工業(yè)分析技術(shù)3(3)

1、1 基于物質(zhì)對(duì)基于物質(zhì)對(duì)200-800nm光譜區(qū)輻射的吸收特性建立光譜區(qū)輻射的吸收特性建立起來(lái)的分析測(cè)定方法稱為起來(lái)的分析測(cè)定方法稱為紫外紫外-可見(jiàn)吸收光譜法可見(jiàn)吸收光譜法或或紫外紫外-可見(jiàn)分光光度法可見(jiàn)分光光度法。它具有如下特點(diǎn)：。它具有如下特點(diǎn)： 1. 靈敏度高。可以測(cè)定靈敏度高。可以測(cè)定10-7-10-4gmL-1的微量組分。的微量組分。 2. 準(zhǔn)確度較高。其相對(duì)誤差一般在準(zhǔn)確度較高。其相對(duì)誤差一般在1%-5%之內(nèi)。之內(nèi)。 3. 儀器價(jià)格較低，操作簡(jiǎn)便、快速。儀器價(jià)格較低，操作簡(jiǎn)便、快速。 4. 應(yīng)用范圍廣。應(yīng)用范圍廣。 3.3 紫外-可見(jiàn)分光光度法ultraviolet-visible

2、 absorption spectrometry, ultraviolet-visible spectrophotometry, UV-VIS2紫外光區(qū)：10 400 nm遠(yuǎn)紫外區(qū)： 10 200 nm近紫外區(qū)： 200 400 nm可見(jiàn)光區(qū)： 400 800 nmUV-VIS：200 800 nmO2，CO2，H2O 遠(yuǎn)紫外光（真空紫外區(qū)）e ee emaxe e 單位單位 Lmol-1 cm-13M + 熱熱M + 熒光或磷光熒光或磷光 E = E2 - E1 = hn nM + hn n M *基態(tài)基態(tài) 激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài) E1 （E） E2（1）吸收光譜的波長(zhǎng)分布是由產(chǎn)生譜帶的）吸收光譜的波

3、長(zhǎng)分布是由產(chǎn)生譜帶的躍遷能級(jí)間的躍遷能級(jí)間的能量差能量差所決定，反映了所決定，反映了分子內(nèi)部能級(jí)分布狀況分子內(nèi)部能級(jí)分布狀況，是物質(zhì)，是物質(zhì)定定性的依據(jù)性的依據(jù)。電子躍遷同時(shí)，伴有振動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的躍遷，電子躍遷同時(shí)，伴有振動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的躍遷，帶狀光譜帶狀光譜。4 （2）吸收譜帶的強(qiáng)度與分子偶極矩變化、躍遷概率有關(guān)，）吸收譜帶的強(qiáng)度與分子偶極矩變化、躍遷概率有關(guān)，也提供分子結(jié)構(gòu)的信息。通常將在最大吸收波長(zhǎng)處測(cè)得的也提供分子結(jié)構(gòu)的信息。通常將在最大吸收波長(zhǎng)處測(cè)得的摩爾吸收系數(shù)摩爾吸收系數(shù)e emax也作為定性的依據(jù)。也作為定性的依據(jù)。不同物質(zhì)的不同物質(zhì)的l lmax有有時(shí)可能相同，但時(shí)可能相同，但e

4、emax不一定相同不一定相同。（3）吸收譜帶強(qiáng)度吸收譜帶強(qiáng)度與該物質(zhì)分子吸收的與該物質(zhì)分子吸收的光子數(shù)成正比光子數(shù)成正比，定量分析定量分析的依據(jù)。的依據(jù)。Lamber-Beer(朗伯朗伯-比耳比耳)定律。定律。文獻(xiàn)表示方法：文獻(xiàn)表示方法：max297( 5012)EtOHnmlee ee emax5 非生色團(tuán)非生色團(tuán) 在在200800 nm近紫外和可見(jiàn)區(qū)域內(nèi)無(wú)吸收的基團(tuán)。近紫外和可見(jiàn)區(qū)域內(nèi)無(wú)吸收的基團(tuán)。只具有只具有鍵電子或具有鍵電子或具有鍵電子和鍵電子和n非鍵電子的基團(tuán)為非非鍵電子的基團(tuán)為非生色團(tuán)；生色團(tuán)；一般指的是飽和碳?xì)浠衔锖痛蟛糠趾幸话阒傅氖秋柡吞細(xì)浠衔锖痛蟛糠趾蠴，N，S，X等

5、雜原子的飽和化合物；等雜原子的飽和化合物；對(duì)應(yīng)的躍遷類型對(duì)應(yīng)的躍遷類型*躍遷和躍遷和n*躍遷，大部分都出現(xiàn)躍遷，大部分都出現(xiàn)在遠(yuǎn)紫外區(qū)。在遠(yuǎn)紫外區(qū)。6在近紫外和可見(jiàn)區(qū)域有特征吸收的基團(tuán)。在近紫外和可見(jiàn)區(qū)域有特征吸收的基團(tuán)。電子結(jié)構(gòu)特征：電子結(jié)構(gòu)特征：具有不飽和鍵和含有孤對(duì)電子具有不飽和鍵和含有孤對(duì)電子 CC，CO，CN，NN，NO，NO2等。等。生色團(tuán)對(duì)應(yīng)躍遷類型是生色團(tuán)對(duì)應(yīng)躍遷類型是p pp p*和和np p*。多個(gè)生色團(tuán)（非多個(gè)生色團(tuán)（非共軛共軛）：吸收帶互不影響）：吸收帶互不影響多個(gè)生色團(tuán)（多個(gè)生色團(tuán)（共軛共軛）：新吸收帶，吸收波長(zhǎng)變）：新吸收帶，吸收波長(zhǎng)變長(zhǎng)長(zhǎng)，強(qiáng)度變強(qiáng)度變大大。在紫外

6、光譜中，生色團(tuán)并非一定有顏色。在紫外光譜中，生色團(tuán)并非一定有顏色。78具有非鍵電子對(duì)非鍵電子對(duì)（孤對(duì)電子n ）的基團(tuán)：-OH, -OR, - NH2, -NHR, -SR, -Cl, -SO3H, -COOH等；本身在紫外和可見(jiàn)光區(qū)無(wú)吸收；能與生色團(tuán)的電子相互作用，形成n電子與p的共軛共軛，即p-p共軛，降低pp*躍遷能量。共軛體系E生色團(tuán)lmax吸收強(qiáng)度9紅移紅移：使吸收向長(zhǎng)波長(zhǎng)方向移動(dòng)藍(lán)移藍(lán)移：使吸收向短波長(zhǎng)方向移動(dòng) 增色效應(yīng)增色效應(yīng)：emax 減色效應(yīng)減色效應(yīng)：emax 0.1強(qiáng)帶強(qiáng)帶：emax104 Lmol-1cm-1 弱帶弱帶：emax103 Lmol-1cm-1較強(qiáng)帶：emax

7、103104 Lmol-1cm-110有機(jī)化合物的紫外-可見(jiàn)吸收光譜是三種電子（s s電電子、子、p p電子、電子、n電子電子），），四種躍遷的結(jié)果當(dāng)外層電子吸收紫外或可見(jiàn)輻射后，就從基態(tài)向激發(fā)態(tài)(反鍵軌道)躍遷。主要有四種躍遷四種躍遷，所需能量能量E大大小順序小順序?yàn)椋簄p p* pp* ns* ss* s sp p *s s *RKE,Bnp p ECOHnp ps sH11所需能量最大能量最大，s電子只有吸收遠(yuǎn)紫外線遠(yuǎn)紫外線的能量才能發(fā)生躍遷。飽和烷烴飽和烷烴的分子吸收光譜出現(xiàn)在遠(yuǎn)紫外區(qū)。吸收波長(zhǎng)l 200 nm。eg：甲烷lmax為125 nm , 乙烷lmax為135 nm， 環(huán)丙烷

8、（飽和烴中最長(zhǎng)） lmax為190 nm。在近紫外沒(méi)有飽和碳?xì)浠衔锏墓庾V，需真空紫外分光光度計(jì)檢測(cè)；可作為溶劑作為溶劑使用。12所需能量較大，比ss*小。吸收波長(zhǎng)為150250 nm，大部分在遠(yuǎn)紫外區(qū)，近紫外區(qū)仍不易觀察到。含非鍵電子的飽和烴衍生物非鍵電子的飽和烴衍生物(含N，O，S和鹵素等雜原子)均呈現(xiàn)ns* 躍遷。躍遷所需能量取決于帶有n電子的原子的性質(zhì)以及分子結(jié)構(gòu)。 13由np*躍遷產(chǎn)生的吸收帶稱為R帶帶(德文Radikal)。能量最小能量最??；200700 nm；emax 104 Lmol-1cm-1 ，強(qiáng)吸收強(qiáng)吸收。（1）K帶帶（德（德 Konjugation，共軛共軛 ） 非封閉

9、共軛體系的 pp *躍遷丁二烯（CH2CHCHCH2） K帶：lmax=217nm，emax=21 000 Lmol-1cm-1 。 極性溶劑極性溶劑使 K 帶發(fā)生紅移紅移。苯乙烯、苯甲醛、乙酰苯等，也都會(huì)出現(xiàn) K 帶。 16 K 帶emax104 Lmol-1cm-1以上， R 帶emax104 Lmol-1cm-1 ，而E2帶帶emax103 Lmol-1cm-1 20電荷轉(zhuǎn)移躍遷電荷轉(zhuǎn)移躍遷：一個(gè)電子從體系中的電子給予體電子給予體部分轉(zhuǎn)移到該體系中的電子接受體電子接受體產(chǎn)生的躍遷。躍遷所產(chǎn)生的吸收帶稱為電荷轉(zhuǎn)移吸收帶電荷轉(zhuǎn)移吸收帶。特點(diǎn)：吸收強(qiáng)度大吸收強(qiáng)度大（e emax104 Lmol

10、-1cm-1 ）。Co(NH3)5Xn+的紫外可見(jiàn)吸收光譜X=NH3時(shí)，n=3,X=F,Cl,Br,I時(shí)，n=2 21在配體的配位體場(chǎng)作用配位體場(chǎng)作用下過(guò)渡金屬離子過(guò)渡金屬離子的d 軌道和鑭系、錒系的 f 軌道裂分，吸收輻射后，產(chǎn)生d-d 和 f -f 躍遷。這種d-d躍遷所需能量較小，產(chǎn)生的吸收峰多在可見(jiàn)光區(qū)可見(jiàn)光區(qū)，強(qiáng)度較弱強(qiáng)度較弱（emax=0.1100 Lmol-1cm-1 ）。f -f 躍遷帶在紫外紫外-可見(jiàn)光區(qū)可見(jiàn)光區(qū)，它是鑭系、錒系的 4f 或 5f 軌道裂分出不同能量的 f 軌道之間的電子躍遷而產(chǎn)生的。 22231.在分子(CH3)2NCH=CH2中, 它的發(fā)色團(tuán)是 ，在分子中

11、預(yù)計(jì)發(fā)生的躍遷類型為 。2.在下列化合物中，pp*躍遷所需能量最大的化合物是A. 1,3丁二烯 B. 1,4戊二烯 C. 1,3環(huán)己二烯 D. 2,3二甲基1,3丁二烯 3.以下四種化合物，能同時(shí)產(chǎn)生B吸收帶、K吸收帶和R吸收帶的是 A. B. C. D. N-C=Cs ss s* np p* ns s* p pp p* CH2CHCH OCHCCHOCOCH3CHCH24. 有兩種異構(gòu)體，a-異構(gòu)體的吸收峰在228nm (e=14000Lmol-1cm-1)，而b-異構(gòu)體吸收峰在296nm (e=11000Lmol-1cm-1)。試指出者兩種異構(gòu)體分別屬于下列結(jié)構(gòu)中的哪一種？（1）（2）CH

12、H3CCH3CH3CHOCCH3CHH3CCH3CH3CHOCCH3b ba a2526規(guī)律：極性溶劑使極性溶劑使np p*吸收帶發(fā)生吸收帶發(fā)生藍(lán)移藍(lán)移，e emax ； 極性極性 ，藍(lán)移的幅度，藍(lán)移的幅度 。對(duì)烯和炔影響較小，但使酮酮峰值位移。原因：C+=O-極性，激發(fā)態(tài)時(shí)O電子云密度，鍵極性；基態(tài)時(shí)的作用強(qiáng)，基態(tài)能量大，激發(fā)態(tài)能量小。能級(jí)間的能量差 ，藍(lán)移。 1. 溶劑極性對(duì)溶劑極性對(duì)np p* 躍遷的影響躍遷的影響27規(guī)律：使規(guī)律：使p pp p*吸收帶發(fā)生吸收帶發(fā)生紅移紅移，e emax略有降低。略有降低。原因：原因：C=C基態(tài)時(shí)，兩個(gè)p電子位于p成鍵軌道上，無(wú)極性；pp*躍遷后，分別

13、在成鍵p和反鍵p*軌道上，C+=C-，極性，與極性溶劑作用強(qiáng)，能量。能級(jí)間的能量差，紅移 。28極性溶劑致使極性溶劑致使p pp p*躍遷的躍遷的K帶帶發(fā)生發(fā)生紅移紅移。既有K帶又有R帶時(shí)，溶劑極極性越大性越大則K帶與帶與R帶的距離越帶的距離越近近(K帶紅移，帶紅移，R帶藍(lán)移帶藍(lán)移)，見(jiàn)圖(因?yàn)镽在右，K在左)；隨著溶劑極性的變小兩個(gè)譜帶則逐漸遠(yuǎn)離。 29對(duì)稱四嗪的吸收光譜1.蒸汽態(tài)；2.環(huán)己烷溶液；3.水溶液極性溶劑使精細(xì)結(jié)構(gòu)消失極性溶劑使精細(xì)結(jié)構(gòu)消失溶劑化溶劑化限制了溶質(zhì)分子的自由轉(zhuǎn)動(dòng)，使轉(zhuǎn)動(dòng)光譜表現(xiàn)不限制了溶質(zhì)分子的自由轉(zhuǎn)動(dòng)，使轉(zhuǎn)動(dòng)光譜表現(xiàn)不出來(lái)。如果溶劑的極性越大，溶劑與溶質(zhì)分子間產(chǎn)生

14、的出來(lái)。如果溶劑的極性越大，溶劑與溶質(zhì)分子間產(chǎn)生的相互作用就越強(qiáng)，溶質(zhì)分子的振動(dòng)也越受到限制，因而相互作用就越強(qiáng)，溶質(zhì)分子的振動(dòng)也越受到限制，因而由振動(dòng)而引起的精細(xì)結(jié)構(gòu)也損失越多。由振動(dòng)而引起的精細(xì)結(jié)構(gòu)也損失越多。 30（1）盡量選用非極性溶劑或低極性溶劑；）盡量選用非極性溶劑或低極性溶劑；（2）溶劑能很好地溶解被測(cè)物，且形成的溶液具）溶劑能很好地溶解被測(cè)物，且形成的溶液具有良好的化學(xué)和光化學(xué)穩(wěn)定性；有良好的化學(xué)和光化學(xué)穩(wěn)定性；（3）溶劑在樣品的吸收光譜區(qū)無(wú)明顯吸收。）溶劑在樣品的吸收光譜區(qū)無(wú)明顯吸收。4. 溶劑的選擇溶劑的選擇常見(jiàn)溶劑：環(huán)己烷、95的乙醇和1,4-二氧六環(huán)。非極性溶劑 ：環(huán)己

15、烷，最低極限波長(zhǎng)205 nm；極性溶劑 ：95的乙醇 ，最低極限波長(zhǎng)是205 nm 。315. pH值的影響值的影響如果化合物在不同的如果化合物在不同的pH值下存在的型體不同，則其值下存在的型體不同，則其吸收峰的位置會(huì)隨吸收峰的位置會(huì)隨pH值的改變而改變。值的改變而改變。 32花青素顏色隨溶液花青素顏色隨溶液pH的變化的變化331. 透射率和吸光度透射率和吸光度當(dāng)一束平行光通過(guò)均勻的液體介質(zhì)時(shí)，一部分被吸收，一部分透過(guò)溶液，還有一部分被器皿表面反射。設(shè)入射光強(qiáng)度為I0，吸收光強(qiáng)度為Ia，透射光強(qiáng)度為It，反射光強(qiáng)度為Ir，則 I0 = Ia + It + Ir 被測(cè)溶液和參比溶液分別放在同樣材

16、料和厚度的吸收池中，強(qiáng)度為I0的單色光分別通過(guò)兩個(gè)吸收池，再測(cè)量透射光的強(qiáng)度。反射光的影響可相互抵消，上式可簡(jiǎn)化為： I0 = Ia + It 34透射光的強(qiáng)度（It）與入射光強(qiáng)度（I0）之比稱為透射率，用T表示，則有， T= It/ I0 透射率越大，表示溶液對(duì)光的吸收越?。煌干渎试叫?，對(duì)光的吸收越大。 常用吸光度來(lái)表示物質(zhì)對(duì)光的吸收程度，其定義為 A = lg（1/T）= lg（I0/It） A值越大，物質(zhì)對(duì)光的吸收越大。35 2. 朗伯比耳定律 布格(Bouguer)和朗伯(Lambert)先后于1729年和1760年闡明了光的吸收程度和吸收層厚度吸收層厚度的關(guān)系。Ab 1852年比耳(

17、Beer)又提出了光的吸收程度和吸收物濃吸收物濃度度之間也具有類似的關(guān)系。A c 二者的結(jié)合稱為朗伯比耳定律，其數(shù)學(xué)表達(dá)式A = lg(I0/It) = e ebc A：吸光度；b：液層厚度(光程長(zhǎng)度)，cm；c：溶液的摩爾濃度，molL-；e：摩爾吸光系數(shù)，Lmol-cm-或：A = lg(I0/It) = abc c：溶液的濃度，gL-a：吸光系數(shù)，Lg-cm-136v朗伯朗伯比耳定律是吸光光度法的理論基礎(chǔ)和比耳定律是吸光光度法的理論基礎(chǔ)和定定量量測(cè)定的依據(jù)。應(yīng)用于各種光度法的吸收測(cè)量。測(cè)定的依據(jù)。應(yīng)用于各種光度法的吸收測(cè)量。v摩爾吸光系數(shù)摩爾吸光系數(shù)e e（Lmol-1cm-1），等于濃

18、度為等于濃度為1 mol/L、液層厚度為、液層厚度為1cm時(shí)該溶液在某一波長(zhǎng)下的時(shí)該溶液在某一波長(zhǎng)下的吸光度。吸光度。v吸光系數(shù)吸光系數(shù)a（Lg-1cm-1）相當(dāng)于濃度為）相當(dāng)于濃度為1 g/L、液、液層厚度為層厚度為1cm時(shí)該溶液在某一波長(zhǎng)下的吸光度。時(shí)該溶液在某一波長(zhǎng)下的吸光度。37（1）吸收物質(zhì)在一定波長(zhǎng)和溶劑條件下的）吸收物質(zhì)在一定波長(zhǎng)和溶劑條件下的特征常數(shù)特征常數(shù)；（2）不隨濃度）不隨濃度c和光程長(zhǎng)度和光程長(zhǎng)度b的改變而改變。在溫度和的改變而改變。在溫度和波長(zhǎng)等條件一定時(shí)，波長(zhǎng)等條件一定時(shí)， e e僅與吸收物質(zhì)本身的性質(zhì)有關(guān)僅與吸收物質(zhì)本身的性質(zhì)有關(guān)，與待測(cè)物濃度無(wú)關(guān)，與待測(cè)物濃度無(wú)

19、關(guān)；（3）可作為）可作為定性鑒定定性鑒定的參數(shù)；的參數(shù)；（4）同一吸收物質(zhì)在不同波長(zhǎng)下的同一吸收物質(zhì)在不同波長(zhǎng)下的e e值是不同的值是不同的。在。在最大吸收波長(zhǎng)最大吸收波長(zhǎng)l lmax處的摩爾吸光系數(shù)，常以處的摩爾吸光系數(shù)，常以e emax表示。表示。e emax表明了該吸收物質(zhì)最大限度的吸光能力，也反映表明了該吸收物質(zhì)最大限度的吸光能力，也反映了光度法測(cè)定該物質(zhì)可能達(dá)到的最大靈敏度。了光度法測(cè)定該物質(zhì)可能達(dá)到的最大靈敏度。38（5）e emax越大表明該物質(zhì)的吸光能力越強(qiáng)越大表明該物質(zhì)的吸光能力越強(qiáng)，用光度，用光度法測(cè)定該物質(zhì)的靈敏度越高。法測(cè)定該物質(zhì)的靈敏度越高。 e e105：超高靈敏；

20、：超高靈敏； e e =(610）104：高靈敏；：高靈敏； e e2104：不靈敏。：不靈敏。39例例. 將含有色組分將含有色組分X 的的500mg試樣溶解并稀釋至試樣溶解并稀釋至500mL。取。取此溶液的一部分在此溶液的一部分在1.00cm的吸收池中的吸收池中, 于于400nm處測(cè)得吸光處測(cè)得吸光度為度為0.900。將。將10.0mg純純X 溶于溶于1L相同的溶劑中相同的溶劑中, 按同樣的按同樣的操作在操作在0.100cm的吸收池中測(cè)得吸光度是的吸收池中測(cè)得吸光度是0.300, 試求原試樣試求原試樣中中X 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。 cs（10.01）10-31.0010-2g/L 0.90

21、0a1.00cx 0.300a0.1001.0010-2 解之: cx3.0010-3g/L3.0010-3mg/ml 已知試樣的 c5005001.00mg/mL 所以（cxc）（3.0010-31.00）3.010-3解：A=abc40（1） 物理性因素（儀器因素）物理性因素（儀器因素） 難以獲得真正的純單色光難以獲得真正的純單色光朗比耳定律的前提條件之一是入射光為單色光。分光光度計(jì)只能獲得近乎單色的狹窄光帶。復(fù)合光可導(dǎo)致對(duì)朗伯比耳定律的正或負(fù)偏離。4. 偏離朗伯偏離朗伯比耳定律的原因比耳定律的原因標(biāo)準(zhǔn)曲線法測(cè)定未知溶液的濃度時(shí)，發(fā)現(xiàn)：標(biāo)準(zhǔn)曲線常發(fā)生彎曲（尤其當(dāng)溶液濃度較高時(shí)），這種現(xiàn)象稱

22、為對(duì)朗伯比耳定律的偏離。引起偏離的因素：41非單色光、雜散光、非平行入射光都會(huì)引起對(duì)朗伯比耳定律的偏離，最主要的是非單色光作為入射光引起的偏離。 為克服非單色光引起的偏離，首先應(yīng)選擇比較好的單色器單色器。此外還應(yīng)將入射波長(zhǎng)選定在待測(cè)物質(zhì)的最大吸收波長(zhǎng)且吸收曲線較平坦處。42（2）化學(xué)性因素）化學(xué)性因素 濃度的影響濃度的影響朗比耳定律的假定：所有的吸光質(zhì)點(diǎn)之間不發(fā)生相互所有的吸光質(zhì)點(diǎn)之間不發(fā)生相互作用作用；假定只有在稀溶液稀溶液(c10-2 mol/L 時(shí)，吸光質(zhì)點(diǎn)間可能發(fā)生締合等吸光質(zhì)點(diǎn)間可能發(fā)生締合等相互作用相互作用，直接影響了對(duì)光的吸收。故 朗伯朗伯-比爾定律只適用于稀溶液比爾定律只適用于

23、稀溶液溶液中存在著離解、聚合、互變異構(gòu)、配合物的形成等化學(xué)平衡時(shí)，會(huì)使吸光質(zhì)點(diǎn)的濃度發(fā)生變化吸光質(zhì)點(diǎn)的濃度發(fā)生變化，影響吸光度。例：例： 鉻酸鹽或重鉻酸鹽溶液中存在下列平衡：鉻酸鹽或重鉻酸鹽溶液中存在下列平衡： CrO42- 2H = Cr2O72- H2O溶液中溶液中CrO42-、 Cr2O72-的顏色不同，吸光性質(zhì)也不相同。的顏色不同，吸光性質(zhì)也不相同。故此時(shí)溶液故此時(shí)溶液pH 對(duì)測(cè)定有重要影響。對(duì)測(cè)定有重要影響。43 溶劑的影響溶劑的影響廣泛使用的各種溶劑，對(duì)生色團(tuán)的吸收峰高度、波長(zhǎng)位置產(chǎn)生影響。溶劑還會(huì)影響待測(cè)物質(zhì)的物性和組成，從而影響其光譜特性，包括譜帶的電子躍遷類型等。當(dāng)試樣為膠體

24、、乳狀液或有懸浮物質(zhì)存在時(shí)，入射光通過(guò)溶液后，有部分光會(huì)因散射散射而損失，使吸光度增大，對(duì)朗伯-比爾定律產(chǎn)生正偏差。質(zhì)點(diǎn)的散射強(qiáng)度是與入射光波長(zhǎng)的4次方呈反比的，所以散射對(duì)紫外區(qū)的測(cè)定比對(duì)可見(jiàn)光區(qū)影響更大。44光源單色器吸收池檢測(cè)器信號(hào)顯示系統(tǒng)1. 基本組成部分2. 儀器種類：?jiǎn)喂馐?、雙光束單光束、雙光束、雙波長(zhǎng)、多通道和光導(dǎo)纖維探頭式分光光度計(jì)。前兩種類型較為普遍。UV 757 CRT島津島津 UVmini 1240(1) 單光束單光束簡(jiǎn)單，價(jià)廉，適于在給定波長(zhǎng)處測(cè)量吸光度或透光度給定波長(zhǎng)處測(cè)量吸光度或透光度，一般不能作全波段光譜掃描，要求光源和檢測(cè)器具有很高的穩(wěn)定性。國(guó)產(chǎn)：751，752，

25、722，724型；英國(guó)Unicam SP-500型；美國(guó)Beckman DU-8型46(2)雙光束雙光束 檢測(cè)光強(qiáng)度差檢測(cè)光強(qiáng)度差自動(dòng)記錄，快速全波段掃描。可消除光源不穩(wěn)定，檢測(cè)器靈敏度變化等因素的影響，特別適合于結(jié)構(gòu)分析。復(fù)雜，價(jià)高。國(guó)產(chǎn)：730型、740型；日本島津UV-340型；美國(guó)Perkin Elmer lambda 9型。47(3) 雙波長(zhǎng)雙波長(zhǎng)將不同波長(zhǎng)的兩束單色光(l1、l2) 快束交替通過(guò)同一吸收池而后到達(dá)檢測(cè)器。產(chǎn)生交流信號(hào)。無(wú)需參比池。l= 12 nm。兩波長(zhǎng)同時(shí)掃描即可獲得兩波長(zhǎng)下的吸光度差值(A)，根據(jù)A =(el1el2)bc定量分析。48（4）光學(xué)多通道分光光度計(jì)

26、）光學(xué)多通道分光光度計(jì)氘燈或鎢燈氘燈或鎢燈透鏡透鏡遮光板遮光板試樣池試樣池光柵光柵二極管陣列檢測(cè)二極管陣列檢測(cè)利用利用光二極管陣列光二極管陣列作檢測(cè)器，由計(jì)算機(jī)控制的作檢測(cè)器，由計(jì)算機(jī)控制的UV-VIS分光光度計(jì)。分光光度計(jì)。適合進(jìn)行快速反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究及多組分混合物的分析適合進(jìn)行快速反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究及多組分混合物的分析HPLC，CE的檢測(cè)器的檢測(cè)器49（4）光導(dǎo)纖維探頭式分光光度計(jì)）光導(dǎo)纖維探頭式分光光度計(jì)探頭：探頭：相互隔離的兩根光導(dǎo)纖維相互隔離的兩根光導(dǎo)纖維過(guò)程：鎢絲燈發(fā)射的光由其中一過(guò)程：鎢絲燈發(fā)射的光由其中一根光纖傳至試樣溶液，再經(jīng)鍍鋁根光纖傳至試樣溶液，再經(jīng)鍍鋁反射鏡后，由另一光纖傳導(dǎo)

27、，通反射鏡后，由另一光纖傳導(dǎo)，通過(guò)干涉濾光片后，由光敏器件接過(guò)干涉濾光片后，由光敏器件接收轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)。收轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)。特點(diǎn)：特點(diǎn)：不需要吸收池不需要吸收池，直接，直接將探頭插入試樣溶液，在將探頭插入試樣溶液，在原原位進(jìn)行測(cè)量位進(jìn)行測(cè)量，不受外界光線不受外界光線的影響的影響。常用于環(huán)境和過(guò)程檢測(cè)常用于環(huán)境和過(guò)程檢測(cè)50(1) 鐠銣玻璃鐠銣玻璃（可見(jiàn)光區(qū)）或（可見(jiàn)光區(qū)）或鈥玻璃鈥玻璃（紫外和可見(jiàn)光（紫外和可見(jiàn)光區(qū)）都有若干的特征吸收峰，可用來(lái)校正分光光度區(qū)）都有若干的特征吸收峰，可用來(lái)校正分光光度計(jì)的計(jì)的波長(zhǎng)標(biāo)尺波長(zhǎng)標(biāo)尺。51(2) 可用可用K2CrO4標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)準(zhǔn)溶液來(lái)校正來(lái)校正吸光度標(biāo)度吸光

28、度標(biāo)度。eg：將：將0.0400 g 的的K2CrO4溶解于溶解于1 L 0.05 molL-1的的KOH溶液中，在溶液中，在 1 cm光程的吸收池中，在光程的吸收池中，在25時(shí)用不同波長(zhǎng)時(shí)用不同波長(zhǎng)測(cè)定的吸光度值。測(cè)定的吸光度值。/nm吸光度吸光度A/nm吸光度吸光度A/nm吸光度吸光度A/nm吸光度吸光度A200.45593100.15183800.92814600.01732300.16753100.04583900.68414700.00832400.29333200.06204000.38724800.00352500.49623300.14574100.19724900.00092

29、600.63453400.31434200.12615000.00002700.74473500.55284300.08412800.72353600.82974400.5352900.42953700.99144500.032552測(cè)定條件包括：儀器的測(cè)量條件儀器的測(cè)量條件、試樣的反應(yīng)條件試樣的反應(yīng)條件、參比溶液的選擇參比溶液的選擇等。1.選擇適當(dāng)?shù)娜肷洳ㄩL(zhǎng)一般應(yīng)該選擇max為入射光波長(zhǎng)。如果max處有共存組分干擾時(shí)，則應(yīng)考慮選擇靈敏度稍低但能避免干擾的入射光波長(zhǎng)。53eg： 鉻酸鹽或重鉻酸鹽溶液中存在下列平衡：鉻酸鹽或重鉻酸鹽溶液中存在下列平衡： CrO42- 2H = Cr2O72- H

30、2O溶液中溶液中CrO42- 、 Cr2O72-的顏色不同，吸光性質(zhì)也不的顏色不同，吸光性質(zhì)也不相同。故此時(shí)溶液相同。故此時(shí)溶液pH 對(duì)測(cè)定有重要影響。對(duì)測(cè)定有重要影響。l lA350 375CrO42-Cr2O72-等吸收點(diǎn)等吸收點(diǎn)54設(shè)：T =1%，則可繪出溶液濃度相對(duì)誤差c/c與其透光度T 的關(guān)系曲線。如圖所示：當(dāng)：T =1%，T 在20%65%之間時(shí)， A=0.7 0.2， 濃度相對(duì)誤差較小，最佳讀數(shù)范圍,。 可求出濃度相對(duì)誤差最小時(shí)的透光度Tmin為： Tmin36.8%, Amin0.434用儀器測(cè)定時(shí)應(yīng)盡量使溶液透光度值在T %=1070% ，吸光度 A =1.000.15。55

31、例例.含鈦鋼樣含鈦鋼樣1.000g，其中含鈦的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為，其中含鈦的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為5.5%，經(jīng)溶解處理，經(jīng)溶解處理后將所得溶液定量轉(zhuǎn)入后將所得溶液定量轉(zhuǎn)入250mL容量瓶中，用容量瓶中，用 1mol/L H2SO4稀釋至刻稀釋至刻度。移取整份溶液置于度。移取整份溶液置于 100mL 容量瓶中，在容量瓶中，在1mol/L H2SO4酸度下酸度下用用 H2O2發(fā)色。生成的配合物發(fā)色。生成的配合物 Ti(H2O2)2+在在410nm 處有強(qiáng)吸收。處有強(qiáng)吸收。Ar（Ti）47.88。測(cè)得該絡(luò)合物的摩爾吸收系數(shù)為。測(cè)得該絡(luò)合物的摩爾吸收系數(shù)為 800。問(wèn)：?jiǎn)枺?問(wèn)用問(wèn)用 1cm 比色皿測(cè)量時(shí)應(yīng)移取比色皿

32、測(cè)量時(shí)應(yīng)移取 5.00mL、10.00mL 還是還是 25.00mL 溶液進(jìn)行可見(jiàn)光譜測(cè)定？為什么？溶液進(jìn)行可見(jiàn)光譜測(cè)定？為什么？解：A = ebc =8001.00(1.0005.5%1000)/(25047.88100)X = 0.0368X，其中 X 表示所移取的整份溶液的體積(cm3)。當(dāng)取 5.00 mL 時(shí)， A1= 0.0368 5.00 = 0.184當(dāng)取 10.00 mL 時(shí)， A2= 0.0368 10.00 = 0.368當(dāng)取 25.00 mL 時(shí)， A3= 0.0368 25.00 = 0.92因?yàn)楫?dāng)吸光度值在 0.20.7 之間時(shí)，比色測(cè)量的精密度較好，故應(yīng)選用 10

33、.00 mL. 56測(cè)得的的吸光度真正反映待測(cè)溶液吸光強(qiáng)度測(cè)得的的吸光度真正反映待測(cè)溶液吸光強(qiáng)度。參比溶液的選擇一般遵循以下原則：（1）僅待測(cè)組分與顯色劑反應(yīng)產(chǎn)物在測(cè)定波長(zhǎng)處有吸收，其它所加試劑均無(wú)吸收，用純?nèi)軇┘內(nèi)軇ㄋ┳鲄⒈热芤海?）顯色劑或其它所加試劑在測(cè)定波長(zhǎng)處略有吸收，而試液本身無(wú)吸收，用“試劑空白試劑空白”(不加試樣溶液)作參比溶液（3）待測(cè)試液在測(cè)定波長(zhǎng)處有吸收，而顯色劑等無(wú)吸收，則可用“試樣空白試樣空白”(不加顯色劑)作參比溶液（4）顯色劑、試液中其它組分在測(cè)量波長(zhǎng)處有吸收，則可在試液中加入適當(dāng)掩蔽劑將待測(cè)組分掩蔽后再加顯色劑，作為參比溶液。57（1）顯色劑）顯色劑無(wú)機(jī)顯色劑

34、：硫氰酸鹽、鉬酸銨、過(guò)氧化氫等幾種。有機(jī)顯色劑：種類繁多偶氮類顯色劑：本身是有色物質(zhì)，生成配合物后，顏色發(fā)生明顯變化；具有性質(zhì)穩(wěn)定、顯色反應(yīng)靈敏度高、選擇性好、對(duì)比度大等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用最廣泛。偶氮胂、PAR等。三苯甲烷類：鉻天青S、二甲酚橙等58 反應(yīng)生成物必須在紫外、可見(jiàn)光區(qū)有較強(qiáng)的吸光能力，即摩爾吸光系數(shù)較大，反應(yīng)有較高的選擇性； 生成物組成恒定、穩(wěn)定性好，顯色條件易于控制，保證結(jié)果良好的重現(xiàn)性； 對(duì)照性好，顯色劑與有色物配合物的lmax 60nm。（2）顯色反應(yīng)的一般要求）顯色反應(yīng)的一般要求（3） 顯色反應(yīng)條件的選擇顯色反應(yīng)條件的選擇 顯色劑用量選擇曲線變化平坦處。吸光度A與顯色劑用量CR的

35、關(guān)系59 反應(yīng)體系的酸度在相同實(shí)驗(yàn)條件下，分別測(cè)定不同pH值條件下顯色溶液的吸光度。選擇曲線中吸光度較大且恒定的平坦區(qū)所對(duì)應(yīng)的pH范圍。例：Fe3+與磺基水楊酸 （sal2-縮寫(xiě)） PH 1.82.5 Fe(sal) + 褐紅色 48 Fe(sal)2 - 橙色 811.5 Fe(sal)3 3- 黃色 12 Fe(OH)3COOHOHHSO360 顯色時(shí)間與溫度 有的絡(luò)合物易形成，但不穩(wěn)定，例：Fe(SCH)2+。而 Al3+與鋁試劑紅色絡(luò)合物，需一定時(shí)間，F(xiàn)e(sal)3 3-很快形成，且很穩(wěn)定。 溶劑 一般盡量采用水相測(cè)定由以上討論，在進(jìn)行某物質(zhì)組分的比色測(cè)定時(shí)，應(yīng)先進(jìn)行條件試驗(yàn)，選在一

36、定條件下進(jìn)行，必要時(shí)可對(duì)實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行優(yōu)化，以確定最佳條件。61存在的干擾物質(zhì)的影響有以下幾種情況： 干擾物質(zhì)本身有顏色或與顯色劑形成有色化合物，在測(cè)定條件下也有吸收； 在顯色條件下，干擾物質(zhì)水解，析出沉淀使溶液混濁，致使吸光度的測(cè)定無(wú)法進(jìn)行； 與待測(cè)離子或顯色劑形成更穩(wěn)定的配合物，使顯色反應(yīng)不能進(jìn)行完全。（4）共存離子干擾的消除62消除干擾的方法（5種）： 控制酸度 根據(jù)配合物的穩(wěn)定性不同，可以利用控制酸度的方法提高反應(yīng)的選擇性，以保證主反應(yīng)進(jìn)行完全。eg，雙硫腙能與，雙硫腙能與Hg2+、Pb2+、Cu2+和和Cd2+等十多種金屬等十多種金屬離子形成有色配合物，其中與離子形成有色配合物，其中與

37、 Hg2+生成的配合物最穩(wěn)定，生成的配合物最穩(wěn)定，在在0.5 mol L-1 H2SO4中中（強(qiáng)酸性）（強(qiáng)酸性）仍能定量進(jìn)行，而上仍能定量進(jìn)行，而上述其他離子此條件下不發(fā)生反應(yīng)。述其他離子此條件下不發(fā)生反應(yīng)。 選擇適當(dāng)?shù)难诒蝿?條件是掩蔽劑不與待測(cè)離子作用，掩蔽劑及它與干擾物質(zhì)形成的配合物的顏色不干擾測(cè)定。eg：測(cè)定：測(cè)定Ti4+，可加入，可加入H3PO4掩蔽劑使掩蔽劑使Fe3+(黃色黃色)成為成為Fe(PO)23-(無(wú)色無(wú)色)，消除，消除Fe3+的干擾。的干擾。63 生成惰性配合物 例如鋼鐵中微量鈷的測(cè)定，常用鈷試劑為顯色劑。但鈷試劑不僅與Co2+有反應(yīng)，而且與Ni2、Zn2+、Mn2+、F

38、e2+等都有反應(yīng)。但它與Co2+在弱酸性介質(zhì)中一旦完成反應(yīng)后，即使再用強(qiáng)酸酸化溶液，該配合物也不會(huì)分解。而Ni2、Zn2+、Mn2+、Fe2+等與鈷試劑形成的配合物在強(qiáng)酸介質(zhì)中很快分解，從而可消除了上述離子的干擾。64 選擇適當(dāng)?shù)臏y(cè)量波長(zhǎng) 如在 K2Cr2O7存在下測(cè)定 KMnO4時(shí)，不是選max（525 nm），而是選545 nm。這樣測(cè)定 KMnO4溶液的吸光度，K2Cr2O7就不干擾l lA525MnO4-Cr2O72-50654556665 分離 若上述方法不宜采用時(shí)，也可以采用預(yù)分離的方法，如沉淀、萃取、離子交換、蒸餾以及色譜分離（包括柱色譜、紙色譜、薄層色譜等）。 此外，還可以利用

39、化學(xué)計(jì)量學(xué)方法實(shí)現(xiàn)多組分同時(shí)測(cè)定，以及利用導(dǎo)數(shù)光譜法，雙波長(zhǎng)光譜法等新技術(shù)來(lái)消除干擾。663.3.8 紫外-可見(jiàn)分光光度法的應(yīng)用三要素：譜峰位置、強(qiáng)度、形狀。 譜峰形狀：定性指標(biāo)；譜峰強(qiáng)度：定量指標(biāo)； 紫外可見(jiàn)光譜特征參數(shù)：max和max，K，B，R帶。 所謂比較法，就是在相同的測(cè)定條件（儀器、溶劑所謂比較法，就是在相同的測(cè)定條件（儀器、溶劑、pH等）下，比較未知純?cè)嚇优c已知標(biāo)準(zhǔn)物的吸收等）下，比較未知純?cè)嚇优c已知標(biāo)準(zhǔn)物的吸收光譜曲線，如果它們的吸收光譜曲線完全等同，則可光譜曲線，如果它們的吸收光譜曲線完全等同，則可以認(rèn)為待測(cè)樣品與已知化合物有相同的生色團(tuán)。以認(rèn)為待測(cè)樣品與已知化合物有相同的生

40、色團(tuán)。 借助于前人匯編的以實(shí)驗(yàn)結(jié)果為基礎(chǔ)的各種有機(jī)化借助于前人匯編的以實(shí)驗(yàn)結(jié)果為基礎(chǔ)的各種有機(jī)化合物的紫外合物的紫外-可見(jiàn)光譜標(biāo)準(zhǔn)譜圖，或有關(guān)電子光譜數(shù)可見(jiàn)光譜標(biāo)準(zhǔn)譜圖，或有關(guān)電子光譜數(shù)據(jù)表。據(jù)表。（1） 比較法比較法當(dāng)采用其他物理和化學(xué)方法判斷某化合物有幾種可當(dāng)采用其他物理和化學(xué)方法判斷某化合物有幾種可能結(jié)構(gòu)時(shí)，可用經(jīng)驗(yàn)規(guī)則計(jì)算最大吸收波長(zhǎng)能結(jié)構(gòu)時(shí)，可用經(jīng)驗(yàn)規(guī)則計(jì)算最大吸收波長(zhǎng)l lmax，并與實(shí)測(cè)值進(jìn)行比較，然后確認(rèn)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)。并與實(shí)測(cè)值進(jìn)行比較，然后確認(rèn)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)。(i) Woodward-Fieser經(jīng)驗(yàn)規(guī)則經(jīng)驗(yàn)規(guī)則計(jì)算計(jì)算共軛二烯共軛二烯、多烯烴多烯烴及及共軛烯酮共軛烯酮類化合物類化

41、合物*躍遷最大吸收波長(zhǎng)的經(jīng)驗(yàn)規(guī)則。躍遷最大吸收波長(zhǎng)的經(jīng)驗(yàn)規(guī)則。計(jì)算時(shí)，先從未知物的母體對(duì)照表得到一個(gè)最大吸計(jì)算時(shí)，先從未知物的母體對(duì)照表得到一個(gè)最大吸收的基數(shù)，然后對(duì)連接在母體中收的基數(shù)，然后對(duì)連接在母體中電子體系電子體系(即共軛即共軛體系體系)上的各種取代基以及其他結(jié)構(gòu)因素按表所列的上的各種取代基以及其他結(jié)構(gòu)因素按表所列的數(shù)值加以修正，得到該化合物的最大吸收波長(zhǎng)。數(shù)值加以修正，得到該化合物的最大吸收波長(zhǎng)。（2）最大吸收波長(zhǎng)計(jì)算法）最大吸收波長(zhǎng)計(jì)算法(ii) Fieser-Kuhn經(jīng)驗(yàn)規(guī)則經(jīng)驗(yàn)規(guī)則如果一個(gè)多烯分子中含有如果一個(gè)多烯分子中含有四個(gè)以上的共軛雙鍵四個(gè)以上的共軛雙鍵，則其，則其在己烷

42、中的在己烷中的l lmax和和e emax值可按值可按Fieser-Kuhn經(jīng)驗(yàn)規(guī)則來(lái)經(jīng)驗(yàn)規(guī)則來(lái)計(jì)算：計(jì)算：l lmax=114+5M+n(48.01.7n)-19.5R環(huán)內(nèi)環(huán)內(nèi)-10R環(huán)外環(huán)外e emax=1.74 104 nM為取代烷基數(shù)，為取代烷基數(shù)，n為共軛雙鍵數(shù)，為共軛雙鍵數(shù)，R環(huán)內(nèi)環(huán)內(nèi)為有環(huán)內(nèi)雙為有環(huán)內(nèi)雙鍵的環(huán)數(shù)，鍵的環(huán)數(shù)，R環(huán)外環(huán)外為有環(huán)外雙鍵的環(huán)數(shù)。為有環(huán)外雙鍵的環(huán)數(shù)。 (iii) Scott經(jīng)驗(yàn)規(guī)則經(jīng)驗(yàn)規(guī)則 芳香族羰基的衍生物在乙醇中芳香族羰基的衍生物在乙醇中的的l lmax(1) 順?lè)串悩?gòu)體的判別順?lè)串悩?gòu)體的判別 一般來(lái)說(shuō)，順式異構(gòu)體的一般來(lái)說(shuō)，順式異構(gòu)體的l lmax比反式異構(gòu)體的小