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1、紫紫第第8章章 紫紫外可见吸光光度法外可见吸光光度法8.1 吸光光度法的基本原理吸光光度法的基本原理8.2 光度分析的方法和仪器光度分析的方法和仪器8.3 吸光光度法的灵敏度与准确度吸光光度法的灵敏度与准确度8 4 显色反应与分析条件的选择显色反应与分析条件的选择8.4 显色反应与分析条件的选择显色反应与分析条件的选择8 5 吸光光度法的应用吸光光度法的应用8.5 吸光光度法的应用吸光光度法的应用18 1 吸光光度法的基本原理吸光光度法的基本原理8.1 吸光光度法的基本原理吸光光度法的基本原理吸光光度法是基于被测物质的分子对光吸光光度法是基于被测物质的分子对光吸光光度法是基于被测物质的分子对光
2、吸光光度法是基于被测物质的分子对光 具有具有选择性吸收选择性吸收的特性而建立的分析方法。的特性而建立的分析方法。选择性吸收选择性吸收的含义：的含义： 分子发生能级跃迁所需的能量与照射分分子发生能级跃迁所需的能量与照射分 子的外界光的能量之间是否匹配子的外界光的能量之间是否匹配子的外界光的能量之间是否匹配子的外界光的能量之间是否匹配。2分子光谱的产生和特点分子光谱的产生和特点S2 第二激发态第二激发态物质分子内部物质分子内部3种运动形式及种运动形式及 其对应能级其对应能级：其对应能级其对应能级：1 1. .电子相对于原子核的运动电子相对于原子核的运动电子相对于原子核的运动电子相对于原子核的运动-
3、 -电电电电 子能级子能级子能级子能级E Ee e（紫外可见紫外可见紫外可见紫外可见）; ;S1第 一激发态第 一激发态子能级子能级子能级子能级E Ee e（紫外可见紫外可见紫外可见紫外可见）; ;2. 2.原子核在其平衡位置附近的原子核在其平衡位置附近的原子核在其平衡位置附近的原子核在其平衡位置附近的 相对振动相对振动相对振动相对振动 振动能级振动能级振动能级振动能级（红外红外）（红外红外）相对振动相对振动相对振动相对振动- -振动能级振动能级振动能级振动能级E Ev v（红外红外）（红外红外）3. 3.分子本身绕其重心的转动分子本身绕其重心的转动分子本身绕其重心的转动分子本身绕其重心的转动
4、- -转转转转 Ee Ev动能级动能级动能级动能级E Er r（微波，远红外）（微波，远红外）（微波，远红外）（微波，远红外） Eer3 rS0 Ev Er3r2 r1r 基态基态光的基本性质光的基本性质 (电磁波的波粒二象性电磁波的波粒二象性)V光的基本性质光的基本性质 (电磁波的波粒二象性电磁波的波粒二象性)=cVEhhhn 真空中:真空中:cEh = =一定波长的光具有一定的能量，波长越长一定波长的光具有一定的能量，波长越长n (频率越低)，光量子的能量越低.(频率越低)，光量子的能量越低.单色光单色光具有相能量具有相能量( (相波长相波长) )的光的光单色光单色光：具有相具有相同同能量
5、能量( (相相同同波长波长) )的光的光. .混合光混合光：具有不同能量具有不同能量( (不同波长不同波长) )的光复合的光复合混合光混合光：具有不同能量具有不同能量( (不同波长不同波长) )的光复合的光复合 在一起. 例如白光.在一起. 例如白光.4紫外紫外紫外紫外- -可见吸收光谱可见吸收光谱可见吸收光谱可见吸收光谱S2紫外紫外 E= E + E + E溶液中的分子吸收溶液中的分子吸收第二激发态第二激发态 E= Ee+ Ev+ Er溶液中的分子吸收溶液中的分子吸收 一定能量的光发生一定能量的光发生S1第 一 激发态第 一 激发态 电子能级电子能级的跃迁，的跃迁， 伴随着分子伴随着分子振动
6、能振动能可见可见 伴随着分子伴随着分子振动能振动能 级和转动能级级和转动能级的跃的跃 迁迁。呈现呈现带状光谱带状光谱。 E振动振动能能v迁迁。呈现呈现带状光谱带状光谱。 Ee能能级级v2v1 rS Ev5转动转动r3 r2 r1S0 Er 基态基态光学光谱区光学光谱区远紫外远紫外近紫外近紫外 可见可见近红外近红外中红外中红外远红外远红外远紫外远紫外近紫外近紫外 可见可见近红外近红外中红外中红外远红外远红外（真空紫外）（真空紫外）10nm200nm 200nm 380nm380nm 780nm780 nm 2 5m2.5 m 5050 m 300 m380nm 780nm 2.5 m 50 m3
7、00 m68.1.2 溶液中溶质分子对光的吸收与吸收光谱溶液中溶质分子对光的吸收与吸收光谱不同颜色的可见光波长及其互补光不同颜色的可见光波长及其互补光 /nm颜色互补光颜色互补光400-450紫黄绿紫黄绿450-480蓝黄蓝黄绿蓝绿蓝橙橙480-490绿蓝绿蓝橙橙490-500蓝绿红蓝绿红500-560绿红紫绿红紫560-580黄绿紫黄绿紫580-610黄蓝黄蓝610-650橙橙绿蓝绿蓝7610 650橙橙绿蓝绿蓝650-760红蓝绿红蓝绿苯苯甲苯甲苯苯苯 (254nm)(262nm)A A苯苯和和甲苯甲苯在环己烷中的吸收光谱在环己烷中的吸收光谱 230 250 270 8苯苯和和甲苯甲苯在环
8、己烷中的吸收光谱在环己烷中的吸收光谱Cr2O72-、MnO4-的的吸收光谱吸收光谱27、4的的吸收光谱吸收光谱525 545C O2MnO41.00 8e350Cr2O72-MnO4-0.80.6rbance0.4Absor300400500600700 /3500.2300400500600700 /nm350吸收光谱吸收光谱：浓度增加浓度增加最大吸收波长不变最大吸收波长不变9吸收光谱吸收光谱：浓度增加浓度增加，最大吸收波长不变最大吸收波长不变8 1 38 1 3 光吸收基本定律光吸收基本定律光吸收基本定律光吸收基本定律: :朗伯朗伯朗伯朗伯 比尔定律比尔定律比尔定律比尔定律8.1.3 8.
9、1.3 光吸收基本定律光吸收基本定律光吸收基本定律光吸收基本定律: :朗伯朗伯朗伯朗伯- -比尔定律比尔定律比尔定律比尔定律朗伯定律朗伯定律: :(1760)(1760)A=lg(I /I )=k b朗伯定律朗伯定律: :(1760)(1760) A=lg(I0/It)=k1b当入射光的当入射光的 , ,吸光物质的吸光物质的c一一定时定时, ,溶溶当入射光的当入射光的 , ,吸光物质的吸光物质的c 定时定时, ,溶溶 液的吸光度液的吸光度A与液层厚度与液层厚度b成正比.成正比.比尔定律比尔定律( (1852)1852)A=lg(I /I )=k c比尔定律比尔定律( (1852)1852) A
10、=lg(I0/It)=k2c当入射光的当入射光的 液层厚度液层厚度b一一定时定时 溶液溶液当入射光的当入射光的 , ,液层厚度液层厚度b定时定时, ,溶液溶液的吸光度的吸光度A与吸光物质的与吸光物质的c成正比.成正比.10朗伯朗伯 比尔定律比尔定律朗伯朗伯- -比尔定律比尔定律A=lg(I0/It)=kbc意义意义:当一束平行单色光通过均匀、透明当一束平行单色光通过均匀、透明 的吸光介质时，其吸光度与吸光质点的吸光介质时，其吸光度与吸光质点 的浓度和吸收层厚度的乘积成正比的浓度和吸收层厚度的乘积成正比的浓度和吸收层厚度的乘积成正比的浓度和吸收层厚度的乘积成正比.11透光率透光率(透射比透射比）
11、T（Transmittance）透光率透光率(透射比透射比t=ITI0Itt0=TI 入入射光射光透过光透过光 吸光度吸光度A (Absorbance）射光射光透过光透过光A= lg(I0/It) = lg(1/T) = lgT = Kbcg(0t)g()gKbA-=10=10KbcAT12吸光度吸光度A、透射比透射比T与浓度与浓度c 的关系的关系吸光度吸光度A、透射比透射比T与浓度与浓度c 的关系的关系1 01001.00.8-kbcT =1010080AT A=kbc0.80.6kbcT =108060A(%)bc0.4400.220c13K吸光系数吸光系数 Absorptivitypy当
12、当c的单位用的单位用gL-1表示时，用表示时，用a 表示，表示，a的单位的单位: Lg-1cm-1Aa b c当当c的单位用的单位用molL-1表示时，用表示时，用 表示表示.摩尔吸光系数摩尔吸光系数 M lAbti it 的单位的单位: Lmol-1cm-1 摩尔吸光系数摩尔吸光系数 Molar AbsorptivityA b c 的单位的单位: Lmol cmA b c1%E当当c的单位用的单位用g100mL-1表示时表示时，用用表示表示1cmE当当c的单位用的单位用g 100mL 表示时表示时，用用表示表示, Abc，叫做比吸光系数叫做比吸光系数.1% 1cmE1% 1cmE14朗伯朗伯
13、 比尔定律的适用条件比尔定律的适用条件朗伯朗伯-比尔定律的适用条件比尔定律的适用条件1. 单色光单色光1. 单色光单色光 应选用应选用 max处或肩峰处测定处或肩峰处测定.525 5451.0e350Cr2O72-MnO4-0.80 6rbance0.60.4Absor300400500600700 /nm3500.215300400500600700 /nm350光不纯引起的对光不纯引起的对BeerBeer定律的偏离定律的偏离光不纯引起的对光不纯引起的对定律的偏离定律的偏离AA 2 max maxAA 2 max处，处， 基本不变基本不变 2处，处， 变化较大变化较大 /nmc/mol/L应
14、尽量选择应尽量选择 max作为测定波长作为测定波长(见见p312证明证明)16朗伯朗伯 比尔定律的适用条件比尔定律的适用条件朗伯朗伯-比尔定律的适用条件比尔定律的适用条件光质点形式变光质点形式变2. 吸吸光质点形式光质点形式不不变变离解离解络合络合缔合会破坏线性关系缔合会破坏线性关系离解离解、络合络合、缔合会破坏线性关系缔合会破坏线性关系,应控制条件应控制条件(酸度、浓度、介质等酸度、浓度、介质等).()3. 稀溶液稀溶液浓度增大浓度增大分子之间作用增强分子之间作用增强浓度增大浓度增大，分子之间作用增强分子之间作用增强.17蓝阳离子蓝阳离子亚甲亚甲蓝阳离子蓝阳离子单体单体 = 660 nm单体
15、单体 max= 660 nm 二聚体二聚体 max= 610 nm (nm) (nm)亚甲蓝阳离子水溶液的吸收光谱二聚体的生成破坏亚甲蓝阳离子水溶液的吸收光谱二聚体的生成破坏 了了A与与c的线性关系的线性关系a. 6.3610-6mol/L b. 1.2710-4mol/L c 5 9710-4mol/L了了 与与 的线性关系的线性关系18c. 5.97104mol/L朗伯朗伯 比尔定律的分析应用比尔定律的分析应用朗伯朗伯-比尔定律的分析应用比尔定律的分析应用溶液浓度的测定溶液浓度的测定 A A b c*0.800 60Ax工作曲线法工作曲线法0.600.40工作曲线法工作曲线法(校准曲线校准曲线)0.20 c0 1.0 2.0 3.0 4.0 c(mg/mL)0.00cx198 1 4 吸光度的加和性与吸光度的测量吸光度的加和性与吸光度的测量8.1.4 吸光度的加和性与吸光度的测量吸光度的加和性与吸光度的测量A = A1 + A2 + +An用参比溶液调用参比溶液调T=100%（A=0），再测样品溶），再测样品溶液的吸光度液的吸光度即消除了吸收池对光的吸收即消除了吸收池对光的吸收反射反
