紫外可見分光光度法基礎

紫外可見分光光度法基礎第一頁，共二十七頁，2022年，8月28日本章內容第一節(jié)紫外-可見分光光度法概述第二節(jié)光學基礎知識第三節(jié)光學基本理論第四節(jié)紫外-分光光度計第五節(jié)定量分析方法第六節(jié)測量誤差與測量條件的選擇

第二頁，共二十七頁，2022年，8月28日教學目標1、了解紫外-可見分光光度法的特點；2、掌握光的吸收定律的意義；3、學習分光光度計的基本構造；4、學會用標準曲線法和標準比較法測定物質的含量；

5、掌握吸收曲線和標準曲線的不同之處

6、理解紫外-可見分光光度法的誤差和測量條件的選擇。第三頁，共二十七頁，2022年，8月28日

第一節(jié)概述

第四頁，共二十七頁，2022年，8月28日一、光學分析法：

根據待測物質（原子或分子）發(fā)射或吸收的電磁輻射，以及待測物質與電磁輻射的相互作用而建立起來的定性、定量和結構分析方法，統(tǒng)稱為光學分析法。

它是利用物質的分子或離子對某一波長范圍的光的吸收作用，對物質進行定性分析、定量分析及結構分析,所依據的光譜是分子或離子吸收入射光中特定波長的光而產生的吸收光譜。二、紫外-分光光度法

按所吸收光的波長區(qū)域不同，分為紫外（200～400nm）分光光度法和可見（400～760nm）分光光度法，合稱為紫外-可見分光光度法。第五頁，共二十七頁，2022年，8月28日三、特點：

1、靈敏度高。待測物質的濃度下限可達10-7～10-4g/ml，非常適用于微量或痕量組分的分析。

2、準確度高。定量分析的相對誤差一般為1%～5%。

3、選擇性好。待測物質對不同波長的電磁輻射的吸收也不相同，測定時，可以選擇適當的輻射波長排除或減少某些干擾。

4、儀器設備。設備簡單，操作簡便，測定快速。

2、應用范圍廣。很多無機離子和有機化合物都可以測定。第六頁，共二十七頁，2022年，8月28日第二節(jié)基礎知識第七頁，共二十七頁，2022年，8月28日一、光的本質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。

牛頓的微粒說能很好地解釋光的直進、影的形成、反射、折射等現象缺點:微粒說不能解釋當一束光射到兩種介質界面時，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，為何仍能沿原方向傳播這一常見的現象．第八頁，共二十七頁，2022年，8月28日波動性：惠更斯的波動說：光可以看作是某種振動在介質中的傳播．

水波、聲波的反射和折射現象比較容易見到，所以波動說解釋反射、折射是可以令人信服的．至于兩列水波互相穿過，幾個人的說話聲音可以同時聽到，都是人們熟知 的現象．第九頁，共二十七頁，2022年，8月28日ν=

C/

式中：ν為頻率

C

為光速為波長

可用波長()、頻率(ν)和速度（C）等來描述?？梢?，光的微粒說和波動說在解釋光現象時，都各有成功的一面，但都不能完滿地解釋當時的一切光現象。 在其后的100多年中，主要由于牛頓的崇高地位及聲望，因而微粒說一直占主導地位，波動說發(fā)展很緩慢．人類對光本性的認識，還期待新的現象的發(fā)現．直到19世紀初，人們發(fā)現了光的干涉現象，進一步研究了光的衍射現象．干涉和衍射是波動的重要特征，從而光的波動說得到迅速發(fā)展．人類對光的本性的認識達到一個新的階段．第十頁，共二十七頁，2022年，8月28日麥克斯韋的電磁說，認為：（1）光也是一種電磁波。（2）光有波的一般性質。（3）光的真空中傳播速度是c=3×108m/s。（4）色光是由頻率決定的。即：不同的頻率對應不同的顏色的光。愛因斯坦的光子說光是由大量的一份一份的光子組成的一束光子流。每一份光子是一個能量單元。光既是電磁波，也是光子。光既有波動性，也有粒子性。波動性和粒子性是矛盾的辯證統(tǒng)一。第十一頁，共二十七頁，2022年，8月28日2、光的波譜性質所有的電磁波本質相同，不同電磁波，波長或頻率不同①電磁波譜：把電磁波按波長大小順序排列起來。②可見光：人眼能感覺到的光。光譜區(qū)域：X射線遠紫外近紫外可見光近紅外中紅外遠紅外微波射頻10nm200nm380nm780nm2.5um25um1mm按照波長不同：可見光：400-760nm；紫外光（線）：200-400nm；紅外線（光）：760nm-1000um。第十二頁，共二十七頁，2022年，8月28日可見光的顏色和互補色：在可見光范圍內，不同波長的光的顏色是不同的。平常所見的白光（日光、白熾燈光等）是一種復合光，它是由各種顏色的光按一定比例混合而得的。利用棱鏡等分光器可將它分解成紅、橙、黃、綠、青、藍、紫等不同顏色的單色光。

白光除了可由所有波長的可見光復合得到外，還可由適當的兩種顏色的光按一定比例復合得到。能復合成白光的兩種顏色的光叫互補色光。物質的顏色與吸收光的關系：當白光照射到物質上時，如果物質對白光中某種顏色的光產生了選擇性的吸收，則物質就會顯示出一定的顏色。物質所顯示的顏色是吸收光的互補色。第十三頁，共二十七頁，2022年，8月28日③單色光：具有單一波長的光；④復合光：由不同波長的光混合而成的光；如太陽光等⑤光的色散：通過棱鏡，太陽光能散射出紅、橙、黃、綠、青、藍、紫等各種單色光的現象。⑥補色光：兩種適當顏色的單色光按一定強度比例混合后得到白光，則這兩種單色光互稱補色光。第十四頁，共二十七頁，2022年，8月28日二、物質對光的選擇性吸收與其呈現的顏色1、光的顏色:可見光區(qū)，不同顏色的光，具有不同的波長/nm

顏色互補光400-450紫黃綠450-480藍黃480-490綠藍橙490-500藍綠紅500-560綠紅紫560-580黃綠紫580-610黃藍610-650橙綠藍650-760紅藍綠第十五頁，共二十七頁，2022年，8月28日2、物質對光的選擇性吸收①當電磁輻射的能量與所需的能量相等時，電磁輻射與物質之間才能發(fā)生相互作用而被吸收。因為電磁輻射的波長越長，則頻率越低，其能量越小。②為什么不同的物質呈現不同的顏色？由于溶液對光的選擇性吸收引起的，溶液呈現的是被吸收物質的互補色。如：硫酸銅溶液吸收黃光，呈現蘭色。高錳酸鉀溶液吸收綠色光，呈現紫紅色。請問一束白光透過紅色玻璃后，何種顏色的光被吸收了？何種顏色的光幾乎不被吸收？第十六頁，共二十七頁，2022年，8月28日物質的顏色與光的關系完全吸收完全透過吸收黃色光光譜示意表觀現象示意復合光黑色白色藍色無色：對光譜中各種色光透過程度相同。有色：物質的顏色由它透過或反射的光決定。黑色:幾乎吸收所有的入射光。白色:幾乎全部反射入射光。第十七頁，共二十七頁，2022年，8月28日

一束平行單色光照射溶液時，光的一部分被吸收，一部分透過溶液，一部分被器皿的表面反射Io=Ia

+It+Ir三、透光率與吸光度Io：入射光的強度；Ia：吸收光的強度；It：透射光的強度；Ir：反射光的強度。入射光

I0透射光

It1、透光率第十八頁，共二十七頁，2022年，8月28日在分光光度法中，測定時都是采用同樣材質的比色皿，反射光的強度基本上是不變的，約占4％，其影響可以相互抵消，上式可簡化為Io=Ia+It

透過光強度It與入射光強度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，說明對光的吸收越小，濃度低；相反，透光度越小，溶液對光的吸收越大，濃度高。

2、吸光度：透光率的倒數取對數。透光率的倒數能夠反映溶液對光的吸收程度。①T取值為0.0%~100.0%；②全部吸收：T=0.0%③全部投射：T=100.0%第十九頁，共二十七頁，2022年，8月28日四、吸收光譜

在溶液濃度和液層厚度一定的條件下，用不同波長的單色光分別測定溶液的吸光度，以波長（）為橫坐標，以吸光度（Ａ）為縱坐標所描繪的曲線，稱為吸收光譜曲線，簡稱吸收曲線，也可稱為Ａ-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波長范圍內的單色光分別測定三種不同濃度的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對不同波長的光的吸收情況。吸收峰：曲線上凸起部分。最大吸收波長：吸收峰最高處所對應的波長。常用max表示。KMnO4溶液對525nm附近的綠光有最大吸收。max=525nm第二十頁，共二十七頁，2022年，8月28日吸收光譜曲線的意義：

1、根據溶液吸光度（Ａ）大小，測定溶液濃度（c）這是紫外-可見分光光度法定量分析的依據。不同濃度的溶液，在相同波長范圍內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、根據吸收光譜曲線的形狀和最大吸收波長，可定性測定物質。這是紫外-可見分光光度法定性分析的依據。物質的性質相同，吸收光譜曲線的形狀相似，最大吸收波長相同

3、當溶液濃度、溫度和液層厚度一定時，溶液對max的光吸收程度最大。因此，為了獲得較高的測定靈敏度常用最大吸收波長（max

）的光作為測定溶液吸光度的入射光。

如擬測定KMnO4溶液的吸光度，則應選擇何種波長的光作為入射光？思考第二十一頁，共二十七頁，2022年，8月28日第三節(jié)基本理論第二十二頁，共二十七頁，2022年，8月28日一、光的吸收定律

當一束平行的單色光通過均勻、無散射的含有吸光性物質的溶液時，在入射光的波長、強度及溶液的溫度等條件不變的情況下，該溶液的吸光度（Ａ）與溶液的濃度（c）及液層厚度（Ｌ）的乘積成正比。A=KcL

K稱為吸光系數，在一定條件下是常數。適用條件：1、適用于均勻、無散射的溶液、固體和氣體；2、適用于一定濃度范圍的稀溶液。第二十三頁，共二十七頁，2022年，8月28日二、吸光系數溶液濃度不同，其物理意義和表達式不同。通常用兩種表達方法來描述。（一）摩爾吸光系數：

在波長一定時，溶液濃度為1mol/L，液層厚度為1cm時的吸光度，常用表示，其單位為L/mol·cm?！?04時稱為強吸收；≤102時稱為若吸收；介于兩者之間時稱為中強吸收。（二）吸光系數：

在波長一定時，溶液濃度為1g/L，液層厚度為1cm時的吸光度，常用表示，其單位為L/g·cm。第二十四頁，共二十七頁，2022年，8月28日二、吸光系數

和不能直接測定。通過測定已知準確濃度的稀溶液的吸光度，根據光的吸收定律的數學表達式計算。二者之間的換算關系：=·

M（三）比吸光系數（百分吸光系數）：《中國藥典》中使用

在波長一定時，溶液濃度為1%，液層厚度為1cm時的吸光度，常用E1%1cm表示，其單位為100ml/g·cm。第二十五頁，共二十七頁，2022年，8月28日

當入射光的波長、溶劑的種類、溶液的溫度和儀器的質量等因素確定時，、和比吸光系數只與待測物質的性質有關，是物質的特征常數之一，可以表示物質在單位厚度時對某一特定波長光的吸收能力。

不同物質對同一波長單色光可以有不同的吸光系數同一物質對不同波長的單色光也會有不同的吸光系數。一般用物質的最大吸收波長max的吸光系數作為一定條件下衡量靈敏度的特征常數。吸光系數是紫外-可見分光光度法進行定性和定量分析的重要參數之一?；蛟酱?，表明相同濃度的溶液對某一波長的入射光越容易吸收，測定的靈敏度越高。一般值在103以上時，就可以用分光光度法定量測定。第二十六頁，共二十七