紫外可見分光光度法

1、2022-2-81紫外可見分光光度法紫外可見分光光度法2022-2-82概概 述述 基于物質(zhì)對光的選擇性吸收而建立起來的分析方法基于物質(zhì)對光的選擇性吸收而建立起來的分析方法稱稱吸光光度法吸光光度法，它包括比色法和分光光度法。，它包括比色法和分光光度法。 紫外紫外-可見分光光度法是研究物質(zhì)在紫外、可見光區(qū)可見分光光度法是研究物質(zhì)在紫外、可見光區(qū)的的分子吸收光譜分子吸收光譜的分析方法。它屬于分子光譜法的一種，的分析方法。它屬于分子光譜法的一種，是利用某些物質(zhì)的分子吸收是利用某些物質(zhì)的分子吸收200800nm光譜區(qū)的輻射光譜區(qū)的輻射來進(jìn)行分析測定的方法。來進(jìn)行分析測定的方法。 這種分子吸收光譜產(chǎn)生于

2、這種分子吸收光譜產(chǎn)生于價(jià)電子價(jià)電子和分子軌道上的電和分子軌道上的電子在電子能級間的躍遷，廣泛用于無機(jī)和有機(jī)物質(zhì)的定子在電子能級間的躍遷，廣泛用于無機(jī)和有機(jī)物質(zhì)的定性、定量測定。性、定量測定。2022-2-83 當(dāng)一束太陽光照射某一溶液時(shí)，太陽光中某一顏色的光當(dāng)一束太陽光照射某一溶液時(shí)，太陽光中某一顏色的光被吸收，其被吸收，其互補(bǔ)色光互補(bǔ)色光透過溶液，刺激人的眼睛，使人感覺到透過溶液，刺激人的眼睛，使人感覺到它的顏色。它的顏色。溶液顏色與光吸收的關(guān)系溶液顏色與光吸收的關(guān)系可見光波長及其互補(bǔ)光可見光波長及其互補(bǔ)光實(shí)例：實(shí)例：1)高錳酸鉀吸收高錳酸鉀吸收綠光綠光顯紫顯紫 紅色；紅色；2)重鉻酸鉀吸收

3、重鉻酸鉀吸收藍(lán)光藍(lán)光顯黃顯黃色；色；3)鄰菲羅啉鐵溶液吸收鄰菲羅啉鐵溶液吸收藍(lán)藍(lán)綠光綠光顯紅色。顯紅色。2022-2-84完全吸收完全吸收完全透過完全透過吸收黃色光吸收黃色光光譜示意光譜示意表觀現(xiàn)象示意表觀現(xiàn)象示意復(fù)合光復(fù)合光2022-2-85 根據(jù)溶液的根據(jù)溶液的顏色，可以顏色，可以估計(jì)該溶液估計(jì)該溶液吸收的光的吸收的光的波長。波長。 /nm顏色顏色互補(bǔ)色互補(bǔ)色400-450紫黃綠450-480藍(lán)藍(lán)黃黃480-490綠藍(lán)綠藍(lán)橙橙490-500藍(lán)綠藍(lán)綠紅紅500-560綠綠紅紫紅紫560-580黃綠黃綠紫紫580-610黃黃藍(lán)藍(lán)610-650橙橙綠藍(lán)綠藍(lán)650-760紅紅藍(lán)綠藍(lán)綠2022-2-

4、86分光光度法的發(fā)展過程分光光度法的發(fā)展過程 分光光度法在發(fā)展過程中先后經(jīng)過了分光光度法在發(fā)展過程中先后經(jīng)過了目視比色法，光電比色法目視比色法，光電比色法和分光光度法和分光光度法三個(gè)階段。三個(gè)階段。（1）目視比色法目視比色法是一種用眼睛辨別顏色深淺，以確定待測組分含是一種用眼睛辨別顏色深淺，以確定待測組分含量的方法。量的方法。 （2）光電比色法光電比色法是使用光電比色計(jì)測量溶液吸光度并計(jì)算待測組是使用光電比色計(jì)測量溶液吸光度并計(jì)算待測組分含量。分含量。 （3）分光光度法分光光度法是應(yīng)用分光光度計(jì)，通過測定被測物質(zhì)在特定波是應(yīng)用分光光度計(jì)，通過測定被測物質(zhì)在特定波長處或一定波長范圍內(nèi)光的吸光度，

5、對該物質(zhì)進(jìn)行定性、定量長處或一定波長范圍內(nèi)光的吸光度，對該物質(zhì)進(jìn)行定性、定量分析的方法。它包括紫外分光光度法、可見光分光光度法、紅分析的方法。它包括紫外分光光度法、可見光分光光度法、紅外分光光度法等。外分光光度法等。 2022-2-87 測量每一波長下有色溶液對光的吸收程度測量每一波長下有色溶液對光的吸收程度(即吸光即吸光度度A)，然后以波長為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)作圖，得然后以波長為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)作圖，得到一條曲線，稱為到一條曲線，稱為吸收光譜曲線吸收光譜曲線(簡稱吸收曲線簡稱吸收曲線)。吸收光譜示意圖吸收光譜示意圖吸收曲線及常用術(shù)語吸收曲線及常用術(shù)語 2022-2-88 透過光的強(qiáng)

6、度透過光的強(qiáng)度 It與入射光的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度I0之比稱為透光度，之比稱為透光度，用用 T表示。常用表示。常用百分?jǐn)?shù)百分?jǐn)?shù)表示：表示：T = It / I0 為了表示物質(zhì)對光的吸收程度，常采用吸光度為了表示物質(zhì)對光的吸收程度，常采用吸光度A這這一概念，即透光度倒數(shù)的對數(shù)值。一概念，即透光度倒數(shù)的對數(shù)值。A = lg（I0 / It）= lg（1 / T）= lg T 1.透光度透光度T 和吸光度和吸光度A 朗伯朗伯比耳定律比耳定律2022-2-892.2.朗伯朗伯比耳定律比耳定律 布格布格( (Bouguer)Bouguer)和朗伯和朗伯( (Lambert)Lambert)先后于先后于17

7、291729年和年和17601760年闡明了光的吸收程度和吸收層厚度的關(guān)系。年闡明了光的吸收程度和吸收層厚度的關(guān)系。 Ab 1852年比耳年比耳(Beer)又提出了光的吸收程度和吸收物濃度又提出了光的吸收程度和吸收物濃度之間也具有類似的關(guān)系。之間也具有類似的關(guān)系。 Ac 二者的結(jié)合稱為朗伯二者的結(jié)合稱為朗伯比耳定律，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：比耳定律，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為： A = b c 朗伯朗伯比耳定律比耳定律是吸光光度法的理論基礎(chǔ)和定是吸光光度法的理論基礎(chǔ)和定量測定的依據(jù)。量測定的依據(jù)。2022-2-810 A= b c 式中式中A：吸光度；描述溶液對光的吸收程度；吸光度；描述溶液對光的吸收程度； b：

8、液層厚度液層厚度(光程長度光程長度)，通常以，通常以cm為單位；為單位； c：溶液的摩爾濃度，單位溶液的摩爾濃度，單位molL-1； ：摩爾吸收系數(shù)，單位摩爾吸收系數(shù)，單位Lmol -1cm-1。（講解（講解78頁例題）頁例題） 摩爾吸收系數(shù)越大表明該物質(zhì)的摩爾吸收系數(shù)越大表明該物質(zhì)的吸光能力越強(qiáng)吸光能力越強(qiáng)，用光度法測，用光度法測定該物質(zhì)的定該物質(zhì)的靈敏度越高靈敏度越高。 105：超高靈敏；：超高靈敏； = (610）104 ：高靈敏；：高靈敏； 10104 4。* *選擇性好選擇性好：顯色劑僅與被測離子發(fā)生顯色反應(yīng)。：顯色劑僅與被測離子發(fā)生顯色反應(yīng)。* *對照性好對照性好：顯色劑在測定波長

9、處無明顯吸收顯色劑在測定波長處無明顯吸收, , max60 nmmax60 nm。* *反應(yīng)生成的有色化合物反應(yīng)生成的有色化合物組成恒定，穩(wěn)定組成恒定，穩(wěn)定。* *顯色條件易于控制，顯色條件易于控制，重現(xiàn)性好重現(xiàn)性好。反應(yīng)條件的選擇反應(yīng)條件的選擇2022-2-832顯色反應(yīng)條件的選擇顯色反應(yīng)條件的選擇1.1.顯色劑用量顯色劑用量 吸光度吸光度A A與顯色劑用量與顯色劑用量C CR R的關(guān)的關(guān)系會(huì)出現(xiàn)如圖所示的幾種情況。選系會(huì)出現(xiàn)如圖所示的幾種情況。選擇曲線變化平坦處。擇曲線變化平坦處。2.2.反應(yīng)體系的酸度反應(yīng)體系的酸度 在相同實(shí)驗(yàn)條件下，分別測定不同在相同實(shí)驗(yàn)條件下，分別測定不同pHpH值條

10、件下顯色溶液的吸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)所對應(yīng)的光度。選擇曲線中吸光度較大且恒定的平坦區(qū)所對應(yīng)的pHpH范圍。范圍。3.3.顯色時(shí)間與溫度顯色時(shí)間與溫度 實(shí)驗(yàn)確定。實(shí)驗(yàn)確定。4.4.溶劑溶劑 一般盡量采用水相測定一般盡量采用水相測定。吸光度與吸光度與pHpH的關(guān)系曲線的關(guān)系曲線2022-2-833參比溶液的選擇一般有一下幾種情況：參比溶液的選擇一般有一下幾種情況： 1.溶劑參比溶劑參比 若僅待測組分與顯色劑的反應(yīng)產(chǎn)物在測定波長處有若僅待測組分與顯色劑的反應(yīng)產(chǎn)物在測定波長處有吸收，而被測試液、顯色劑及其他試劑均無吸收，則可用純?nèi)芪?，而被測試液、顯色劑及其他試

11、劑均無吸收，則可用純?nèi)軇┳鲄⒈热芤骸┳鲄⒈热芤骸?2.試劑參比試劑參比 若顯色劑或其他試劑在測定波長處略有吸收，而試若顯色劑或其他試劑在測定波長處略有吸收，而試液本身無吸收，則可用液本身無吸收，則可用“試劑空白試劑空白”（不加被測試樣的試劑溶（不加被測試樣的試劑溶液）作參比溶液。液）作參比溶液。3.試液參比試液參比 若待測試液本身在測定波長處有吸收，而顯色劑等無若待測試液本身在測定波長處有吸收，而顯色劑等無吸收，可用吸收，可用“試樣空白試樣空白”（不加顯色劑的被測試液）作參比溶（不加顯色劑的被測試液）作參比溶液。液。 4.其它參比其它參比 若顯色劑、試液中其他組分在測定波長處有吸收，若顯色劑

12、、試液中其他組分在測定波長處有吸收，則可在試液中加入適當(dāng)掩蔽劑將待測組分掩蔽后再加顯色劑作則可在試液中加入適當(dāng)掩蔽劑將待測組分掩蔽后再加顯色劑作為參比溶液。為參比溶液。5.5.選擇適當(dāng)?shù)膮⒈热芤哼x擇適當(dāng)?shù)膮⒈热芤?022-2-8341. 干擾干擾(1)與試劑生成有色配合物。如用鉬藍(lán)法測定硅時(shí)，與試劑生成有色配合物。如用鉬藍(lán)法測定硅時(shí)，磷也能生成磷鉬藍(lán)，使測定結(jié)果偏高。磷也能生成磷鉬藍(lán)，使測定結(jié)果偏高。(2)干擾離子本身有顏色。干擾離子本身有顏色。(3)與試劑反應(yīng)，生成的配合物雖然無色，但要消耗與試劑反應(yīng)，生成的配合物雖然無色，但要消耗大量顯色劑，使被測離子的顯色反應(yīng)不完全。大量顯色劑，使被測離

13、子的顯色反應(yīng)不完全。(4)與被測離子結(jié)合成離解度小的另一種化合物。使與被測離子結(jié)合成離解度小的另一種化合物。使被測離子與顯色劑不反應(yīng)。被測離子與顯色劑不反應(yīng)。共存離子的干擾及消除方法共存離子的干擾及消除方法2022-2-835（1 1）控制酸度提高反應(yīng)的選擇性，保證主反應(yīng)進(jìn)行完全，以避免）控制酸度提高反應(yīng)的選擇性，保證主反應(yīng)進(jìn)行完全，以避免干擾。干擾。（2 2）加入掩蔽劑）加入掩蔽劑 選擇掩蔽劑的原則是：掩蔽劑不與待測組分反應(yīng)；掩蔽劑選擇掩蔽劑的原則是：掩蔽劑不與待測組分反應(yīng)；掩蔽劑本身及掩蔽劑與干擾組分的反應(yīng)產(chǎn)物不干擾待測組分的測定。本身及掩蔽劑與干擾組分的反應(yīng)產(chǎn)物不干擾待測組分的測定。（3

14、 3）選擇適當(dāng)?shù)膮⒈热芤海┻x擇適當(dāng)?shù)膮⒈热芤海? 4）選擇適當(dāng)?shù)牟ㄩL）選擇適當(dāng)?shù)牟ㄩL（5 5）利用氧化還原反應(yīng)改變干擾離子的價(jià)態(tài)，使干擾離子不與顯利用氧化還原反應(yīng)改變干擾離子的價(jià)態(tài)，使干擾離子不與顯色劑反應(yīng)。色劑反應(yīng)。例如用鉻天菁例如用鉻天菁S S光度法測定光度法測定AlAl3+3+時(shí)，加入抗壞血酸作時(shí)，加入抗壞血酸作掩蔽劑將掩蔽劑將FeFe3+3+還原為還原為FeFe2+2+，消除消除FeFe3+3+的干擾。的干擾。（6 6）分離干擾離子）分離干擾離子（7 7）利用導(dǎo)數(shù)光譜、雙波長等新技術(shù)）利用導(dǎo)數(shù)光譜、雙波長等新技術(shù)干擾的消除方法干擾的消除方法2022-2-836定量分析定量分析（1）標(biāo)準(zhǔn)

15、曲線法（單組分分析）標(biāo)準(zhǔn)曲線法（單組分分析） 配制一系列的標(biāo)準(zhǔn)溶液，其濃度包括待測樣品的濃度范圍，配制一系列的標(biāo)準(zhǔn)溶液，其濃度包括待測樣品的濃度范圍，在干擾少的吸收峰波長處，測定其吸光度在干擾少的吸收峰波長處，測定其吸光度 A與濃度與濃度c的標(biāo)準(zhǔn)曲線，的標(biāo)準(zhǔn)曲線，待測樣品溶液在相同條件下進(jìn)行測量，根據(jù)測得的吸光度待測樣品溶液在相同條件下進(jìn)行測量，根據(jù)測得的吸光度 Ai值，值，從標(biāo)準(zhǔn)曲線上即可查出相應(yīng)的濃度從標(biāo)準(zhǔn)曲線上即可查出相應(yīng)的濃度 Ci。 CACiAi0 紫外可見光譜法的應(yīng)用紫外可見光譜法的應(yīng)用2022-2-837（2）標(biāo)準(zhǔn)對照法（單組分分析）標(biāo)準(zhǔn)對照法（單組分分析） 當(dāng)樣品溶液遵守比耳定

16、律時(shí)，可在同樣測量條件下測量標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)樣品溶液遵守比耳定律時(shí)，可在同樣測量條件下測量標(biāo)準(zhǔn)溶液及待測樣品溶液，測量到的吸光度分別為溶液及待測樣品溶液，測量到的吸光度分別為 A標(biāo)標(biāo)和和 A樣樣，根據(jù)，根據(jù)比耳定律可得到：比耳定律可得到： 式中：式中： C標(biāo)標(biāo)是已知的，因此待測樣品溶液的濃度是已知的，因此待測樣品溶液的濃度C樣樣可計(jì)算出可計(jì)算出來。來。 這種方法的誤差比標(biāo)準(zhǔn)曲線法要大些，但不需做標(biāo)準(zhǔn)曲線因這種方法的誤差比標(biāo)準(zhǔn)曲線法要大些，但不需做標(biāo)準(zhǔn)曲線因而要簡便些。而要簡便些。 標(biāo)樣標(biāo)樣CCAA2022-2-838（3）解聯(lián)立方程法（多組分分析）解聯(lián)立方程法（多組分分析） 以溶液中存在兩個(gè)組分為例來說

17、明，可在兩個(gè)波長以溶液中存在兩個(gè)組分為例來說明，可在兩個(gè)波長 1及及 2處測量待測溶液的吸光度，設(shè)它們分別為處測量待測溶液的吸光度，設(shè)它們分別為 A1及及 A2，則：則： A1=e ex 1bcx+ e ey 1bcy(在1處測得A1) A2 =e ex 2bcx+ e ey 2bcy(在2處測得A2) e ex 1, e ey 1, e ex 2, e ey 2由由x,y標(biāo)液在標(biāo)液在 1, 2處分別測得處分別測得2022-2-839（4）雙波長分光光度法（多組分分析）雙波長分光光度法（多組分分析） 不需空白溶液作參比；但需要兩個(gè)單色器獲得兩束單色不需空白溶液作參比；但需要兩個(gè)單色器獲得兩束單

18、色光光( (1 1和和2 2) )；以參比波長以參比波長1 1處的吸光度處的吸光度A A11作為參比，來消作為參比，來消除干擾。在分析渾濁或背景吸收較大的復(fù)雜試樣時(shí)顯示出很除干擾。在分析渾濁或背景吸收較大的復(fù)雜試樣時(shí)顯示出很大的優(yōu)越性。靈敏度、選擇性、測量精密度等方面都比單波大的優(yōu)越性。靈敏度、選擇性、測量精密度等方面都比單波長法有所提高。長法有所提高。 AA A A22 A A11 ( (22 11) )b cb c 兩波長處測得的吸光度差值兩波長處測得的吸光度差值A(chǔ)A與待測組分濃度成正比與待測組分濃度成正比。11和和22分別表示待測組分在分別表示待測組分在1 1和和2 2處的摩爾吸光系處的

19、摩爾吸光系數(shù)。數(shù)。 2022-2-840選擇波長組合選擇波長組合1 1、2 2的基本要求是：的基本要求是： 選定的波長選定的波長1 1和和2 2處干擾組分應(yīng)具有相同吸光度，處干擾組分應(yīng)具有相同吸光度， 即：即： Ay = y = A y y22 A y y11 = 0 = 0 故：故： Ax+y = x+y = A x=(x=(x x22x x11) )bcbcx x 此時(shí)：測得的吸光度差此時(shí)：測得的吸光度差A(yù)只與待測組分只與待測組分x x的濃度呈線性關(guān)系，而的濃度呈線性關(guān)系，而 與干擾組分與干擾組分y y無關(guān)。若無關(guān)。若x x為干擾組分，則也可用同樣的方法測定為干擾組分，則也可用同樣的方法測

20、定y y組分。組分。 可采用作圖法選擇符合上述兩可采用作圖法選擇符合上述兩個(gè)條件的波長組合個(gè)條件的波長組合。 在選定的兩個(gè)波長在選定的兩個(gè)波長1 1和和2 2處待處待測組分的吸光度應(yīng)具有足夠大的差值。測組分的吸光度應(yīng)具有足夠大的差值。2022-2-841 原理原理 普通分光光度法一般只適于測定微量組分，當(dāng)待測組分含量較高普通分光光度法一般只適于測定微量組分，當(dāng)待測組分含量較高時(shí)，將產(chǎn)生較大的誤差。需采用示差分光光度法，簡稱為示差法。時(shí)，將產(chǎn)生較大的誤差。需采用示差分光光度法，簡稱為示差法。 采用濃度稍低于待測溶液濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液作參比溶液。采用濃度稍低于待測溶液濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液作參比溶液。 設(shè)：待

21、測溶液濃度為設(shè)：待測溶液濃度為c cx x，標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度，標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度c cs s( (c cs s c cx x) )。則：。則： A Ax x= = bcbcx x A As s = = bcbcs s x x s s = =bb( (c cx xc cs s）= =bbc c 測得的吸光度相當(dāng)于普通法中待測溶液與標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度之測得的吸光度相當(dāng)于普通法中待測溶液與標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度之差差。 示差法測得的吸光度與示差法測得的吸光度與cc呈直線關(guān)系。由標(biāo)準(zhǔn)曲線上查得相應(yīng)呈直線關(guān)系。由標(biāo)準(zhǔn)曲線上查得相應(yīng)的的c c值，則待測溶液濃度值，則待測溶液濃度c cx x： c cx x = =c cs

22、s + + c c （5）示差法）示差法2022-2-842示差法標(biāo)尺擴(kuò)展原理示差法標(biāo)尺擴(kuò)展原理： 普通法：普通法：cs的的T=10%；cx的的T=5% 示差法：示差法：cs做參比做參比,調(diào)調(diào)T=100%,則則 cxT=50% ； 標(biāo)尺擴(kuò)展標(biāo)尺擴(kuò)展10倍倍 如待測試樣的透光度原是如待測試樣的透光度原是7，用示差分光光度法測量，用示差分光光度法測量時(shí)將是時(shí)將是70。T/%Tr/%2022-2-843（6 6）導(dǎo)數(shù)分光光度法）導(dǎo)數(shù)分光光度法 導(dǎo)數(shù)分光光度法在導(dǎo)數(shù)分光光度法在多組分同時(shí)測定多組分同時(shí)測定、渾濁樣品分析渾濁樣品分析、消除背景消除背景干擾干擾、加強(qiáng)光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)加強(qiáng)光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)以及以及復(fù)雜光譜的辨析復(fù)雜光譜的辨析等方面，顯示了很等方面，顯示了很大的優(yōu)越性。