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1、紫外可见光分光光度法1概述基于物质对光的选择性吸取而建立的分析措施称为吸光光度法,涉及紫外可见分光光度法及红外光谱法等。紫外可见分光光度法所用的光谱区域为0780,其中可见分光光度法为40070 n，紫外分光度法为20040nm。红外光度法为2.500m。 紫外可见分光光度法是仪器分析法中应用最为广泛的分析措施之一,它具有如下特点。.敏捷度高 光度法常用于测定试样中的微量成分，甚至可测定痕量成分。2.精确度较高 3.合用范畴广 几乎所有的无机离子和许多有机化合物都可以直接或间接地用吸光光度法测定。4.操作简便、迅速、仪器价格不昂贵。 2分光光度法的基本原理一.吸取光谱的分类在分子中存在着电子的
2、运动，以及构成分子的各原子间的振动和分子作为整体的转动。在每一种电子能级上有许多间距较小的振动能级,在每一种振动能级上又有许多间距更小的转动能级。由于这个因素，处在同一电子能级的分子，也许因振动能量不同而处在不同的能级上。同理,处在同一电子能级和同一振动能级上的分子,由于转动能量不同而处在不同的能级上。当用光照射分子时，分子就要选择性的吸取某些波长（频率）的光而由较低的能级E跃迁到较高能级E上,所吸取的光的能量就等于两能级的能量之差：= E-其光的频率为：=E/h或光的波长为:c/由于分子选择性的吸取了某些波长的光,因此这些光的能量就会减少，将这些波长的光及其所吸取的能量按一定顺序排列起来，就
3、得到了分子的吸取光谱。分子吸取光谱有:远红外光谱、红外光谱及紫外-可见光谱三类。分子的转动能级跃迁,需吸取波长为远红外光,因此，形成的光谱称为转动光谱或远红外光谱。分子的振动能级差一般需吸取红外光才干产生跃迁。在分子振动时同步有分子的转动运动。这样,分子振动产生的吸取光谱中,涉及转动光谱,故常称为振-转光谱。电子的跃迁吸取光的波长重要在真空紫外到可见光区,相应形成的光谱，称为电子光谱或紫外-可见吸取光谱。二光的选择性吸取与物质颜色的关系.可见光的颜色和互补色:在可见光范畴内，不同波长的光的颜色是不同的。平常所见的白光(日光、白炽灯光等)是一种复合光,它是由多种颜色的光按一定比例混合而得的。运用
4、棱镜等分光器可将它分解成红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等不同颜色的单色光。 白光除了可由所有波长的可见光复合得到外,还可由合适的两种颜色的光按一定比例复合得到。能复合成白光的两种颜色的光叫互补色光。l/nm颜色互补光045紫黄绿4580蓝黄480-490绿蓝橙50蓝绿红500-560绿红紫680黄绿紫580-610黄蓝1-6橙绿蓝650-760红蓝绿2.物质的颜色与吸取光的关系：当白光照射到物质上时,如果物质对白光中某种颜色的光产生了选择性的吸取，则物质就会显示出一定的颜色。物质所显示的颜色是吸取光的互补色。吸取曲线(吸取光谱）及最大吸取波长1吸取曲线：每一种物质对不同波长光的吸取限度是不同的 。
5、如果我们让多种不同波长的光分别通过被测物质，分别测定物质对不同波长光的吸取限度。以波长为横坐标,吸取限度为纵坐标作图所得曲线。例：丙酮 lmx 279nm (e =)2吸取峰和最大吸取波长lma 吸取曲线表白了某种物质对不同波长光的吸取能力分布。曲线上的各个峰叫吸取峰。峰越高,表达物质对相应波长的光的吸取限度越大。其中最高的那个峰叫最大吸取峰,它的最高点所相应的波长叫最大吸取波长,用max表达。.物质的吸取曲线和最大吸取波长的特点:1)不同的物质，吸取曲线的形状不同，最大吸取波长不同。2）对同一物质,其浓度不同步,吸取曲线形状和最大吸取波长不变，只是吸取限度要发生变化，表目前曲线上就是曲线的高
6、下发生变化。三光吸取定律朗伯比耳定律(一).基本概念:当强度为I的一定波长的单色入射光束通过装有均匀待测物的溶液介质时,该光束将被部分吸取Ia，部分反射Ir ，余下的则通过待测物的溶液I ，即有:I=Ia+ t +I如果吸取介质是溶液（测定中一般是溶液),式中反射光强度重要与器皿的性质及溶液的性质有关，在相似的测定条件下,这些因素是固定不变的,并且反射光强度一般很小。因此可忽视不记,这样:I=Ia+It即：一束平行单色光通过透明的吸取介质后,入射光被提成了吸取光和透过光。待测物的溶液对此波长的光的吸取限度可以透光率和吸光度用来表达。透光率透光率表达透过光强度与入射光强度的比值,用T来表达，计算
7、式为:TIt /Io T常用比例（%）表达。吸光度透光率的倒数的对数叫吸光度。用A表达：A=-lgT(二)朗伯比耳定律：1定律内容：当用一束强度为I0的单色光垂直通过厚度为、吸光物质浓度为c的溶液时,溶液的吸光度正比于溶液的厚度b和溶液中吸光物质的浓度c的乘积。数学体现式为:=lgT=b 2比例常数K的几种表达措施：吸取定律的数学体现式中的比例常数叫“吸取系数”，它的大小可表达出吸光物质对某波长光的吸取本领（即吸取限度)。它与吸光物质的性质、入射光的波长及温度等因素有关。 此外，K的值随着b和c的单位不同而不同。下面就简介K的几种不同的表达措施。.吸光系数：当溶液浓度c的单位为g/,溶液液层厚
8、度b的单位为c时，K叫“吸光系数”，用a表达,其单位为/gcm,此时：=a由式可知:aA/bc，它表达的是当cgL、b1cm时溶液的吸光度。.摩尔吸光系数:当溶液浓度c的单位为o/,液层厚度b的单位为c时,叫“摩尔吸光系数”,用表达,其单位为L/olm，此时：A=bc由此式可知:=Ac,它表达的是当1mol/L，b=1cm时，物质对波长为的光的吸光度。对于K的这两种表达措施,它们之间的关系为:=aMM为吸光物质的分子量。和的大小都可以反映出吸光物质对波长为的单色光的吸取能力。但更常用和更好的是用来表达吸光物质对波长为的光的吸取能力。摩尔吸光系数越大，表达物质对波长为的光的吸取能力越强，同步在分
9、光光度法中测定的敏捷度也越大。 3吸取定律的合用条件:.必须是使用单色光为入射光；溶液为稀溶液;吸取定律可以用于彼此不互相作用的多组分溶液。它们的吸光度具有加合性,且对每一组分分别合用,即:A总= A1+ 3+ An1bc1+2b+bcnbc.吸取定律对紫外光、可见光、红外光都合用例题 :已知某化合物的相对分子量为251,将此化合物用已醇作溶剂配成浓度为0.150m ol L-1溶液,在40n处用20cm吸取池测得透光率为39.8%,求该化合物在上述条件下的摩尔吸光系数和吸光系数。解:已知溶剂浓度=0.15mml.L1,b=2.0cm, T=03, 由Lame-Ber定律得:（4n）=/ cb
10、 = -0.398/0.15010 200 =1.33 103( L mol1 -)由=aM ， 得：=/M e= /150(L g-1 cm1)4.实际溶液对吸取定律的偏离及因素：（）偏离:定量分析时,一般液层厚度是相似的，按照比尔定律，浓度与吸光度之间的关系应当是一条通过直角坐标原点的直线。但在实际工作中，往往会偏离线性而发生弯曲。若在弯曲部分进行定量,将产生较大的测定误差。被测物质浓度与吸光度不成线性关系的现象,如下图。(2)偏离吸取定律的因素：入射光为非单色光: 严格地说吸取定律只合用于入射光为单色光的状况。但在紫外可见光分光光度法中，入射光是由持续光源经分光器分光后得到的,这样得到的
11、入射光并不是真正的单色光 ，而是一种有限波长宽度的复合光,这就也许导致对吸取定律的偏离。 对非单色光引起的偏离，其因素是由于同一物质对不同波长的光的摩尔吸光系数不同导致的。因此只要在入射光的波长范畴内，摩尔吸光系数差别不是太大，由此引起的偏离是较小的。.溶液中的化学反映:溶液中的吸光物质常因离解、缔合、形成新的化合物或互变异构体等的化学变化而变化了浓度，因此而导致对朗伯比尔定律的偏离。因此，必须控制显色反映的条件，控控制溶液中的化学平衡，避免对朗伯比尔定律的偏离。.比尔定律的局限性引起的偏离： 严格地说,比尔定律是一种有限定律，它只合用于浓度不不小于0.0moL/L的稀溶液。3 目视比色法用眼
12、晴观测比较溶液颜色深浅来拟定物质含量的分析措施称为目视比色法。一工作原理目视比视法的原理是:将原则溶液和被测溶液在同样条件下进行比较，当溶液层厚度相似,颜色的深度同样时,两者的浓度相等。根据朗伯比尔定律将原则溶液和被测溶液的吸光度分别为：A标=标c标b标A测测c测b测当被测溶液颜色与原则溶液颜色相似时,A标A测，又由于是同一种有色物质,同样的入射光,因此k标k测,而所用液层厚度相等，因此b标b测，因此c标=c测。二常用的目视比色法是原则系列法。（举例略）目视比色法的长处是:1仪器简朴,操作简便,合适于大批试样的分析。2.比色管中的液层较厚,人眼具有辨别很稀的有色溶液颜色的能力，测定的敏捷度较高
13、。.因在完全相似的条件下，在不符合朗伯比尔定律时，仍可用目视比色法。4紫外可见分光光度仪器测量物质分子对不同波长(或特定波长)的光的吸取强度的仪器称为紫外可见分光光度计。 目前，分光光度计的型号和种类较多，高、中、低档仪器并存。应根据工作性质选择合用的仪器。一.紫外可见分光光度计的重要部件和工作原理：0575光源 单色器 吸取池 检测器 显示（一）光源： 用于提供足够强度和稳定的持续光谱。分光光度计中常用的光源有热辐射光源和气体放电光源两类。热辐射光源用于可见光区,如钨丝灯和卤钨灯;气体放电光源用于紫外光区，如氢灯和氘灯。钨灯和碘钨灯可使用的范畴在340 25nm。氢灯和氘灯。它们可在16 3
14、75 nm范畴内产生持续光源。 此外,为了使光源发出的光在测量时稳定，光源的供电一般都要用稳压电源，即加有一种稳压器。 （二）分光系统:分光系统也叫单色器。单色器是能从光源辐射的复合光中分出单色光的光学装置，其重要功能：产生光谱纯度高的光波且波长在紫外可见区域内任意可调。单色器一般由入射狭缝、准光器(透镜或凹面反射镜使入射光成平行光)、色散器、投影器和出射光缝等几部分构成。其核心部分是色散器,起分光的作用。 能起分光作用的色散元件重要是棱镜和光栅。 棱镜有玻璃和石英两种材料。它们的色散原理是根据不同的波长光通过棱镜时有不同的折射率而将不同波长的光分开。由于玻璃可吸取紫外光,因此玻璃棱镜只能用于0 320 nm的波长范畴，即只能用于可见光域内。石英棱镜可使用的波长范畴较宽，可从185 000m,即可用于紫外、可见和近红外三个光域。 红1 白光紫2入光狭缝 准光器 棱镜 聚焦透镜 出光狭缝光栅是运用光的衍射与干涉作用制
