紫外可見吸收光譜法

紫外可見吸收光譜法第一頁，共八十九頁，2022年，8月28日2023/2/261

5-1

基本原理一、概述1.定義：在光譜分析中，依據(jù)物質(zhì)的分子對(duì)光的選擇性吸收而建立起來的分析方法稱為吸光光度法。2.分類①紅外吸收光譜（IR）分子振動(dòng)光譜，吸收光波長(zhǎng)范圍0.251000m

,主要用于有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)鑒定。（主要應(yīng)用中紅外2.525m

）第二頁，共八十九頁，2022年，8月28日2023/2/262②紫外吸收光譜（UV）

電子躍遷光譜，吸收光波長(zhǎng)范圍200400nm（近紫外區(qū)），研究對(duì)象大多為具有共軛雙鍵結(jié)構(gòu)的分子?？捎糜跓o機(jī)物和有機(jī)物的定性和定量分析。③可見吸收光譜（Vis）

電子躍遷光譜，吸收光波長(zhǎng)范圍400780nm

，主要用于有色物質(zhì)的定量分析。

本章主要講授紫外可見吸光光度法。第三頁，共八十九頁，2022年，8月28日2023/2/263UV-Vis吸收光譜與電子結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，物質(zhì)的分子對(duì)200780nm的入射光進(jìn)行選擇性吸收，由于價(jià)電子能級(jí)躍遷而產(chǎn)生的帶狀光譜。第四頁，共八十九頁，2022年，8月28日2023/2/2643.方法特點(diǎn)①靈敏度高：可測(cè)定10-6~10-7g.mL-1的物質(zhì)②準(zhǔn)確度高：RE%一般在1~

5%。③分析速度快：方法簡(jiǎn)單、儀器設(shè)備小型，易于操作。④應(yīng)用廣泛：常用于無機(jī)物定量分析、有機(jī)物進(jìn)行鑒定及結(jié)構(gòu)分析（推測(cè)有機(jī)化合物中的官能團(tuán)及分子骨架結(jié)構(gòu)）。第五頁，共八十九頁，2022年，8月28日2023/2/265⑤方法的局限性

有些有機(jī)化合物在UV-Vis光區(qū)沒有吸收譜帶（如正己烷、正庚烷等），有的吸收光譜相近（如甲苯和乙苯的光譜大體相同）。還要借助于紅外(IR)、核磁共振(NMR)、質(zhì)譜(MS)等進(jìn)行定性及結(jié)構(gòu)分析。第六頁，共八十九頁，2022年，8月28日2023/2/266二、紫外可見吸收光譜1.光的基本性質(zhì)光是一種電磁波，具有波粒二象性。光的波動(dòng)性可用波長(zhǎng)、頻率、光速c、波數(shù)（cm-1）等參數(shù)來描述。

=c

波數(shù)

=1/=/c

光是由光子流組成，光子的能量：

E=h=hc/

（Planck常數(shù)：h=6.626×10-34

J·

S)光的波長(zhǎng)越短（頻率越高），其能量越大。第七頁，共八十九頁，2022年，8月28日2023/2/267白光(太陽光)：由各種單色光組成的復(fù)合光單色光：?jiǎn)尾ㄩL(zhǎng)的光(由具有相同能量的光子組成)。可見光區(qū)：400～780nm紫外光區(qū)：近紫外區(qū)200～400nm遠(yuǎn)紫外區(qū)：10-200nm

（真空紫外區(qū)）2.物質(zhì)對(duì)光的選擇性吸收及吸收曲線M0+h

M*M

+熱M+熒光或磷光基態(tài)激發(fā)態(tài)E1

（△E）E2第八頁，共八十九頁，2022年，8月28日2023/2/268白光綠紫橙青藍(lán)黃藍(lán)青紅互補(bǔ)色光示意圖第九頁，共八十九頁，2022年，8月28日2023/2/269E=E2-E1=h

★物質(zhì)結(jié)構(gòu)不同，具有不同的量子化能級(jí)排布，物質(zhì)分子對(duì)入射光具有選擇性吸收。

★分子結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性使其對(duì)不同波長(zhǎng)光的吸收程度不同。★用不同波長(zhǎng)的單色光照射，測(cè)吸光度--吸收曲線(最大吸收波長(zhǎng)max)。藍(lán)

黃

450~480nm

580~600nm第十頁，共八十九頁，2022年，8月28日2023/2/2610★吸收曲線的討論（1）同一種物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)光的吸光度不同。吸光度最大處

對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)稱為最大吸收波長(zhǎng)λmax。（2）不同濃度的同一種物質(zhì)，其吸收曲線形狀相似、λmax不變。而對(duì)于不同物質(zhì)，它們的吸收曲線形狀和λmax則不同。第十一頁，共八十九頁，2022年，8月28日2023/2/2611（3）吸收曲線可以提供物質(zhì)的結(jié)構(gòu)信息，并作為物質(zhì)定性分析的依據(jù)之一。（4）在λmax處吸光度隨濃度變化的幅度最大，所以測(cè)定最靈敏。吸收曲線是定量分析中選擇入射光波長(zhǎng)的重要依據(jù)。第十二頁，共八十九頁，2022年，8月28日2023/2/2612紫外—可見吸收曲線第十三頁，共八十九頁，2022年，8月28日2023/2/2613三、光的吸收定律1.朗白-比耳定律布格(Bouguer)和朗白(Lambert)先后于1729年和1760年闡明了光的吸收程度和吸收層厚度的關(guān)系。A∝b1852年比耳(Beer)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

A∝c

二者的結(jié)合稱為朗白—比耳定律，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

A＝lg（I0/It)=εbc

第十四頁，共八十九頁，2022年，8月28日2023/2/2614

A＝lg（I0/It)=εbc

A—吸光度，描述溶液對(duì)光的吸收程度；

b—液層厚度(光程長(zhǎng)度)，cm

c—溶液的摩爾濃度，mol·L－１

ε—摩爾吸光系數(shù)，L·mol－１·cm－１

或:A＝lg（I0/It)=abc

c—溶液的濃度，g·L－１

a—吸光系數(shù)，L·g－１·cm－１

a與ε的關(guān)系為：

a=ε/M

（M為摩爾質(zhì)量）第十五頁，共八十九頁，2022年，8月28日2023/2/2615(1)朗白—比耳定律是吸光光度法的理論基礎(chǔ)和定量測(cè)定的依據(jù)，應(yīng)用于各種光度法的吸收測(cè)量。(2)朗白—比耳定律成立的前提條件

①入射光為單色光②吸收發(fā)生在均勻的介質(zhì)中③在吸收過程中，吸光物質(zhì)之間不發(fā)生相互作用第十六頁，共八十九頁，2022年，8月28日2023/2/2616(3)摩爾吸光系數(shù)物理意義

ε在數(shù)值上等于濃度為1mol/L、液層厚度為1cm時(shí)該溶液在某一波長(zhǎng)下的吸光度。(4)吸光系數(shù)a(L·g-1·cm-1）相當(dāng)于濃度為1g/L

、液層厚度為1cm時(shí)該溶液在某一波長(zhǎng)下的吸光度。第十七頁，共八十九頁，2022年，8月28日2023/2/26172.摩爾吸光系數(shù)ε的討論（1）吸收物質(zhì)在一定波長(zhǎng)和溶劑條件下的特征常數(shù)。（2）不隨濃度c和光程長(zhǎng)度b的改變而改變。在溫度和波長(zhǎng)等條件一定時(shí)，ε

僅與吸收物質(zhì)本身的性質(zhì)有關(guān)，與待測(cè)物濃度無關(guān)。（3）可作為定性鑒定的參數(shù)。第十八頁，共八十九頁，2022年，8月28日2023/2/2618（4）同一吸收物質(zhì)在不同波長(zhǎng)下的ε值是不同的。在最大吸收波長(zhǎng)λmax

處的摩爾吸光系數(shù)以εmax表示。

εmax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。第十九頁，共八十九頁，2022年，8月28日2023/2/26193.偏離朗白—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)象稱為對(duì)朗伯-比耳定律的偏離。引起這種偏離的原因：（1）入射光非單色光。儀器的非理想引起的（2）溶液不均勻。（3）溶液中發(fā)生了化學(xué)變化第二十頁，共八十九頁，2022年，8月28日2023/2/2620■物理性因素

難以獲得真正的純單色光。朗白-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。第二十一頁，共八十九頁，2022年，8月28日2023/2/2621

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。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?！龌瘜W(xué)性因素

朗白-比耳定律的假定：所有的吸光質(zhì)點(diǎn)之間不發(fā)生相互作用。只有稀溶液(c<10-2mol/L)時(shí)才基本符合。當(dāng)溶液濃度c>10－2mol/L

時(shí)，吸光質(zhì)點(diǎn)間可能發(fā)生締合等相互作用，直接影響了對(duì)光的吸收。第二十二頁，共八十九頁，2022年，8月28日2023/2/2622★朗伯—比耳定律只適用于稀溶液?！锂?dāng)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)，使吸光質(zhì)點(diǎn)的濃度發(fā)生變化，影響吸光度。例：鉻酸鹽或重鉻酸鹽溶液中存在下列平衡。CrO42-

＋2H＋

Cr2O72-

＋H2O

溶液中CrO42-、Cr2O72-的顏色不同，吸光性質(zhì)也不相同。此時(shí)溶液pH對(duì)測(cè)定有重要影響。第二十三頁，共八十九頁，2022年，8月28日2023/2/2623四、分子吸收光譜與電子躍遷1.紫外—可見分子吸收光譜與電子躍遷（1）物質(zhì)分子內(nèi)部三種運(yùn)動(dòng)形式（與光譜產(chǎn)生有關(guān)的運(yùn)動(dòng)）

①分子中電子相對(duì)于原子核的運(yùn)動(dòng)②分子中原子間的相對(duì)振動(dòng)③分子本身繞其質(zhì)量重心的轉(zhuǎn)動(dòng)（2）分子具有三種不同能級(jí)電子能級(jí)、振動(dòng)能級(jí)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)三種能級(jí)都是量子化的，且各自具有相應(yīng)的能量。第二十四頁，共八十九頁，2022年，8月28日2023/2/2624分子的內(nèi)能：電子能量Ee

振動(dòng)能量Ev

轉(zhuǎn)動(dòng)能量Er即E＝Ee+Ev+Er

ΔΕe>ΔΕv>ΔΕr遠(yuǎn)IRIR(中)UV-Vis第二十五頁，共八十九頁，2022年，8月28日2023/2/2625UV-Vis光譜屬于電子躍遷光譜。電子能級(jí)間躍遷的同時(shí)總伴隨有振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)間的躍遷。即電子光譜中總包含有振動(dòng)能級(jí)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)間躍遷產(chǎn)生的若干譜線相互疊加而呈現(xiàn)寬譜帶。第二十六頁，共八十九頁，2022年，8月28日2023/2/2626

UV-Vis光譜的產(chǎn)生是由于分子中價(jià)電子能級(jí)躍遷產(chǎn)生的。2.價(jià)電子種類在有機(jī)化合物分子中，與UV-Vis光譜有關(guān)的價(jià)電子共三種。①形成單鍵的σ電子②形成雙鍵的π電子③分子中未成鍵的孤對(duì)電子，即n電子第二十七頁，共八十九頁，2022年，8月28日2023/2/2627★分子軌道理論一個(gè)成鍵軌道必定有一個(gè)相應(yīng)的反鍵軌道。通常外層電子均處于分子軌道的基態(tài)，即成鍵軌道或非鍵軌道上。★外層電子吸收紫外或可見輻射后，從基態(tài)向激發(fā)態(tài)(反鍵軌道)躍遷。主要有四種躍遷。所需能量ΔE大小順序?yàn)椋害摇?＞

n→σ*≥π→π*＞

n→π*第二十八頁，共八十九頁，2022年，8月28日2023/2/26283.價(jià)電子的躍遷方式（1）σ→σ＊躍遷(<200nm)

所需能量最大，σ電子只有吸收遠(yuǎn)紫外光的能量才能發(fā)生躍遷。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)λ<200nm，只能被真空紫外分光光度計(jì)檢測(cè)到)。如甲烷的λmax為125nm,

乙烷λmax為135nm?！?/p>

UV-Vis吸收光譜中用飽和烴類（正己烷或正庚烷）作分析時(shí)的溶劑。第二十九頁，共八十九頁，2022年，8月28日2023/2/2629（2）n*躍遷(150~250nm)（飽和碳?xì)浠衔镏械腍被N、O、S、X取代）

實(shí)現(xiàn)這類躍遷所需要的能量較高，其吸收光譜落于遠(yuǎn)紫外光區(qū)和近紫外光區(qū)(150~250nm),ε為102～103，中等強(qiáng)度吸收。如：CH3OH、CH3Cl、CH3I的λmax分別為

183、173、258nm。第三十頁，共八十九頁，2022年，8月28日2023/2/2630（3）*躍遷(200nm或200~700nm強(qiáng)吸收）（凡含雙鍵或三鍵不飽和有機(jī)化合物）

它需要的能量較低，吸收峰一般處于近紫外光區(qū)，在200nm左右，ε很大，為強(qiáng)吸收帶。共軛程度越大，所需能量越低，λmax增大。

不飽和烴、共軛烯烴和芳香烴類均可發(fā)生該類躍遷。如：乙烯、丁二烯、己二烯的λmax分別為

162、217、268nm。第三十一頁，共八十九頁，2022年，8月28日2023/2/2631（4）n*躍遷（200~400nm弱吸收）

（含雜原子的雙鍵不飽和有機(jī)化合物）

所需能量最低，吸收波長(zhǎng)200~400nm。ε較小，弱吸收。如丙酮n→π＊躍遷的λmax

=275nm

εmax=22L·mol-1·cm-1（溶劑環(huán)己烷)。

UV-Vis光譜的主要研究對(duì)象為

*和n*躍遷。第三十二頁，共八十九頁，2022年，8月28日2023/2/26324.生（發(fā)）色團(tuán)與助色團(tuán)（1）生（發(fā)）色團(tuán)最有用的紫外—可見光譜是由π→π＊和n→π＊躍遷產(chǎn)生的。這兩種躍遷均要求有機(jī)物分子中含有不飽和基團(tuán)。這類含有π鍵的不飽和基團(tuán)稱為生色團(tuán)。簡(jiǎn)單的生色團(tuán)由雙鍵或叁鍵體系組成，如乙烯基、羰基、亞硝基、偶氮基-N＝N-、乙炔基、腈基—C三N等。第三十三頁，共八十九頁，2022年，8月28日2023/2/2633某些常見生色團(tuán)的吸收光譜第三十四頁，共八十九頁，2022年，8月28日2023/2/2634（2）助色團(tuán)有一些含有n電子（雜原子）的基團(tuán)(如—OH、—OR（烷氧基）、-NH２、COOR（酯基）、-SR（烷硫基）—X等)，它們本身沒有生色功能(不能吸收λ>200nm的光)，但當(dāng)它們與生色團(tuán)相連時(shí)，就會(huì)發(fā)生n*共軛作用，增強(qiáng)生色團(tuán)的生色能力(吸收波長(zhǎng)向長(zhǎng)波方向移動(dòng)，且吸收強(qiáng)度增加)，這樣的基團(tuán)稱為助色團(tuán)。第三十五頁，共八十九頁，2022年，8月28日2023/2/26355.紅移與藍(lán)移有機(jī)化合物的吸收譜帶常常因引入取代基或改變?nèi)軇┦棺畲笪詹ㄩL(zhǎng)λmax和吸收強(qiáng)度εmax發(fā)生變化。

λmax向長(zhǎng)波方向移動(dòng)稱為紅移，向短波方向移動(dòng)稱為藍(lán)移(或紫移)。吸收強(qiáng)度即摩爾吸光系數(shù)ε增大或減小的現(xiàn)象分別稱為增色效應(yīng)或減色效應(yīng)。第三十六頁，共八十九頁，2022年，8月28日2023/2/2636含n電子取代使n*紅移。如CH4、CH3Cl、CH3I的

λmax分別為125、173、258nm。極性溶劑使n*藍(lán)移；使π*紅移。第三十七頁，共八十九頁，2022年，8月28日2023/2/26376.吸收帶—吸收峰的波帶位置。（1）R吸收帶（弱帶）

n*躍遷的吸收帶又稱R吸收帶，λmax在200～400nm。強(qiáng)度弱，一般ε為102以下。如：含羰基(C=O)、偶氮(N=N)基團(tuán)的化合物。（2）K吸收帶（強(qiáng)帶）

在共軛非封閉（烯烴）體系中，由*躍遷產(chǎn)生的吸收帶又稱為K吸收帶。吸收強(qiáng)度大，一般ε＞104，吸收峰在217～280nm

。有兩個(gè)以上的雙鍵共軛時(shí)，隨著共軛系統(tǒng)的延長(zhǎng)有紅移現(xiàn)象。如苯乙烯、苯甲醛等有K帶，極性溶劑使K帶紅移。第三十八頁，共八十九頁，2022年，8月28日2023/2/2638K吸收帶及其紅移現(xiàn)象芳環(huán)上有發(fā)色基團(tuán)取代時(shí)(苯乙烯、苯乙酮)也有K帶。第三十九頁，共八十九頁，2022年，8月28日2023/2/2639（3）B吸收帶（苯吸收帶）

芳香族化合物的*躍遷而產(chǎn)生的精細(xì)結(jié)構(gòu)吸收帶。吸收峰在230～270nm，ε≈102。常用B吸收帶的精細(xì)結(jié)構(gòu)來判斷芳香族化合物，但苯環(huán)上有取代基且共軛時(shí)，B帶簡(jiǎn)單化、紅移和增色；B帶在蒸汽狀態(tài)或非極性溶劑中極為明顯；而在極性溶劑中B帶不明顯或消失。苯的紫外吸收光譜（異辛烷）

第四十頁，共八十九頁，2022年，8月28日2023/2/2640（4）E吸收帶（封閉共軛體系）

芳香族化合物的*躍遷而產(chǎn)生的特征吸收帶。分為E1吸收帶和E2吸收帶。

E1帶出現(xiàn)在185nm，

＞104；

E2帶出現(xiàn)在204nm，＞103。★芳香族化合物為環(huán)狀共軛體系。★苯環(huán)結(jié)構(gòu)中三個(gè)乙烯的環(huán)狀共軛系統(tǒng)產(chǎn)生了E1、E2吸收帶，是芳香族化合物的特征吸收。★B吸收帶和E吸收帶是芳香族化合物的特征吸收帶，常用來判斷化合物中是否有芳香環(huán)存在。第四十一頁，共八十九頁，2022年，8月28日2023/2/2641

5-2UV-Vis分光光度計(jì)752型UV-Vis分光光度計(jì)第四十二頁，共八十九頁，2022年，8月28日2023/2/2642一、儀器的基本構(gòu)造光源單色器樣品室檢測(cè)器顯示1.光源在整個(gè)紫外光區(qū)或可見光譜區(qū)可以發(fā)射連續(xù)光譜，具有足夠的輻射強(qiáng)度、較好的穩(wěn)定性、較長(zhǎng)的使用壽命。第四十三頁，共八十九頁，2022年，8月28日2023/2/2643★可見光區(qū)：鎢燈或碘鎢燈作為光源，其輻射波長(zhǎng)范圍在320～1000nm?！镒贤鈪^(qū)：氫、氘燈。發(fā)射180～360nm的連續(xù)光譜。D2燈

MgF2窗—115-230nm；

石英窗—155-310nm。2.單色器將光源發(fā)射的復(fù)合光分解成單色光并可從中選出一任波長(zhǎng)單色光的光學(xué)系統(tǒng)?！锷⒃簩?fù)合光分解成單色光。棱鏡或光柵目前大多儀器使用光柵，可用于整波段，成本低，便于保存，分辨能力均勻一致。第四十四頁，共八十九頁，2022年，8月28日2023/2/2644玻璃棱鏡只能用于可見光區(qū)；石英棱鏡可用于紫外光區(qū)。石英在紫外光區(qū)有較高的色散率，而在可見光區(qū)的色散率不及光學(xué)玻璃。光柵是利用光的衍射與干涉作用制成的。光柵在很寬的波長(zhǎng)范圍內(nèi)具有相同的色散率。第四十五頁，共八十九頁，2022年，8月28日2023/2/26453.樣品室樣品室放置各種類型的吸收池(比色皿)和相應(yīng)的池架附件。吸收池主要有石英池和玻璃池兩種?！镒贤鈪^(qū)須采用石英池；(1cm)★可見區(qū)一般用玻璃池。(0.5、1、2、3cm)第四十六頁，共八十九頁，2022年，8月28日2023/2/26464.檢測(cè)器利用光電效應(yīng)將透過吸收池的光信號(hào)變成可測(cè)的電信號(hào)，常用的有光電池、光電管、光電倍增管(PMT)或光電二極管陣列(PDA)檢測(cè)器。5.結(jié)果顯示記錄系統(tǒng)檢流計(jì)、數(shù)字顯示、微機(jī)進(jìn)行儀器自動(dòng)控制和結(jié)果處理。第四十七頁，共八十九頁，2022年，8月28日2023/2/2647二、分光光度計(jì)的類型1.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，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。第四十八頁，共八十九頁，2022年，8月28日2023/2/26482.雙光束利用斬光器將單色光一分為二，分別經(jīng)過參比和樣品池，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。儀器復(fù)雜，價(jià)格較高。第四十九頁，共八十九頁，2022年，8月28日2023/2/26493.雙波長(zhǎng)將不同波長(zhǎng)的兩束單色光(λ1、λ2)快速交替通過同一吸收池而后到達(dá)檢測(cè)器，無需參比池?！鰽=Aλ1

-Aλ2

?？蓽y(cè)高濃度、混濁、多組分混合試樣。第五十頁，共八十九頁，2022年，8月28日2023/2/2650

5-3

顯色與測(cè)量條件的選擇一、顯色反應(yīng)的選擇及類型1.靈敏度高、選擇性高、生成物穩(wěn)定、顯色劑在測(cè)定波長(zhǎng)處無明顯吸收。兩種有色物最大吸收波長(zhǎng)之差：“對(duì)比度”，要求△>60nm。2.配位顯色反應(yīng)當(dāng)金屬離子與有機(jī)顯色劑形成配合物時(shí)，產(chǎn)生很強(qiáng)的紫外—可見吸收光譜。

Fe2+

與鄰二氮菲→橙紅色溶液

Cr6+與二苯碳酰二肼→紅色溶液第五十一頁，共八十九頁，2022年，8月28日2023/2/26513.氧化還原顯色反應(yīng)某些元素的氧化態(tài)，如Mn（Ⅶ）、Cr（Ⅵ）在紫外或可見光區(qū)能強(qiáng)烈吸收，可利用氧化還原反應(yīng)對(duì)待測(cè)離子進(jìn)行顯色后測(cè)定。如：鋼中微量錳的測(cè)定，Mn2＋不能直接進(jìn)行光度測(cè)定。

2Mn2＋＋5S2O82-＋8H2O=2MnO4-+10SO42-＋16H+

將Mn2＋氧化成紫紅色的MnO4-后，在525nm處進(jìn)行測(cè)定。第五十二頁，共八十九頁，2022年，8月28日2023/2/2652二、顯色反應(yīng)條件的選擇1.顯色劑用量：選擇曲線變化平坦處。2.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A較大且恒定的平坦區(qū)所對(duì)應(yīng)的pH范圍。3.顯色時(shí)間與溫度：實(shí)驗(yàn)確定4.溶劑：一般盡量采用水相測(cè)定。第五十三頁，共八十九頁，2022年，8月28日2023/2/2653三、共存離子干擾的消除1.加入掩蔽劑例：測(cè)定Ti4＋，可加入H3PO4掩蔽劑使

Fe3+(黃色)成為Fe(PO４)23-(無色)，消除Fe3+的干擾。又如：用鉻天菁S光度法測(cè)定Al3+時(shí)，加入抗壞血酸作掩蔽劑將Fe3+還原為

Fe2+，消除Fe3+的干擾。2.選擇適當(dāng)?shù)娘@色反應(yīng)條件。3.分離干擾離子。第五十四頁，共八十九頁，2022年，8月28日2023/2/2654四、測(cè)定條件的選擇1.選擇適當(dāng)?shù)娜肷洳ㄩL(zhǎng)一般應(yīng)該選擇λmax為入射光波長(zhǎng)。如果λmax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)。依據(jù)“吸收最大，干擾最小”第五十五頁，共八十九頁，2022年，8月28日2023/2/26552.選擇合適的參比溶液★目的測(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⑴若僅待測(cè)組分與顯色劑反應(yīng)產(chǎn)物在測(cè)定波長(zhǎng)處有吸收，其它所加試劑均無吸收，用純?nèi)軇ㄋ?作參比溶液。⑵若顯色劑或其它所加試劑在測(cè)定波長(zhǎng)處略有吸收，而試液本身無吸收，用“試劑空白”(不加試樣溶液)作參比溶液。第五十六頁，共八十九頁，2022年，8月28日2023/2/2656⑶若待測(cè)試液在測(cè)定波長(zhǎng)處有吸收，而顯色劑等無吸收，則可用“試樣空白”(不加顯色劑)作參比溶液。⑷若顯色劑、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。第五十七頁，共八十九頁，2022年，8月28日2023/2/26573.控制適宜的吸光度（讀數(shù)范圍）不同的透光度讀數(shù)，產(chǎn)生的誤差大小不同：

第五十八頁，共八十九頁，2022年，8月28日2023/2/2658

濃度測(cè)量值的相對(duì)誤差（Δc/c）不僅與儀器的透光度誤差ΔT有關(guān)，而且與其透光度讀數(shù)T

的值也有關(guān)。

是否存在最佳讀數(shù)范圍？何值時(shí)誤差最?。康谖迨彭?，共八十九頁，2022年，8月28日2023/2/2659最佳讀數(shù)范圍與最佳值設(shè)ΔT=0.5%，則可繪出溶液濃度相對(duì)誤差Δc/c與其透光度T的關(guān)系曲線。如圖所示：T

在20%～65%之間時(shí)，濃度相對(duì)誤差較小(Δc/c＜2%)，最佳讀數(shù)范圍。用儀器測(cè)定時(shí)應(yīng)盡量使溶液透光度值在T%=20～65%(吸光度A=0.70～0.20)?？汕蟪鰸舛认鄬?duì)誤差最小時(shí)的透光度Tmin為：

Tmin＝36.8%,Amin＝0.434第六十頁，共八十九頁，2022年，8月28日2023/2/2660吸光度A的讀數(shù)范圍

A=0.20～0.70

T=65%～20%根據(jù)朗白-比耳定律，可用改變吸收池厚度（b）或待測(cè)液的濃度（c）來使吸光度A處在適宜的范圍內(nèi)。第六十一頁，共八十九頁，2022年，8月28日2023/2/2661

5-4

分光光度測(cè)定方法一、普通分光光度法1.單組分的測(cè)定通常比較法或采用

A-C標(biāo)準(zhǔn)曲線法定量測(cè)定。BlankStandardSampleSample第六十二頁，共八十九頁，2022年，8月28日2023/2/2662第六十三頁，共八十九頁，2022年，8月28日2023/2/26632.多組分的同時(shí)測(cè)定⑴若各組分的吸收曲線互不重疊，則可在各自最大吸收波長(zhǎng)處分別進(jìn)行測(cè)定。這本質(zhì)上與單組分測(cè)定沒有區(qū)別。

Aa(λ1)=εabCa

求出Ca

Ab(λ2）=εbbCb

求出Cb第六十四頁，共八十九頁，2022年，8月28日2023/2/2664⑵若各組分的吸收曲線互有重疊，則可根據(jù)吸光度的加合性求解聯(lián)立方程組得出各組分的含量。第六十五頁，共八十九頁，2022年，8月28日2023/2/26653.配合物組成的測(cè)定（1）物質(zhì)的量比法固定一種組分如金屬離子M的濃度，改變配位劑R的濃度，分別測(cè)定其吸光度。以吸光度A為縱坐標(biāo)，配位劑與金屬離子的濃度比值為橫坐標(biāo)作圖。利用外推法可得一交叉點(diǎn)D，

D點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的濃度比值就是配合物的配合比。第六十六頁，共八十九頁，2022年，8月28日2023/2/2666（2）連續(xù)變化法設(shè)配位反應(yīng)為M+nRMRnM為金屬離子，R為配合劑。并設(shè)cM和cR為溶液中M和R兩組分的濃度，cM+cR=c0（常數(shù)）金屬離子和配位劑的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)分別為：第六十七頁，共八十九頁，2022年，8月28日2023/2/2667配制一系列不同xM（或xR）值的溶液，溶液中配合物濃度隨xM而改變，當(dāng)xM（或xR）與形成的配合物組成相當(dāng)時(shí)，即金屬離子和配位劑物質(zhì)的量之比和配合物組成一致時(shí)，配合物的濃度最大。根據(jù)與最大吸光度對(duì)應(yīng)的x值，即可求出n。第六十八頁，共八十九頁，2022年，8月28日2023/2/2668二、示差分光光度法（示差法）普通分光光度法一般只適于測(cè)定微量組分，當(dāng)待測(cè)組分含量較高時(shí)，將產(chǎn)生較大的誤差。需采用示差法。即提高入射光強(qiáng)度，并采用濃度稍低于待測(cè)溶液濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液作參比溶液。設(shè)：待測(cè)溶液濃度為cx，標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度為cs(cs<cx)

Ax=εbcx

As=εbcsΔＡ＝Ａx－Ａs=εb(cx－cs）=εbΔc第六十九頁，共八十九頁，2022年，8月28日2023/2/2669測(cè)得的待測(cè)溶液與標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度之差ΔＡ相當(dāng)于普通法中吸光度A。

ΔA＝Ax－As=εb(cx－cs

）=εbΔc

示差法測(cè)得的吸光度與Δc呈直線關(guān)系。由標(biāo)準(zhǔn)曲線上查得相應(yīng)的Δc值，則待測(cè)溶液濃度cx

：

cx=cs+Δc

第七十頁，共八十九頁，2022年，8月28日2023/2/2670示差法標(biāo)尺擴(kuò)展原理普通法：cs的T=10%cx的T=5%示差法：cs

做參比，調(diào)T=100%

則：cx的T=50%

，標(biāo)尺擴(kuò)展10倍。第七十一頁，共八十九頁，2022年，8月28日2023/2/2671三、雙波長(zhǎng)分光光度法(了解)

不需空白溶液作參比，但需要兩個(gè)單色器獲得兩束單色光(λ1和λ2)。以參比波長(zhǎng)λ1處的吸光度Aλ1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)顯示出很大的優(yōu)越性。靈敏度、選擇性、測(cè)量精密度等方面都比單波長(zhǎng)法有所提高。

ΔA＝Aλ1－Aλ2＝(ελ1－ελ2)bc

兩波長(zhǎng)處測(cè)得的吸光度差值ΔA與待測(cè)組分濃度成正比。第七十二頁，共八十九頁，2022年，8月28日2023/2/2672

x為待測(cè)組分，

y為干擾組分。λ2第七十三頁，共八十九頁，2022年，8月28日2023/2/2673第七十四頁，共八十九頁，2022年，8月28日2023/2/2674

選擇波長(zhǎng)組合λ1

、λ2的基本要求：⑴選定的波長(zhǎng)λ1和λ2處，干擾組分應(yīng)具有相同吸光度。⑵在選定的兩個(gè)波長(zhǎng)λ1和λ2處，待測(cè)組分的吸光度應(yīng)具有足夠大的差值。第七十五頁，共八十九頁，2022年，8月28日2023/2/2675P83第10題K2CrO4的堿性溶液在372nm處有最大吸收，若堿性K2CrO4溶液的濃度為3.00×10-5mol.L-1,吸收池厚度為1cm，在此波長(zhǎng)下測(cè)得透光率為71.6%。計(jì)算（1）該溶液的吸光度；（2）摩爾吸光系數(shù)；（3）若吸收池厚度為3cm，則透光率為多少？第七十六頁，共八十九頁，2022年，8月28日2023/2/2676λmax=372nm，

C=3.00×10-5mol·L-1，b=1cm第七十七頁，共八十九頁，2022年，8月28日2023/2/2677P83第11題苯胺在λmax為280nm處的k為1430L.mol-1.cm-1,現(xiàn)欲制備一苯胺水溶液，使其透射率為30%，吸收池厚度為1cm，問制備100mL該溶液需苯胺多少克？第七十八頁，共八十九頁，2022年，8月28日2023/2/2678第七十九頁，共八十九頁，2022年，8月28日2023/2/2679P83第12題某組分A溶液的濃度為5.00×10-4mol.L-1,在1cm吸收池中于440nm及590nm下其吸光度分別為0.638和0.139；另一組份B溶液濃度為8.00×10-4mol.L-1,在1cm吸收池中于440nm及590nm下其吸光度分別為0.106和0.470?，F(xiàn)有A、B組份混合溶液在1cm吸收池中于440nm及590nm下其吸光度分別為