光谱概论、紫外.ppt

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1、第二章 光学分析法概论第一节第一节 电磁辐射及其与物质的相互作用电磁辐射及其与物质的相互作用一、电磁辐射和电磁波谱一、电磁辐射和电磁波谱1电磁辐射（电磁波，光）：以巨大速度通过空间、不需要任何物质作为传播媒介的一种能量 2电磁辐射的性质：具有波、粒二向性波动性：粒子性：依据物质发射的电磁辐射或物质与电磁辐射相互作用而建立起来的各种分析法的统称光学分析法13电磁波谱：电磁辐射按波长顺序排列 波长范围波谱区名称跃迁类型 光谱类型0.00050.1nm 射线原子核反应 莫斯鲍尔谱0.110nm x射线内层电子 x射线电子能谱10200nm远紫外外层电子 真空紫外吸收光谱200400nm近紫外外层电子

2、 紫外可见吸收光谱400760nm可见外层电子0.762.5m近红外分子振动红外吸收光谱、拉曼光谱2.550m中红外分子振动、转动501000m远红外分子振动、转动0.1100cm微波分子转动 电子自旋 电子自旋共振11000m无线电波原子核自旋 核磁共振2二、电磁辐射与物质的相互作用 涉及物质内能变化：吸收、发射、荧光、磷光、拉曼散射 不涉及物质内能变化：透射、折射、衍射、非拉曼散射、旋光3吸收：原子、分子或离子吸收光子的能量（等于基态和激发态差），从基态跃迁到激发态的过程 发射：物质从激发态跃迁回基态，并以光的形式释放出能量的过程 散射：光通过介质时会发生发生散射。散射中多数是光子与介质之

3、间发生弹性碰撞所致。碰撞过程没有能量交换，光频率不变，但光子的运动方向改变 拉曼散射：光子与介质分子之间发生了非弹性碰撞，碰撞时光子不仅改变了运动方向，而且还有能量交换，光频率发生改变 折射和反射：光从介质1照射到与介质2的界面时，一部分光改变方向返回介质1 称为反射；另一部分光改变方向进入介质2称为折射干涉和衍射：在一定条件下光波会相互叠加，产生一个加强或减弱的合成波，称为干涉。光波绕过障碍物或通过狭缝时，前进的方向发生弯曲，称为衍射。4第二节第二节光学分析法的分类光学分析法的分类一、光谱法与非光谱法光谱法：利用物质与电磁辐射作用时，物质内部发生量子化能级跃迁而产生的吸收、发射或散射辐射等电

4、磁辐射的强度随波长变化进行分析的方法非光谱法：利用物质与电磁辐射的相互作用测定电磁辐射的反射、折射、干涉、衍射和偏振等基本性质变化进行分析的方法光谱法与非光谱法的区别：光谱法：内部能级发生变化光谱法：内部能级发生变化 原子吸收原子吸收/发射光谱法：原子外层电子能级跃迁发射光谱法：原子外层电子能级跃迁 分子吸收分子吸收/发射光谱法：分子外层电子能级跃迁发射光谱法：分子外层电子能级跃迁非光谱法：内部能级不发生变化非光谱法：内部能级不发生变化 仅测定电磁辐射性质改变仅测定电磁辐射性质改变 ，如，如折射法、旋光法、比浊法、射线衍射法5二、原子光谱法和分子光谱法二、原子光谱法和分子光谱法原子光谱是气态原

5、子或离子外层或内层电子能级跃迁原子光谱是气态原子或离子外层或内层电子能级跃迁而产生的，为线光谱。原子光谱法可以确定试样物质而产生的，为线光谱。原子光谱法可以确定试样物质的元素组成和含量。的元素组成和含量。6分子光谱是由分子中电子能级、振动能级和转动能级分子光谱是由分子中电子能级、振动能级和转动能级的变化而产生的，表现为带光谱。分子光谱法可用于的变化而产生的，表现为带光谱。分子光谱法可用于试样物质的定性、定量和结构分析。试样物质的定性、定量和结构分析。7发射光谱吸收光谱 例：原子发射光谱法、原子荧光光谱法例：原子发射光谱法、原子荧光光谱法例：原子吸收光谱法，红外吸收光谱法例：原子吸收光谱法，红外

6、吸收光谱法三、吸收光谱法和发射光谱法8一、电子跃迁类型一、电子跃迁类型第三章第三章紫外紫外-可见分光光度法可见分光光度法第一节第一节基本原理基本原理（一）光谱的产生（一）光谱的产生分子具有三种不同能级：电子能级、振动能级和转动能级分子具有三种不同能级：电子能级、振动能级和转动能级三种能级都是量子化的，且各自具有相应的能量三种能级都是量子化的，且各自具有相应的能量分子的内能：电子能量分子的内能：电子能量Ee、振动能量振动能量Ev、转动能量转动能量Er即即EEe+Ev+Erevr（1）转动能级间的能量差）转动能级间的能量差Er：0.0050.050eV，跃迁产生吸收跃迁产生吸收光谱位于远红外区。光

7、谱位于远红外区。（2）振动能级的能量差）振动能级的能量差Ev约为：约为：0.05eV，跃迁产生的吸收跃迁产生的吸收光谱位于红外区光谱位于红外区（3）电子能级的能量差）电子能级的能量差Ee较大较大120eV。电子跃迁产生的吸收电子跃迁产生的吸收光谱在紫外光谱在紫外可见光区可见光区910 物质分子的价电子有物质分子的价电子有 电子、电子、电子、电子、n电子电子,以甲醛分子为例以甲醛分子为例:C=OHH：A原子轨原子轨道道 B原子轨原子轨道道 A原子轨原子轨道道 B原子轨原子轨道道 分子的外层电子（价电子）跃迁而产生的光谱位于紫外分子的外层电子（价电子）跃迁而产生的光谱位于紫外-可见光可见光区，称为

8、紫外区，称为紫外-可见吸收光谱。价电子的跃迁还伴随着振动、转可见吸收光谱。价电子的跃迁还伴随着振动、转动能级的变化，所以紫外动能级的变化，所以紫外-可见吸收光谱为带状光谱。可见吸收光谱为带状光谱。*（二）常见电子跃迁类型（二）常见电子跃迁类型11 E 电子跃迁的类型不同，实现跃迁所需的能量不同，跃迁能量越大，则吸收光的波长越短。各种跃迁所需的能量跃迁顺序为：*n*n*分子中价电子跃迁类型分子中价电子跃迁类型*n121.跃迁跃迁所需能量最大，所需能量最大，电子只有吸收远紫外光的能量才能发生跃迁。电子只有吸收远紫外光的能量才能发生跃迁。饱和烷烃的分子吸收光谱出现在远紫外区饱和烷烃的分子吸收光谱出现

9、在远紫外区(吸收波长吸收波长200nm。这类跃迁在跃迁选律上属这类跃迁在跃迁选律上属于禁阻跃迁，摩尔吸光系数一般为于禁阻跃迁，摩尔吸光系数一般为10100，吸收谱带强度较弱。，吸收谱带强度较弱。分子中孤对电子和分子中孤对电子和键同时存在时发生键同时存在时发生n 跃迁。跃迁。含有杂原子的含有杂原子的不饱和基团分子如不饱和基团分子如丙酮，丙酮，n 跃迁的跃迁的为为275nm max为为22（溶剂（溶剂环己烷环己烷)。14 当吸收紫外可见辐射后，分子中原定域在金属当吸收紫外可见辐射后，分子中原定域在金属M轨道上电荷的轨道上电荷的转移到配位体转移到配位体L的轨道，或按相反方向转移，这种跃迁称为电荷转的

10、轨道，或按相反方向转移，这种跃迁称为电荷转移跃迁，所产生的吸收光谱称为荷移光谱。移跃迁，所产生的吸收光谱称为荷移光谱。电荷转移跃迁本质上属于分子内氧化还原反应，因此呈现荷移电荷转移跃迁本质上属于分子内氧化还原反应，因此呈现荷移光谱的必要条件是构成分子的二组分，一个为电子给予体，另一光谱的必要条件是构成分子的二组分，一个为电子给予体，另一个应为电子接受体。个应为电子接受体。电荷转移跃迁在跃迁选律上属于允许跃迁，其摩尔吸光系数一电荷转移跃迁在跃迁选律上属于允许跃迁，其摩尔吸光系数一般都较大般都较大(10 4左右左右)。例：例：Fe3与与SCN形成血红色配合物，在形成血红色配合物，在490nm处有强

11、吸收处有强吸收峰。其实质是发生了如下反应：峰。其实质是发生了如下反应：Fe3 SCN h=Fe SCN 25.电荷迁移跃迁电荷迁移跃迁15某些取代芳烃可以产生电荷转移吸收光谱某些取代芳烃可以产生电荷转移吸收光谱166.配位场跃迁配位场跃迁低能态的低能态的d电子或电子或f电子吸收光能后电子吸收光能后,可以分别跃迁到高能可以分别跃迁到高能态的态的d或或f轨道上去轨道上去,由于这类跃迁必须在配体的配位场作由于这类跃迁必须在配体的配位场作用下才有可能产生用下才有可能产生,因此称为配位场跃迁因此称为配位场跃迁由于配位体的分裂能由于配位体的分裂能一般较小，所以配位场跃迁所产生的光一般较小，所以配位场跃迁所

12、产生的光谱吸收波长较长，一般位于可见光区，而且吸收强度较弱，谱吸收波长较长，一般位于可见光区，而且吸收强度较弱，200nm200nm的光的光)，但，但当它们与生色团相连时，就会发生当它们与生色团相连时，就会发生n n共轭作用，增强生色团的共轭作用，增强生色团的生色能力生色能力(吸收波长向长波方向移动，且吸收强度增加吸收波长向长波方向移动，且吸收强度增加)，这样的，这样的基团称为助色团。基团称为助色团。19 有机化合物的吸收谱带常常因引有机化合物的吸收谱带常常因引入取代基或改变溶剂使最大吸收波长入取代基或改变溶剂使最大吸收波长maxmax和吸收强度发生变化和吸收强度发生变化:maxmax向长波方

13、向移动称为红移，向长波方向移动称为红移，向短波方向移动称为蓝移向短波方向移动称为蓝移 (或紫移或紫移)。吸收强度即摩尔吸光系数吸收强度即摩尔吸光系数增大或减增大或减小的现象分别称为增色效应或减色效小的现象分别称为增色效应或减色效应，如图所示。应，如图所示。4.红移红移与蓝移蓝移5.增色效应和减色效应增色效应和减色效应20三、吸收带三、吸收带三、吸收带三、吸收带1R带：由含杂原子不饱和基团中的带：由含杂原子不饱和基团中的n*跃迁产生跃迁产生CO；CN；NNmax250400nm，max200nm，max104共轭体系增长，共轭体系增长，max红移，红移，max增大增大溶剂极性增大，溶剂极性增大，

14、max长移长移(一一)吸收带吸收带紫外紫外-可见光谱为带状光谱，故将紫外可见光谱为带状光谱，故将紫外-可见光谱中吸收峰称为吸收可见光谱中吸收峰称为吸收带。吸收带与化合物的结构和电子跃迁类型密切相关。带。吸收带与化合物的结构和电子跃迁类型密切相关。213B带：由带：由*跃迁产生跃迁产生芳香族化合物的主要特征吸收带芳香族化合物的主要特征吸收带max=256nm，宽带，具有精细结构；宽带，具有精细结构；max=200极性溶剂中，或苯环连有取代基，其精细结构消失极性溶剂中，或苯环连有取代基，其精细结构消失4E带：由苯环环形共轭系统的带：由苯环环形共轭系统的*跃迁产生跃迁产生芳香族化合物的特征吸收带芳香

15、族化合物的特征吸收带E1180nmmax104（常观察不到）常观察不到）E2200nmmax=7000强吸收强吸收苯环有发色团取代且与苯环共轭时，苯环有发色团取代且与苯环共轭时，E2带与带与K带合并带合并一起红移（长移）一起红移（长移）2223苯的苯的B带吸收光谱带吸收光谱(左上左上)苯蒸气苯蒸气;(左下左下)苯的己烷溶液；苯的己烷溶液；(左上左上)苯的乙醇溶液苯的乙醇溶液24(二二)影响吸收带的主要因素影响吸收带的主要因素1、位阻效应、位阻效应两个发色团产生共轭，可使吸收带长移。若立体障碍妨碍他们处两个发色团产生共轭，可使吸收带长移。若立体障碍妨碍他们处于同一平面上，就会影响共轭效果。于同一

16、平面上，就会影响共轭效果。顺式二苯乙烯顺式二苯乙烯max208nm反式二苯乙烯反式二苯乙烯max295.5nm顺反异构造成的立体障碍顺反异构造成的立体障碍根据吸收带的特点，我们可以预测一个化合物的紫外根据吸收带的特点，我们可以预测一个化合物的紫外-可见吸收带可见吸收带可能出现的波长范围，或可能的结构类型以及所含的官能团。可能出现的波长范围，或可能的结构类型以及所含的官能团。25max24723723117000102505600取代基造成的立体障碍取代基造成的立体障碍2跨环效应跨环效应在环状体系中，分子中非共轭的两个发色团因为空间位置上的在环状体系中，分子中非共轭的两个发色团因为空间位置上的接

17、近，发生轨道间的交盖作用，使得吸收带长移，同时吸光强接近，发生轨道间的交盖作用，使得吸收带长移，同时吸光强度增强，这种作用即为跨环效应。度增强，这种作用即为跨环效应。26当当C=O的的轨道与一个杂原子的轨道与一个杂原子的P轨道有效交盖时，产生轨道有效交盖时，产生p共共轭，也会出现跨环轭，也会出现跨环效应。效应。虽然双键与酮基不产生共轭体系，但由于环内的立体排列，使羰虽然双键与酮基不产生共轭体系，但由于环内的立体排列，使羰基和双键中的基和双键中的电子轨道重叠，产生电子轨道重叠，产生共轭，以致使其共轭，以致使其K带、带、R带向长波移动。带向长波移动。max214284150030max(K带）23

18、82535273、溶剂效应、溶剂效应溶剂的影响溶剂的影响：吸收峰位置、吸收强度、光谱形状吸收峰位置、吸收强度、光谱形状溶剂极性的影响：溶剂极性的影响：极性增大：极性增大：n*跃迁产生的吸收峰短移跃迁产生的吸收峰短移*跃迁产生的吸收峰长移跃迁产生的吸收峰长移例：溶剂极性对异丙叉丙酮的两种跃迁的影响例：溶剂极性对异丙叉丙酮的两种跃迁的影响 跃迁类型跃迁类型正己烷正己烷氯仿氯仿甲醇甲醇水水迁移迁移*230nm238nm237nm243nm长移长移n*329nm315nm309nm305nm短移短移28非极性溶剂中极性溶剂中非极性溶剂中极性溶剂中n*溶剂极性对两种跃迁的影响溶剂极性对两种跃迁的影响E非

19、非E极极E非非E极极n *跃迁跃迁 *跃迁跃迁29例如苯胺在酸性环境形成阳离子,n电子消失，氨基的助色作用消失；苯酚在碱性环境形成阴离子,呈现n电子4、体系PH的影响max270nm287nmmax280254nm30第二节第二节Lamber-Beer定律定律一、一、LamberLamber-Beer-Beer定律定律定律定律描述物质对单色光吸收强弱与液层厚度和待测物浓度的关系描述物质对单色光吸收强弱与液层厚度和待测物浓度的关系假设一束平行单色光通过一个吸光物体假设一束平行单色光通过一个吸光物体 （一）（一）LamberLamber-Beer-Beer定律定律定律定律的导出的导出31v取物体中

20、一极薄层32 （二）（二）LamberLamber-Beer-Beer定律的适用条件定律的适用条件 1 1、入射光为单色光入射光为单色光 2 2、溶液是稀溶液、溶液是稀溶液 3 3、该定律适用于固体、液体和气体样品、该定律适用于固体、液体和气体样品 4 4、在同一波长下，各组分吸光度具有加和性、在同一波长下，各组分吸光度具有加和性 33(三三三三)吸光系数吸光系数吸光系数吸光系数1吸光系数的物理意义：吸光系数的物理意义：单位浓度、单位厚度的吸光度单位浓度、单位厚度的吸光度讨论：讨论：1）E=f（组分性质，温度，溶剂，组分性质，温度，溶剂，）当组分性质、温度和溶剂一定，当组分性质、温度和溶剂一定

21、，E=f（）2）不同物质在同一波长下不同物质在同一波长下E可能不同（选择性吸收）可能不同（选择性吸收）同一物质在不同波长下同一物质在不同波长下E一定不同一定不同3）E，物质对光吸收能力物质对光吸收能力,定量测定灵敏度定量测定灵敏度定性、定量依据定性、定量依据342吸光系数两种表示法：吸光系数两种表示法：1）摩尔吸光系数摩尔吸光系数：在一定在一定下，下，C=1mol/L，L=1cm时的吸光度时的吸光度2）百分吸光系数百分吸光系数（比吸光系数）比吸光系数）E1%1cm：在一定在一定下，下，C=1g/100ml，L=1cm时的吸光度时的吸光度3）两者关系）两者关系35吸光系数不能直接测得，需用已知准

22、确浓度的稀溶液吸光系数不能直接测得，需用已知准确浓度的稀溶液测得吸光度换算得到。例如氯霉素（测得吸光度换算得到。例如氯霉素（M323.15）的）的水溶液在水溶液在278nm处有吸收峰。设用纯品配制处有吸收峰。设用纯品配制100ml含含2.00mg的溶液，以的溶液，以1cm厚的吸收池在厚的吸收池在278nm测得透光测得透光率为率为24.3%，则，则36二、偏离二、偏离Beer定律的因素定律的因素v依据Beer定律，A与C关系应为 经过原点的直线v偏离Beer定律的主要因素表现为 以下两个方面（一）光学因素（一）光学因素（二）化学因素（二）化学因素37(一一)化学因素化学因素 朗朗比耳定律的假定：

23、所有的吸光质点之间不发生相互作用；比耳定律的假定：所有的吸光质点之间不发生相互作用；假定只有在稀溶液假定只有在稀溶液(c10 2 mol/L 时，吸光质点间可能发生缔合等相互时，吸光质点间可能发生缔合等相互作用，直接影响了对光的吸收。作用，直接影响了对光的吸收。故：朗伯故：朗伯比耳定律只适用于稀溶液比耳定律只适用于稀溶液。溶液中存在着离解、聚合、互变异构、配合物的形成等化学溶液中存在着离解、聚合、互变异构、配合物的形成等化学平衡时，使吸光质点的浓度发生变化，影响吸光度。平衡时，使吸光质点的浓度发生变化，影响吸光度。例：例：铬酸盐或重铬酸盐溶液中存在下列平衡：铬酸盐或重铬酸盐溶液中存在下列平衡：

24、CrO42-2H=Cr2O72-H2O 溶液中溶液中CrO42-、Cr2O72-的颜色不同，吸光性质也不相同。的颜色不同，吸光性质也不相同。故此时溶液故此时溶液pH 对测定有重要影响。对测定有重要影响。3839（二）光学因素（二）光学因素 1非单色光的影响：非单色光的影响：Beer定律应用的重要前提定律应用的重要前提入射光为单色光入射光为单色光v照射物质的光经单色器分光后 并非真正单色光v其波长宽度由入射狭缝的宽度 和棱镜或光栅的分辨率决定v为了保证透过光对检测器的响 应，必须保证一定的狭缝宽度v这就使分离出来的光具一定的 谱带宽度4041讨论：讨论：入射光的谱带宽度严重影响吸光系数和吸收光谱

25、形状 结论：结论：选择较纯单色光（，单色性）选max作为测定波长（E，S且成线性）422杂散光的影响：杂散光的影响：杂散光是指从单色器分出的光不在入射光谱带宽度 范围内，与所选波长相距较远杂散光来源：仪器本身缺陷；光学元件污染造成杂散光可使吸收光谱变形，吸光度变值3反射光和散色光的影响：反射光和散色光的影响：反射光和散色光均是入射光谱带宽度内的光 直接对T产生影响散射和反射使T，A，吸收光谱变形注：一般可用空白对比校正消除4非平行光的影响：非平行光的影响：使光程，A，吸收光谱变形43三、透光率的测量误差三、透光率的测量误差T影响测定结果的相对误差两个因素：影响测定结果的相对误差两个因素：T和和

26、T444546 有些物质没有吸收或吸收很弱，可加入一种试剂与其反应，有些物质没有吸收或吸收很弱，可加入一种试剂与其反应，产物通常在可见光区有较强的吸收，从而对其进行测定。加产物通常在可见光区有较强的吸收，从而对其进行测定。加入的试剂称为显色剂，显色剂与被测物的反应称为显色反应。入的试剂称为显色剂，显色剂与被测物的反应称为显色反应。例如，金属离子与有机显色剂形成配合物时，通常会发生电例如，金属离子与有机显色剂形成配合物时，通常会发生电荷转移跃迁，产生很强的紫外荷转移跃迁，产生很强的紫外可见吸收光谱。可见吸收光谱。一、对显色反应的要求一、对显色反应的要求显色反应可分为三大类，即配位反应、氧化还原反

27、应与显色反应可分为三大类，即配位反应、氧化还原反应与缩合反应，其中配位反应是最主要的显色反应。缩合反应，其中配位反应是最主要的显色反应。第三节第三节显色反应及其显色条件的选择显色反应及其显色条件的选择定量关系确定定量关系确定灵敏度高灵敏度高显色产物稳定性好显色产物稳定性好显色剂测定波长无干扰显色剂测定波长无干扰选择性好选择性好471.1.显色剂用量显色剂用量 二、显色条件的选择二、显色条件的选择生成配合物的显色反应可用下式表示生成配合物的显色反应可用下式表示对很稳定配合物来说，只要显色剂适当过量时，显色反应对很稳定配合物来说，只要显色剂适当过量时，显色反应都会基本定量完成，显色剂过量的多少影响

28、不明显；而对都会基本定量完成，显色剂过量的多少影响不明显；而对于不稳定配合物或可形成逐级配合物时，显色剂的用量关于不稳定配合物或可形成逐级配合物时，显色剂的用量关系较大，一般就需过量较多或必须严格控制用量。系较大，一般就需过量较多或必须严格控制用量。显色剂用量可通过实验选择，在固定金属离子浓度的情显色剂用量可通过实验选择，在固定金属离子浓度的情况下，作吸光度随显色剂浓度的变化曲线，选取况下，作吸光度随显色剂浓度的变化曲线，选取A大且曲线大且曲线变化平坦处。变化平坦处。482.溶液的酸度溶液的酸度酸度往往是显色反应的一个重要条件。酸度往往是显色反应的一个重要条件。酸度的影响因素很多，主要从显色剂

29、及酸度的影响因素很多，主要从显色剂及金属离子两方面考虑。金属离子两方面考虑。49多数显色剂是有机弱酸（或弱碱），介质的酸度直接多数显色剂是有机弱酸（或弱碱），介质的酸度直接影响着显色剂的离解程度，从而影响显色反应的完全程度。影响着显色剂的离解程度，从而影响显色反应的完全程度。对于多级配合物的显色反应来说，酸度变化可形成具有不对于多级配合物的显色反应来说，酸度变化可形成具有不同配位比的配合物，产生颜色的变化。同配位比的配合物，产生颜色的变化。Fe()与水杨酸的配合物，随介质与水杨酸的配合物，随介质pH值的不同而变化如下表值的不同而变化如下表pH范围范围配合物组成配合物组成颜色颜色4Fe(C7H4

30、O3)+（1：1）紫红色紫红色47Fe(C7H4O3)2（1：2）棕橙色棕橙色810Fe(C7H4O3)33（1：3）黄色黄色50不少金属离子在酸度较低的介质中，会发生水解而形成各不少金属离子在酸度较低的介质中，会发生水解而形成各种型体的羟基、多核羟基配合物，有的甚至可能析出氢氧种型体的羟基、多核羟基配合物，有的甚至可能析出氢氧化物沉淀，破坏了有色配合物化物沉淀，破坏了有色配合物。可通过测定在不同酸度下溶液的吸光度可通过测定在不同酸度下溶液的吸光度A，绘制，绘制ApH曲线，从中找出最适宜的曲线，从中找出最适宜的pH值。值。513.显色时间由于各种显色反应的速度不同，控制一定的显色时间是必由于各

31、种显色反应的速度不同，控制一定的显色时间是必要的，尤其是对一些反应速度较慢的反应体系，更需要有足够要的，尤其是对一些反应速度较慢的反应体系，更需要有足够的反应时间。值得注意的是，介质酸度、显色剂的浓度都将会的反应时间。值得注意的是，介质酸度、显色剂的浓度都将会影响显色时间。影响显色时间。可绘制显色产物吸光度（可绘制显色产物吸光度（A）时间关系曲线，选择显色）时间关系曲线，选择显色产物吸光度数值较大且恒定的时间确定为适宜的显色时间。产物吸光度数值较大且恒定的时间确定为适宜的显色时间。4.显色温度 吸光度的测量都是在室温下进行的，温度的稍许变化，对吸光度的测量都是在室温下进行的，温度的稍许变化，对

32、测量影响不大，但是有的显色反应受温度影响很大，需要进行测量影响不大，但是有的显色反应受温度影响很大，需要进行反应温度的选择和控制。特别是进行热力学参数的测定、动力反应温度的选择和控制。特别是进行热力学参数的测定、动力学方面的研究等特殊工作时，反应温度的控制尤为重要。学方面的研究等特殊工作时，反应温度的控制尤为重要。绘制显色产物吸光度反应温度关系曲线，选择显色产物绘制显色产物吸光度反应温度关系曲线，选择显色产物吸光度数值较大且恒定的温度确定为适宜的显色温度。吸光度数值较大且恒定的温度确定为适宜的显色温度。525.溶剂溶剂显色反应产物的稳定性、溶解度、离解度、吸光特性等显色反应产物的稳定性、溶解度

33、、离解度、吸光特性等与溶剂有关。与溶剂有关。三、干扰消除与测量条件的选择三、干扰消除与测量条件的选择1控制酸度控制酸度利用控制酸度的方法提高反应的选择性，保证主反应进行利用控制酸度的方法提高反应的选择性，保证主反应进行完全。例如，双硫腙能与完全。例如，双硫腙能与Hg2+、Pb2+、Cu2+、Ni2+、Cd2+等十多种金属离子形成有色配合物，其中与等十多种金属离子形成有色配合物，其中与Hg2+形形成的配合物最稳定，在成的配合物最稳定，在0.5mol/mlH2SO4介质仍能定量进介质仍能定量进行，而上述其它离子在此条件下不发生反应。行，而上述其它离子在此条件下不发生反应。2选择适当的掩蔽剂选择适当

34、的掩蔽剂53掩蔽剂不与待测离子作用，只与掩蔽剂干扰物质形成稳掩蔽剂不与待测离子作用，只与掩蔽剂干扰物质形成稳定的配合物，其颜色应不干扰待测离子的测定。定的配合物，其颜色应不干扰待测离子的测定。3利用生成惰性配合物利用生成惰性配合物例如钢铁中微量钴的测定，常用钴试剂为显色剂。但例如钢铁中微量钴的测定，常用钴试剂为显色剂。但钴试剂不仅与钴试剂不仅与Co2+有灵敏的反应，而且与有灵敏的反应，而且与Ni2+、Zn2+、Mn2+、Fe2+等都有反应。但它与等都有反应。但它与Co2+在弱酸性介质中一在弱酸性介质中一旦完成反应后，即使再用强酸酸化溶液，该配合物也不会旦完成反应后，即使再用强酸酸化溶液，该配合

35、物也不会分解。而分解。而Ni2+、Zn2+、Mn2+、Fe2+等与钴试剂形成的配等与钴试剂形成的配合物在强酸介质中很快分解，从而消除了上述离子的干扰，合物在强酸介质中很快分解，从而消除了上述离子的干扰，提高了反应的选择性。提高了反应的选择性。4选择适当的测量波长选择适当的测量波长原则：吸收最大，干扰最小，准确度高原则：吸收最大，干扰最小，准确度高54选择没有吸收干扰、吸光度较大而且峰顶比较平坦的最大选择没有吸收干扰、吸光度较大而且峰顶比较平坦的最大吸收波长。吸收波长。5分离分离若上述方法不易采用时，也可以采用预先分离的方法，若上述方法不易采用时，也可以采用预先分离的方法，如沉淀、萃取、离子交换

36、、蒸发和蒸馏以及色谱分离法如沉淀、萃取、离子交换、蒸发和蒸馏以及色谱分离法556选择适宜空白溶液选择适宜空白溶液空白溶液又叫参比溶液。测量试样溶液的吸光度时，先要空白溶液又叫参比溶液。测量试样溶液的吸光度时，先要用参比溶液调节透射比为用参比溶液调节透射比为100，以消除溶液中其他成分以，以消除溶液中其他成分以及吸收池和溶剂对光的反射和吸收所带来的误差。及吸收池和溶剂对光的反射和吸收所带来的误差。溶剂空白溶剂空白当试样溶液的组成较为简单，共存的其他组分很少当试样溶液的组成较为简单，共存的其他组分很少且对测定波长的光几乎没有吸收，以及显色剂没有吸收且对测定波长的光几乎没有吸收，以及显色剂没有吸收时

37、，可采用溶剂作为参比溶液，这样可消除溶剂、吸收时，可采用溶剂作为参比溶液，这样可消除溶剂、吸收池等因素的影响。池等因素的影响。试剂空白试剂空白如果显色剂或其他试剂在测定波长有吸收，按显如果显色剂或其他试剂在测定波长有吸收，按显色反应相同的条件，只是不加入试样溶液，同样加入试色反应相同的条件，只是不加入试样溶液，同样加入试剂和溶剂作为参比溶液。这种参比溶液可消除试剂中的剂和溶剂作为参比溶液。这种参比溶液可消除试剂中的组分产生吸收的影响。组分产生吸收的影响。56试样空白试样空白如果试样基体（除被测组分外的其它共存组分）在测如果试样基体（除被测组分外的其它共存组分）在测定波长处有吸收，而与显色剂不起

38、显色反应时可按与显色定波长处有吸收，而与显色剂不起显色反应时可按与显色反应相同的条件处理试样，只是不加显色剂，作为参比溶反应相同的条件处理试样，只是不加显色剂，作为参比溶液。这种参比溶液适用于试样中有较多的共存组分，加入液。这种参比溶液适用于试样中有较多的共存组分，加入的显色剂量不大，且显色剂在测定波长无吸收的情况。的显色剂量不大，且显色剂在测定波长无吸收的情况。平行操作空白平行操作空白用不含被测组分的试样，在相同用不含被测组分的试样，在相同条件下与被测试样同样进行处理，条件下与被测试样同样进行处理，由此得到平行操作参比溶液。由此得到平行操作参比溶液。57第四节第四节紫外可见分光光度计紫外可见

39、分光光度计一、主要部件一、主要部件1、光源、光源光源光源光源光源样品池样品池样品池样品池单色器单色器单色器单色器检测器检测器检测器检测器信号处理信号处理信号处理信号处理显示系统显示系统显示系统显示系统v发射强度足够且稳定的连续光谱发射强度足够且稳定的连续光谱发射强度足够且稳定的连续光谱发射强度足够且稳定的连续光谱;v光辐射强度随波长的变化小光辐射强度随波长的变化小光辐射强度随波长的变化小光辐射强度随波长的变化小;v有足够的使用寿命有足够的使用寿命有足够的使用寿命有足够的使用寿命要求：要求：种类：钨灯和碘钨灯种类：钨灯和碘钨灯3402500nm氢灯和氘灯氢灯和氘灯160375nm5859602、

40、单色器、单色器作用：使复合光色散，产生高纯度的单色光作用：使复合光色散，产生高纯度的单色光组成：入口狭缝、准直镜、色散元件、聚组成：入口狭缝、准直镜、色散元件、聚焦透镜、出口焦透镜、出口狭缝狭缝混合光混合光准直镜单色光单色光12色散元件进进光光狭狭缝缝出出光光狭狭缝缝613吸收池：吸收池：吸收池用于盛放分析的试样吸收池用于盛放分析的试样溶液，让入射光束通过。溶液，让入射光束通过。玻璃玻璃用于可见光区用于可见光区石英石英用于紫外和可见光区用于紫外和可见光区要求：匹配要求：匹配光电池光电池4检测器：将光信号转变为电信号的装置检测器：将光信号转变为电信号的装置62光电管光电管光电管光电管光电管由一个

41、半圆筒形阴极和光电管由一个半圆筒形阴极和光电管由一个半圆筒形阴极和光电管由一个半圆筒形阴极和一个金属丝阳极组成。当照射阴一个金属丝阳极组成。当照射阴一个金属丝阳极组成。当照射阴一个金属丝阳极组成。当照射阴极上光敏材料时，阴极就发射电极上光敏材料时，阴极就发射电极上光敏材料时，阴极就发射电极上光敏材料时，阴极就发射电子。两端加压，形成光电流。子。两端加压，形成光电流。子。两端加压，形成光电流。子。两端加压，形成光电流。蓝敏光电管为铯锑阴极。蓝敏光电管为铯锑阴极。蓝敏光电管为铯锑阴极。蓝敏光电管为铯锑阴极。适用波长范围：适用波长范围：适用波长范围：适用波长范围：200-625nm200-625nm

42、红敏光电管为银和氧化铯红敏光电管为银和氧化铯红敏光电管为银和氧化铯红敏光电管为银和氧化铯阴极适用波长范围：阴极适用波长范围：阴极适用波长范围：阴极适用波长范围：600-600-1200nm1200nm。63光电倍增管光电倍增管光电倍增管是检测微弱光信号的光电元件。它由密封光电倍增管是检测微弱光信号的光电元件。它由密封在真空管壳内的一个光阴极、多个倍增极和一个阳极组成。在真空管壳内的一个光阴极、多个倍增极和一个阳极组成。通常两极间的电压为通常两极间的电压为75-100V，九个倍增极的光电倍增管的九个倍增极的光电倍增管的总放大数为总放大数为1061075信号处理与显示系统信号处理与显示系统它的作用

43、是处理放大信号并以适当的方式指示或记录。常它的作用是处理放大信号并以适当的方式指示或记录。常用的信号指示装置有直流检流计、电位调零装置、数字显用的信号指示装置有直流检流计、电位调零装置、数字显示及自动记录装置等。现在许多分光光度计配有微处理机，示及自动记录装置等。现在许多分光光度计配有微处理机，一方面可以对仪器进行控制，另一方面可以进行数据的采一方面可以对仪器进行控制，另一方面可以进行数据的采集和处理。集和处理。光二极管阵列检测器光二极管阵列检测器646566二、二、紫外可见分光光度计的紫外可见分光光度计的类型类型：1单光束分光光度计：单光束分光光度计：特点：使用时来回拉动吸收池 移动误差对光

44、源要求高比色池配对672双光束分光光度计：双光束分光光度计：特点：不用拉动吸收池，可以减小移动误差对光源要求不高可以自动扫描吸收光谱 68第五节第五节分析方法分析方法一、定性分析一、定性分析 1 1、对比吸收光谱特征数据、对比吸收光谱特征数据 692005-11-17 2、对比吸收度（或吸收系数）的比值对比吸收度（或吸收系数）的比值 假设某物质假设某物质X X有两个吸收峰有两个吸收峰1 1和和2 2，配制标准溶液和样品溶，配制标准溶液和样品溶液，使浓度相同。则：液，使浓度相同。则：标准溶液：标准溶液：A1/A2=C，E1/E2=D样品溶液：样品溶液：A1/A2=c，E1/E2=d如果两者为同一

45、物质，则如果两者为同一物质，则C、D理论上应等于理论上应等于c、d703对比吸收光谱的一致性对比吸收光谱的一致性同一测定条件下，与标准对照物谱图或标准谱图进行对照比较71 二、纯度检查1杂质检查1）峰位不重叠：找找使主成分无吸收，杂质有吸收使主成分无吸收，杂质有吸收直接考察杂质含量直接考察杂质含量2）峰位重叠：主成分强吸收，杂质无吸收主成分强吸收，杂质无吸收/弱吸收弱吸收与纯品比较，与纯品比较，EE杂质强吸收杂质强吸收 主成分吸收主成分吸收与纯品比较，与纯品比较，EE，光谱变形光谱变形722杂质限量检测：例：肾上腺素中微量杂质肾上腺酮含量计算 2mg/mL-0.05mol/L的HCL溶液，31

46、0nm下测定.规定 A3100.05,即符合要求的杂质限量0.06%7374 三、定量分析三、定量分析依据：依据：Lambert-Beer定律定律波长选择依据：波长选择依据：最大吸收峰最大吸收峰无其他杂质干扰的吸收峰无其他杂质干扰的吸收峰不选靠短波长末端的吸收峰不选靠短波长末端的吸收峰1、吸光系数法（绝对法）、吸光系数法（绝对法）(一一)单组分分析单组分分析74例例：精精密密称称取取B12样样品品25.0mg，用用水水溶溶液液配配成成100ml。精精密密吸吸取取10.00ml，又又置置100ml容容量量瓶瓶中中，加加水水至至刻刻度度。取取此此溶溶液液在在1cm的的吸吸收收池池中中，于于361n

47、m处处测测定定吸吸光光度度为为0.507，求求B12的百分含量？的百分含量？解解:752、标准曲线法、标准曲线法芦丁含量测定:760.710mg/25mL0.710mg/25mL773、标准对照法、标准对照法78例：维生素B12的含量测定 精密吸取B12注射液2.50mL，加水稀释至10.00mL；另配制对照液，精密称定对照品25.00mg，加水稀释至1000mL。在361nm处，用1cm吸收池，分别测定吸光度为0.508和0.518，求B12注射液注射液的浓度以及标示量的百分含量（该B12注射液的标示量为100g/mL）解:791、解线性方程组法、解线性方程组法（二）多组分分析（二）多组分分

48、析8081 2、双波长分光光度法、双波长分光光度法（1）等吸收测定法）等吸收测定法 A被测干扰21A混混1=A 被被1 +A 干干1 A混混2=A 被被2+A 干干2 A混混=A 被被2-A 被被1 +A 干干2-A 干干1 =（2-1）C被被+（A 干干2-A 干干1）=（2-1）C被被等吸收波长的条件等吸收波长的条件 a.A 干干1=A 干干2 b.A尽可能大，提高灵敏度尽可能大，提高灵敏度81 干扰b曲线上任找一点1 另一点2ab 1 1 2 2（2）系数倍率法 适应对象：找不到等吸收波长适应对象：找不到等吸收波长823.导数光谱法导数光谱法根据根据Lambert-Beer定律定律A=C

49、L，因仅只有，因仅只有A和和是波是波长长的函数，故对波长的函数，故对波长进行进行n阶求导后可得阶求导后可得83导数光谱中定量数据的测定方法目前应用最广泛的是几何法导数光谱中定量数据的测定方法目前应用最广泛的是几何法基基线线法（切法（切线线法）：法）：测测量相量相邻邻两峰（或谷）中两峰（或谷）中间间极极值值到其公切到其公切线线的距离（的距离（t）；）；峰谷法：测量相邻峰谷间的距离峰谷法：测量相邻峰谷间的距离p；峰零法：测量极值到零线之间的垂直距离（峰零法：测量极值到零线之间的垂直距离（z）8485 五五有机化合物结构分析有机化合物结构分析（一）有机化合物的紫外吸收（一）有机化合物的紫外吸收1、饱

50、和碳氢、饱和碳氢*200nm400nm无吸收无吸收2、含孤立助色团和生色团的饱和有机化合物、含孤立助色团和生色团的饱和有机化合物孤立助色团孤立助色团n*吸收峰比吸收峰比*长移长移孤立生色团孤立生色团n*200nm400nm小小n*190nm孤立孤立*150180nm大大3、共轭烯烃、共轭烯烃共轭双键共轭双键*吸收峰长移，吸收峰长移，增加增加85共轭烯烃共轭烯烃K带带max的推算的推算(Woodard-Fieser规则规则)母体基本值母体基本值开链双烯开链双烯半环双烯半环双烯217异环双烯异环双烯214同环双烯同环双烯253增加值增加值(每每1个个)扩展共轭双键扩展共轭双键30环外双键环外双键5