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1、第十章第十章 紫外紫外-可见分光光可见分光光度法度法第一节第一节 概述概述第二节第二节 基本原理基本原理第三节第三节 紫外紫外-可见光光度计可见光光度计 第四节第四节 分析分析条件选择条件选择第五节第五节 定性与定量分析定性与定量分析第六节第六节 应用应用2022/7/302022/7/3022 基于物质吸收基于物质吸收紫外或可见光紫外或可见光引起分子中价电子跃迁、产引起分子中价电子跃迁、产生分子生分子吸收光谱吸收光谱与物质组分之间的关系建立起来的分析方法，与物质组分之间的关系建立起来的分析方法，称为称为紫外可见分光光度法紫外可见分光光度法。1.1.了解光学分析基本概述了解光学分析基本概述 2
2、.2.熟悉物质对光的选择性吸收熟悉物质对光的选择性吸收 3.3.掌握紫外掌握紫外-可见一可见分光光法特点可见一可见分光光法特点 4.4.掌握光的吸收定律掌握光的吸收定律 5.5.掌握分光光度计的构造及原理掌握分光光度计的构造及原理 6.6.熟悉显色反应及显色条件的选择熟悉显色反应及显色条件的选择 7.7.掌握紫外掌握紫外-可见分光光度法的测定原理可见分光光度法的测定原理 8.8.熟悉测定方法及应用熟悉测定方法及应用 本章要点本章要点2022/7/302022/7/3033第一节第一节 概述概述基基于于物物质质光光学学性性质质(电电磁磁辐辐射射或或物物质质与与辐辐射射作作用用)而而建立起来的分析
3、方法称之。建立起来的分析方法称之。吸收光谱分析吸收光谱分析、发射光谱分析发射光谱分析光学分析法：光学分析法：在光在光(或能量或能量)作用下，通过测定物质产生作用下，通过测定物质产生(发射、发射、吸收或散射吸收或散射)光的光的波长波长和和强度强度来进行定性、定量分来进行定性、定量分析的方法。析的方法。内部能级变化内部能级变化.光谱分光谱分析法或析法或光谱法光谱法非非光谱光谱分析法分析法改变电磁波的传播方向、速度等改变电磁波的传播方向、速度等物理性质物理性质进行分进行分析的方法。析的方法。内部能级不变化内部能级不变化,仅电磁辐射性质改变仅电磁辐射性质改变 分子光谱分析分子光谱分析、原子光谱分析原子
4、光谱分析按作用物分按作用物分:按能级跃迁方向：按能级跃迁方向：按波长不同分：按波长不同分：红外红外、可见光、紫外光谱法等、可见光、紫外光谱法等2022/7/302022/7/3044一、基本概念一、基本概念（一）电磁辐射和电磁波谱（一）电磁辐射和电磁波谱1电电磁磁辐辐射射（电电磁磁波波，光光是是其其中中一一种种）：以以巨巨大大速速度度通通过过空空间间、不需要任何物质作为传播媒介的一种粒子流（能量）。不需要任何物质作为传播媒介的一种粒子流（能量）。2电磁辐射的性质：具有波、粒二向性电磁辐射的性质：具有波、粒二向性波动性波动性：光的反射、折射、偏振、干涉衍射现象。光的反射、折射、偏振、干涉衍射现象
5、。微粒性微粒性：光的吸收、放射、光电效应等现象。光子能量光的吸收、放射、光电效应等现象。光子能量:E 1/，E 是波数，是波数，C=2.9979108m/s例例1:P1532022/7/302022/7/3055紫紫紫紫 外外外外-可见可见可见可见 光在电磁波谱中的位置光在电磁波谱中的位置光在电磁波谱中的位置光在电磁波谱中的位置电磁辐射本质是一样的，区别在于频率不一样。电磁辐射本质是一样的，区别在于频率不一样。按按波长不同波长不同排列起来就形成电磁波谱。表排列起来就形成电磁波谱。表13-1 高能辐射区高能辐射区 射线射线 能量最高，来源于核能级跃迁能量最高，来源于核能级跃迁 射线射线 来自内层
6、电子能级的跃迁来自内层电子能级的跃迁 光学光谱区光学光谱区 紫外光紫外光 来自原子和分子外层电子能级的跃迁来自原子和分子外层电子能级的跃迁 可见光可见光 红外光红外光 来自分子振动和转动能级的跃迁来自分子振动和转动能级的跃迁 波谱区波谱区 微波微波 来自分子转动能级及电子自旋能级跃迁来自分子转动能级及电子自旋能级跃迁 无线电波无线电波 来自原子核自旋能级的跃迁来自原子核自旋能级的跃迁(10-310nm)(10nm10m)(0.1cm1000m)电磁波谱：电磁波谱：射线射线 X 射线射线紫外光紫外光可见光可见光红外光红外光微波微波无线电波无线电波10-2 0.1nm 10 nm 102 nm 1
7、03nm 0.1 cm 100cm 1 cm 103 m|波长波长波长波长短短短短长长长长2022/7/302022/7/3066（二（二）原子光谱与分子光谱原子光谱与分子光谱1、原子光谱：、原子光谱：气态原子或离子气态原子或离子外层电子外层电子在不同能级间跃迁而产生在不同能级间跃迁而产生的光谱。包括：的光谱。包括：原子吸收、原子放射、原子荧光光谱原子吸收、原子放射、原子荧光光谱等。等。原子吸收辐射能条件：原子吸收辐射能条件：原子光谱为一条条彼此分立的原子光谱为一条条彼此分立的线状光谱线状光谱。2、分子光谱：、分子光谱：在辐射能作用下，分子在辐射能作用下，分子内能级间内能级间的跃起迁产生的的跃
8、起迁产生的光谱。包括：光谱。包括：分子吸收、分子荧光光谱分子吸收、分子荧光光谱等。等。分子光谱产生的机制与原子光谱相同，但复杂得多，包括：分子光谱产生的机制与原子光谱相同，但复杂得多，包括：电子电子运动、原子间振动、分子转动运动、原子间振动、分子转动三种不同运动。三种不同运动。2022/7/302022/7/3077分子分子吸收外来吸收外来辐射能辐射能后，其后，其能量改变（能量改变（E）为：为：E=Ee+Ev+Er对多数分子而言，对多数分子而言，Ee（电子）电子）约为约为1-20ev，紫外可见紫外可见 Ev（振动）振动）约为约为0.05-1ev，近红外、中红外区近红外、中红外区 Er（转动）转
9、动）小于小于0.05ev，远红外、微波区远红外、微波区 Ee Ev Er因无法获得纯粹的振动光谱和电子光谱，因无法获得纯粹的振动光谱和电子光谱，故故分子光谱为分子光谱为带状带状光谱光谱。分子光谱分子光谱2022/7/302022/7/3088（三（三）吸收光谱与发射光谱吸收光谱与发射光谱1、吸收光谱：、吸收光谱：物质由基态跃迁至激发态时，对辐射能选择性吸收物质由基态跃迁至激发态时，对辐射能选择性吸收而得到的原子或分子光谱。而得到的原子或分子光谱。(1)紫外分光光度法紫外分光光度法(UV):(200400nm),用于有机物用于有机物定性、定量、定性、定量、结构分析结构分析。(2)可见分光光度法可
10、见分光光度法(Vis):(400760nm),用于用于有色物质定量分析有色物质定量分析。(3)红外分光光度法红外分光光度法(IR):(2.550m),用于用于有机物结构分析有机物结构分析。(4)核磁共振谱核磁共振谱(NMR)：原子核吸收无线电波，发生核自旋级跃原子核吸收无线电波，发生核自旋级跃 迁，产生光谱。用于迁，产生光谱。用于分子结构分析分子结构分析。2022/7/302022/7/3099原子吸收原子吸收/发射光谱法：原子外层电子能级跃迁发射光谱法：原子外层电子能级跃迁分子吸收分子吸收/发射光谱法：分子外层电子能级跃迁发射光谱法：分子外层电子能级跃迁物质由激发态跃迁至基态而产生的原子或分
11、子光谱。物质由激发态跃迁至基态而产生的原子或分子光谱。包括：原子发射光谱、原子或分子荧光光谱、分子包括：原子发射光谱、原子或分子荧光光谱、分子磷光光谱等。磷光光谱等。2、发射光谱：、发射光谱：2022/7/302022/7/301010二、物质对光的选择性吸收二、物质对光的选择性吸收物质的颜色物质的颜色由物质与光的相互作用方式决定。由物质与光的相互作用方式决定。人眼能感觉到的光称可见光，波长范围是：人眼能感觉到的光称可见光，波长范围是：400760nm。表表13-2让白光通过棱镜，能色散出红、橙、黄、绿、蓝、紫等各色光。让白光通过棱镜，能色散出红、橙、黄、绿、蓝、紫等各色光。单色光：单色光：单
12、一波长的光单一波长的光 复合光：复合光：由不同波长的光组合而成的光，如白光。由不同波长的光组合而成的光，如白光。光的互补：光的互补：若两种不同颜色的单色光按一定比例混合得到若两种不同颜色的单色光按一定比例混合得到白光白光，称这两种单色光为称这两种单色光为互补色光互补色光，这种现象称为，这种现象称为光的互补光的互补。2022/7/302022/7/301111物质的颜色：是由于物质对不同波长的光具有物质的颜色：是由于物质对不同波长的光具有物质的颜色：是由于物质对不同波长的光具有物质的颜色：是由于物质对不同波长的光具有物质的颜色：是由于物质对不同波长的光具有物质的颜色：是由于物质对不同波长的光具有
13、选择性吸收选择性吸收选择性吸收选择性吸收选择性吸收选择性吸收而产生。而产生。而产生。而产生。而产生。而产生。即物质的颜色是它所吸收光的互补色。即物质的颜色是它所吸收光的互补色。即物质的颜色是它所吸收光的互补色。即物质的颜色是它所吸收光的互补色。无色溶液：透过所有颜色的光无色溶液：透过所有颜色的光有色溶液：透过光的颜色有色溶液：透过光的颜色黑色：黑色：吸收所有颜色的光吸收所有颜色的光白色：白色：反射所有颜色的光反射所有颜色的光物质的本色物质的本色2022/7/302022/7/301212完全吸收完全吸收完全透过完全透过吸收黄光吸收黄光光谱示意光谱示意表观现象示意表观现象示意复合光复合光蓝光蓝光
14、无色无色黑色黑色物质的颜色与光的关系物质的颜色与光的关系2022/7/302022/7/301313 基于物质吸收基于物质吸收紫外或可见光紫外或可见光引起分子中价电子跃迁、产引起分子中价电子跃迁、产生分子生分子吸收光谱吸收光谱与物质组分之间的关系建立起来的分析方与物质组分之间的关系建立起来的分析方法，称为法，称为紫外可见分光光度法（紫外可见分光光度法（UV-UV-visvis）。三、紫外三、紫外-可见分光光度法特点可见分光光度法特点（1）灵敏度高，可测到灵敏度高，可测到10-7g/ml。（2）准确度好，相对误差为准确度好，相对误差为1%-5%，满足微量组分测定要求。，满足微量组分测定要求。（3
15、）选择性好，多种组分共存，无需分离直接测定某物质。）选择性好，多种组分共存，无需分离直接测定某物质。（4）操作简便、快速、选择性好、仪器设备简单、便宜。操作简便、快速、选择性好、仪器设备简单、便宜。（5）应用广泛，无机、有机物均可测定。应用广泛，无机、有机物均可测定。2022/7/302022/7/301414物质对不同波长的光具有物质对不同波长的光具有物质对不同波长的光具有物质对不同波长的光具有选择性吸收选择性吸收选择性吸收选择性吸收而产生。而产生。而产生。而产生。即即即即物质的颜色物质的颜色物质的颜色物质的颜色是它所吸收光的是它所吸收光的是它所吸收光的是它所吸收光的互补色互补色互补色互补色
16、。为什么溶液呈黑为什么溶液呈黑色或白色呢色或白色呢?物质的颜色物质的颜色光光的的互互补补规规律律2022/7/302022/7/301515第二节第二节 紫外紫外-可见分光光度法的基本原理可见分光光度法的基本原理一、透光率（透光度）和吸收度一、透光率（透光度）和吸收度透光率透光率T T定义：定义：T 取值为取值为0.0%100.0%T=0.0%：光全吸收光全吸收T=100.0%：光全透过：光全透过吸光度（吸收度）吸光度（吸收度）A AT=ItI0100%显然，显然，TT，溶液吸收度溶液吸收度；T T，溶液吸收度，溶液吸收度。即透光率即透光率T T反映溶液对光吸收程度，通常用反映溶液对光吸收程度，通常用1/1/T T反映吸光度反映吸光度。定义：定义：A=lg1T=-lgT=lgI0ItA=-lgT,T=10-AtI0=It+Ia+Ir吸收光吸收光反射光反射光透过光透过光 Ia T T与与A A关系：关系：Ir例例2 2：P157P157A1/TA1/T，T=0T=0，A=A=，T=100%T=100%，A=0A=02022/7/302022/7/301616二、光的吸收定律二、光的吸收定
