13,500;=13,500;反式反式:maxmax=295 nm,=295 nm,=27,000=27,000 已知化合物的验证：已知化合物的验证：与标准谱图比对，紫外与标准谱图比对，紫外-可见吸收光谱可以作为有机化合可见吸收光谱可以作为有机化合物结构测定的一种辅助手段。物结构测定的一种辅助手段。652
47、)定量分析定量分析a.a.单组份定量方法单组份定量方法标准曲线法标准曲线法标准加入法标准加入法样品组成比较复杂，难于制备组成匹配的标样品组成比较复杂，难于制备组成匹配的标样时用标准加入法。将待测试样分成若干等样时用标准加入法。将待测试样分成若干等份，分别加入不同已知量份，分别加入不同已知量0,C0,C1 1,C,C2 2,C Cn n的的待测组分配制溶液。由加入待测试样浓度由待测组分配制溶液。由加入待测试样浓度由低至高依次测定上述溶液的吸收光谱，作一低至高依次测定上述溶液的吸收光谱，作一定波长下浓度与吸光度的关系曲线，得到一定波长下浓度与吸光度的关系曲线，得到一条直线。若直线通过原点，则样品中
48、不含待条直线。若直线通过原点，则样品中不含待测组分；若不通过原点，将直线在纵轴上的测组分；若不通过原点，将直线在纵轴上的截距延长与横轴相交，交点离开原点的距离截距延长与横轴相交，交点离开原点的距离为样品中待测组分的浓度。为样品中待测组分的浓度。66b.b.多组分定量方法多组分定量方法由于吸光度具有加合性，因此可以在同一试样中测定多个组份。由于吸光度具有加合性，因此可以在同一试样中测定多个组份。设试样中有两组份设试样中有两组份X 和和Y，将其显色后，分别绘制吸收曲线，会出现如图所示的将其显色后，分别绘制吸收曲线，会出现如图所示的三种情况：三种情况：图图a)：X,Y 组份最大吸收波长不重迭，相互不
49、干扰，可以按两个单一组份处理。组份最大吸收波长不重迭，相互不干扰，可以按两个单一组份处理。图图b)和和c)：X,Y 相互干扰，此时可通过解联立方程组求得相互干扰，此时可通过解联立方程组求得X和和Y的浓度：的浓度：其中，其中，X,Y 组份在波长组份在波长 1 和和 2 处的摩尔吸光系数处的摩尔吸光系数 可由已知浓度的可由已知浓度的X,Y 纯溶液纯溶液测得。解上述方程组可求得测得。解上述方程组可求得cx 及及cy。yyxxyxyyxxyxlclcAlclcA22211167c.分析条件选择分析条件选择可用于测定的最短波长可用于测定的最短波长(nm)(nm)常见溶剂常见溶剂200200蒸馏水，乙腈，
50、环己烷蒸馏水，乙腈，环己烷220220甲醇，乙醇，异丙醇，醚甲醇，乙醇，异丙醇，醚250250二氧六环，氯仿，醋酸二氧六环，氯仿，醋酸270270N,N-N,N-二甲基甲酰胺二甲基甲酰胺(DMF)(DMF)，乙酸乙酯，四氯化碳乙酸乙酯，四氯化碳290290苯，甲苯，二甲苯苯，甲苯，二甲苯335335丙酮，甲乙酮，吡啶，二硫化碳丙酮，甲乙酮，吡啶，二硫化碳 所选择的溶剂应易于溶解样品并不与样品作用，且在测定波长区间内所选择的溶剂应易于溶解样品并不与样品作用，且在测定波长区间内吸收小，不易挥发。吸收小，不易挥发。溶剂的选择溶剂的选择68测定浓度的选择测定浓度的选择当分析高浓度的样品时，误差大。当分
