紫外可見(jiàn)分光光度法基礎(chǔ)

1、關(guān)于紫外可見(jiàn)分光光度法基礎(chǔ)第一張，PPT共二十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月教學(xué)目標(biāo) 1、了解紫外-可見(jiàn)分光光度法的特點(diǎn)； 2、掌握光的吸收定律的意義； 3、學(xué)習(xí)分光光度計(jì)的基本構(gòu)造； 4、學(xué)會(huì)用標(biāo)準(zhǔn)曲線法和標(biāo)準(zhǔn)比較法測(cè)定物質(zhì)的含量； 5、掌握吸收曲線和標(biāo)準(zhǔn)曲線的不同之處 6、理解紫外-可見(jiàn)分光光度法的誤差和測(cè)量條件的選擇。第二張，PPT共二十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 第一節(jié) 概述 第三張，PPT共二十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月一、光學(xué)分析法： 根據(jù)待測(cè)物質(zhì)（原子或分子）發(fā)射或吸收的電磁輻射，以及待測(cè)物質(zhì)與電磁輻射的相互作用而建立起來(lái)的定性、定量和結(jié)構(gòu)分析方法，統(tǒng)稱為光學(xué)分析法。 它是利用物質(zhì)的

2、分子或離子對(duì)某一波長(zhǎng)范圍的光的吸收作用，對(duì)物質(zhì)進(jìn)行定性分析、定量分析及結(jié)構(gòu)分析, 所依據(jù)的光譜是分子或離子吸收入射光中特定波長(zhǎng)的光而產(chǎn)生的吸收光譜。二、紫外-分光光度法 按所吸收光的波長(zhǎng)區(qū)域不同，分為紫外（200400nm）分光光度法和可見(jiàn)（400760nm）分光光度法，合稱為紫外-可見(jiàn)分光光度法。第四張，PPT共二十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月三、特點(diǎn)： 1、靈敏度高。待測(cè)物質(zhì)的濃度下限可達(dá)10-710-4g/ml，非常適用于微量或痕量組分的分析。 2、準(zhǔn)確度高。定量分析的相對(duì)誤差一般為1%5%。 3、選擇性好。待測(cè)物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)的電磁輻射的吸收也不相同，測(cè)定時(shí)，可以選擇適當(dāng)?shù)妮椛洳ㄩL(zhǎng)排除或減

3、少某些干擾。 4、儀器設(shè)備。設(shè)備簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，測(cè)定快速。 2、應(yīng)用范圍廣。很多無(wú)機(jī)離子和有機(jī)化合物都可以測(cè)定。第五張，PPT共二十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第二節(jié) 基礎(chǔ)知識(shí)第六張，PPT共二十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月一、光的本質(zhì)1、光的波粒二象性光是一種電磁波，是一種能在空間高速傳播的粒子流，具有波動(dòng)性和粒子性，即波粒二象性。粒子性：把光作為具有一定能量的光子（或光量子）加以 描述。是一束一束的。 牛頓的微粒說(shuō)能很好地解釋光的直進(jìn)、影的形成、反射、折射等現(xiàn)象缺點(diǎn):微粒說(shuō)不能解釋當(dāng)一束光射到兩種介質(zhì)界面時(shí)，既有反射，又有折射，何種情況下反射，何種情況下折射？在解釋兩束光相遇后，為何仍能沿原方

4、向傳播這一常見(jiàn)的現(xiàn)象第七張，PPT共二十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月波動(dòng)性：惠更斯的波動(dòng)說(shuō)：光可以看作是某種振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播 水波、聲波的反射和折射現(xiàn)象比較容易見(jiàn)到，所以波動(dòng)說(shuō)解釋反射、折射是可以令人信服的至于兩列水波互相穿過(guò)，幾個(gè)人的說(shuō)話聲音可以同時(shí)聽(tīng)到，都是人們熟知的現(xiàn)象第八張，PPT共二十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 = C / 式中： 為頻率 C 為光速 為波長(zhǎng) 可用波長(zhǎng)( )、頻率()和速度（C）等來(lái)描述?？梢?jiàn)，光的微粒說(shuō)和波動(dòng)說(shuō)在解釋光現(xiàn)象時(shí)，都各有成功的一面，但都不能完滿地解釋當(dāng)時(shí)的一切光現(xiàn)象。 在其后的100多年中，主要由于牛頓的崇高地位及聲望，因而微粒說(shuō)一直占主導(dǎo)地位，波動(dòng)說(shuō)發(fā)

5、展很緩慢人類對(duì)光本性的認(rèn)識(shí)，還期待新的現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)直到19世紀(jì)初，人們發(fā)現(xiàn)了光的干涉現(xiàn)象，進(jìn)一步研究了光的衍射現(xiàn)象干涉和衍射是波動(dòng)的重要特征，從而光的波動(dòng)說(shuō)得到迅速發(fā)展人類對(duì)光的本性的認(rèn)識(shí)達(dá)到一個(gè)新的階段第九張，PPT共二十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月麥克斯韋的電磁說(shuō)，認(rèn)為：（1）光也是一種電磁波。（2）光有波的一般性質(zhì)。（3）光的真空中傳播速度是c=3108m/s。（4）色光是由頻率決定的。即：不同的頻率對(duì)應(yīng)不同的顏色的光。愛(ài)因斯坦的光子說(shuō) 光是由大量的一份一份的光子組成的一束光子流。每一份光子是一個(gè)能量單元。光既是電磁波，也是光子。光既有波動(dòng)性，也有粒子性。波動(dòng)性和粒子性是矛盾的辯證統(tǒng)一。第十

6、張，PPT共二十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2、光的波譜性質(zhì)所有的電磁波本質(zhì)相同，不同電磁波，波長(zhǎng)或頻率不同電磁波譜：把電磁波按波長(zhǎng)大小順序排列起來(lái)?？梢?jiàn)光：人眼能感覺(jué)到的光。光譜區(qū)域：X射線遠(yuǎn)紫外近紫外可見(jiàn)光近紅外中紅外遠(yuǎn)紅外微波射頻10nm200nm380nm780nm2.5um25um1mm按照波長(zhǎng)不同：可見(jiàn)光：400-760nm；紫外光（線）：200-400nm；紅外線（光）：760nm-1000um。第十一張，PPT共二十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月可見(jiàn)光的顏色和互補(bǔ)色： 在可見(jiàn)光范圍內(nèi)，不同波長(zhǎng)的光的顏色是不同的。平常所見(jiàn)的白光（日光、白熾燈光等）是一種復(fù)合光，它是由各種顏色的光按一定

7、比例混合而得的。利用棱鏡等分光器可將它分解成紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫等不同顏色的單色光。 白光除了可由所有波長(zhǎng)的可見(jiàn)光復(fù)合得到外，還可由適當(dāng)?shù)膬煞N顏色的光按一定比例復(fù)合得到。能復(fù)合成白光的兩種顏色的光叫互補(bǔ)色光。 物質(zhì)的顏色與吸收光的關(guān)系：當(dāng)白光照射到物質(zhì)上時(shí)，如果物質(zhì)對(duì)白光中某種顏色的光產(chǎn)生了選擇性的吸收，則物質(zhì)就會(huì)顯示出一定的顏色。物質(zhì)所顯示的顏色是吸收光的互補(bǔ)色。第十二張，PPT共二十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月單色光：具有單一波長(zhǎng)的光；復(fù)合光：由不同波長(zhǎng)的光混合而成的光；如太陽(yáng)光等光的色散：通過(guò)棱鏡，太陽(yáng)光能散射出紅、橙、黃、 綠、青、藍(lán)、紫等各種單色光的現(xiàn)象。補(bǔ)色光：兩種適當(dāng)顏色的單

8、色光按一定強(qiáng)度比例混合后得到白光，則這兩種單色光互稱補(bǔ)色光。第十三張，PPT共二十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月二、物質(zhì)對(duì)光的選擇性吸收與其呈現(xiàn)的顏色1、光的顏色:可見(jiàn)光區(qū)，不同顏色的光，具有不同的波長(zhǎng)/nm 顏色互補(bǔ)光400-450紫黃綠450-480藍(lán)黃480-490綠藍(lán)橙490-500藍(lán)綠紅500-560綠紅紫560-580黃綠紫580-610黃藍(lán)610-650橙綠藍(lán)650-760紅藍(lán)綠第十四張，PPT共二十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2、物質(zhì)對(duì)光的選擇性吸收當(dāng)電磁輻射的能量與所需的能量相等時(shí)，電磁輻射 與物質(zhì)之間才能發(fā)生相互作用而被吸收。因?yàn)殡姶?輻射的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，則頻率越低，其能量越小。為什

9、么不同的物質(zhì)呈現(xiàn)不同的顏色？ 由于溶液對(duì)光的選擇性吸收引起的，溶液呈現(xiàn)的是被吸收物質(zhì)的互補(bǔ)色。如：硫酸銅溶液吸收黃光，呈現(xiàn)蘭色。 高錳酸鉀溶液吸收綠色光，呈現(xiàn)紫紅色。 請(qǐng)問(wèn)一束白光透過(guò)紅色玻璃后，何種顏色的光被吸收了？何種顏色的光幾乎不被吸收？第十五張，PPT共二十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月物質(zhì)的顏色與光的關(guān)系完全吸收完全透過(guò)吸收黃色光光譜示意表觀現(xiàn)象示意復(fù)合光黑色白色藍(lán)色無(wú)色：對(duì)光譜中各種色光透過(guò)程度相同。有色：物質(zhì)的顏色由它透過(guò)或反射的光決定。黑色:幾乎吸收所有的入射光。白色:幾乎全部反射入射光。第十六張，PPT共二十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 一束平行單色光照射溶液時(shí)，光的一部分被吸收，

10、一部分透過(guò)溶液，一部分被器皿的表面反射Io = Ia + It + Ir三、透光率與吸光度Io：入射光的強(qiáng)度；Ia：吸收光的強(qiáng)度；It：透射光的強(qiáng)度；Ir：反射光的強(qiáng)度。入射光 I0透射光 It1、透光率第十七張，PPT共二十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月在分光光度法中，測(cè)定時(shí)都是采用同樣材質(zhì)的比色皿，反射光的強(qiáng)度基本上是不變的，約占4，其影響可以相互抵消，上式可簡(jiǎn)化為Io = Ia +It 透過(guò)光強(qiáng)度It與入射光強(qiáng)度Io之比稱為透光度或透光率。常用 T 表示：從上式可以看出： 溶液的透光度越大，說(shuō)明對(duì)光的吸收越小，濃度低；相反，透光度越小，溶液對(duì)光的吸收越大，濃度高。 2、吸光度：透光率的倒數(shù)取

11、對(duì)數(shù)。透光率的倒數(shù)能夠反映溶液對(duì)光的吸收程度。T 取值為0.0 % 100.0 %；全部吸收： T = 0.0 %全部投射： T = 100.0 %第十八張，PPT共二十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月四、吸收光譜 在溶液濃度和液層厚度一定的條件下，用不同波長(zhǎng)的單色光分別測(cè)定溶液的吸光度，以波長(zhǎng)（）為橫坐標(biāo)，以吸光度（）為縱坐標(biāo)所描繪的曲線，稱為吸收光譜曲線，簡(jiǎn)稱吸收曲線，也可稱為-曲線或吸收光譜。圖9-3 高錳酸鉀溶液的吸收曲線例如：用400-760nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的單色光分別測(cè)定三種不同濃度的KMnO4溶液，可以繪制出三條形狀相似的吸收曲線。 KMnO4溶液的吸收曲線能夠清楚地描述KMnO4對(duì)不同

12、波長(zhǎng)的光的吸收情況。吸收峰：曲線上凸起部分。最大吸收波長(zhǎng)：吸收峰最高處所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)。常用max表示。KMnO4溶液對(duì)525nm附近的綠光有最大吸收。 max=525nm第十九張，PPT共二十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月吸收光譜曲線的意義： 1、根據(jù)溶液吸光度（）大小，測(cè)定溶液濃度（c）這是紫外-可見(jiàn)分光光度法定量分析的依據(jù)。不同濃度的溶液，在相同波長(zhǎng)范圍內(nèi)所形成的吸收峰的高度不同。濃度越大，吸收峰越高，吸光度越大。 2、根據(jù)吸收光譜曲線的形狀和最大吸收波長(zhǎng)，可定性測(cè)定物質(zhì)。這是紫外-可見(jiàn)分光光度法定性分析的依據(jù)。物質(zhì)的性質(zhì)相同，吸收光譜曲線的形狀相似，最大吸收波長(zhǎng)相同 3、當(dāng)溶液濃度、溫度和液層

13、厚度一定時(shí)，溶液對(duì)max的光吸收程度最大。因此，為了獲得較高的測(cè)定靈敏度常用最大吸收波長(zhǎng)（ max ）的光作為測(cè)定溶液吸光度的入射光。 如擬測(cè)定KMnO4溶液的吸光度，則應(yīng)選擇何種波長(zhǎng)的光作為入射光？思考第二十張，PPT共二十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三節(jié) 基本理論第二十一張，PPT共二十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月一、光的吸收定律 當(dāng)一束平行的單色光通過(guò)均勻、無(wú)散射的含有吸光性物質(zhì)的溶液時(shí)，在入射光的波長(zhǎng)、強(qiáng)度及溶液的溫度等條件不變的情況下，該溶液的吸光度（）與溶液的濃度（c）及液層厚度（）的乘積成正比。A = KcL K稱為吸光系數(shù)，在一定條件下是常數(shù)。適用條件：1、適用于均勻、無(wú)散射的溶

14、液、固體和氣體；2、適用于一定濃度范圍的稀溶液。第二十二張，PPT共二十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月二、吸光系數(shù)溶液濃度不同，其物理意義和表達(dá)式不同。通常用兩種表達(dá)方法來(lái)描述。（一）摩爾吸光系數(shù)： 在波長(zhǎng)一定時(shí)，溶液濃度為1mol/L，液層厚度為1cm時(shí)的吸光度，常用表示，其單位為L(zhǎng)/molcm。 104時(shí)稱為強(qiáng)吸收； 102時(shí)稱為若吸收； 介于兩者之間時(shí)稱為中強(qiáng)吸收。（二）吸光系數(shù)： 在波長(zhǎng)一定時(shí)，溶液濃度為1g/L，液層厚度為1cm時(shí)的吸光度，常用表示，其單位為L(zhǎng)/gcm。 第二十三張，PPT共二十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月二、吸光系數(shù) 和不能直接測(cè)定。通過(guò)測(cè)定已知準(zhǔn)確濃度的稀溶液的吸光度，

15、根據(jù)光的吸收定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式計(jì)算。 二者之間的換算關(guān)系： = M（三）比吸光系數(shù)（百分吸光系數(shù)）：中國(guó)藥典中使用 在波長(zhǎng)一定時(shí)，溶液濃度為1%，液層厚度為1cm時(shí)的吸光度，常用E1%1cm表示，其單位為100ml/gcm。 第二十四張，PPT共二十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 當(dāng)入射光的波長(zhǎng)、溶劑的種類、溶液的溫度和儀器的質(zhì)量等因素確定時(shí)，、和比吸光系數(shù)只與待測(cè)物質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)，是物質(zhì)的特征常數(shù)之一，可以表示物質(zhì)在單位厚度時(shí)對(duì)某一特定波長(zhǎng)光的吸收能力。 不同物質(zhì)對(duì)同一波長(zhǎng)單色光可以有不同的吸光系數(shù)同一物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)的單色光也會(huì)有不同的吸光系數(shù)。 一般用物質(zhì)的最大吸收波長(zhǎng)max的吸光系數(shù)作為一定條件

16、下衡量靈敏度的特征常數(shù)。 吸光系數(shù)是紫外-可見(jiàn)分光光度法進(jìn)行定性和定量分析的重要參數(shù)之一。 或越大，表明相同濃度的溶液對(duì)某一波長(zhǎng)的入射光越容易吸收，測(cè)定的靈敏度越高。一般值在103以上時(shí)，就可以用分光光度法定量測(cè)定。第二十五張，PPT共二十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月例1： 用雙硫腙測(cè)定Cd2+溶液的吸光度。若配制濃度為140g/L的Cd2+溶液，并置于厚度為1cm的吸收池中，在max=525nm波長(zhǎng)處，測(cè)得吸光度為0.220，試計(jì)算摩爾吸光系數(shù)。解法見(jiàn)本書P83頁(yè)例2： 用鄰菲羅啉測(cè)定鐵的吸光度。標(biāo)準(zhǔn)溶液中Fe2+的濃度為500g/L，置于厚度為1cm的吸收池中，在max=508nm波長(zhǎng)處，測(cè)

17、得吸光度為0.099，試計(jì)算該溶液的摩爾吸光系數(shù)和吸光系數(shù)。解法見(jiàn)本書P84頁(yè)第二十六張，PPT共二十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月小 結(jié) 紫外-可見(jiàn)分光光度法是通過(guò)測(cè)定待測(cè)物質(zhì)在紫外-可見(jiàn)光區(qū)（200-760nm）的吸光度，對(duì)待測(cè)物質(zhì)進(jìn)行定性和定量分析的方法。 物質(zhì)對(duì)光的吸收具有選擇性。用不同波長(zhǎng)的入射光分別測(cè)定某種溶液的吸光度，以波長(zhǎng)為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)所描繪的曲線，稱為吸收曲線，亦稱為吸收光譜，并由此找出該物質(zhì)的最大吸收波長(zhǎng)。 具有單一波長(zhǎng)的光稱為單色光。由不同波長(zhǎng)的光混合而成的光稱為復(fù)合光。如果將兩種適當(dāng)顏色的單色光按一定強(qiáng)度比例混合后得到白光，則這兩種單色光互稱為補(bǔ)色光。當(dāng)一束白光通過(guò)某種溶液時(shí)，溶液呈現(xiàn)最大吸收色光的補(bǔ)色光的顏色。 當(dāng)一束強(qiáng)度為Io平行單色光通過(guò)某溶液時(shí)，將透射光強(qiáng)度It與入射光強(qiáng)度Io的比值稱為透光率，用T表示。透光率的倒數(shù)能夠反映溶液對(duì)光的吸收程度。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，對(duì)透光率的倒數(shù)取對(duì)數(shù)，稱為吸光度，用A表示