紫外－可见分光光法.pptx

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1、1 主要内容主要内容紫外紫外-可见吸收光谱的基本概念可见吸收光谱的基本概念吸收光度法的基本原理吸收光度法的基本原理紫外紫外-可见分光光度计可见分光光度计定量分析定量分析定性分析定性分析有机化合物分子结构研究简介有机化合物分子结构研究简介应用应用第1页/共179页2 概概 述述 一、定一、定 义义 二、常用的波长范围二、常用的波长范围 三、定量依据三、定量依据 四、特四、特 点点 五、发展趋势五、发展趋势第2页/共179页3 一、定一、定 义义 紫外紫外-可见分光光度法：以紫外可见分光光度法：以紫外-可见光为光源，照射被测物质，可见光为光源，照射被测物质，研究其吸收光谱的分析方法。研究其吸收光谱

2、的分析方法。属于电子光谱。属于电子光谱。第3页/共179页4 二、常用的波长范围二、常用的波长范围紫外光区：紫外光区：200400nm可见光区：可见光区：400800nm第4页/共179页5 三、定量依据三、定量依据Lambert-Beer 定律：定律：A=K L C第5页/共179页6 四、特四、特 点点 一）方法灵敏度较高一）方法灵敏度较高 一般可测到一般可测到 104105g/ml 部分可达部分可达 107g/ml 二）测定准确度较高二）测定准确度较高 一般为一般为 0.50.2。三）不能表现整个分子的特征三）不能表现整个分子的特征 第6页/共179页7 三）不能表现整个分子的特征三）不

3、能表现整个分子的特征有机化合物的紫外吸收光谱主要反映有机化合物的紫外吸收光谱主要反映分子中发色团、助色团及其共轭的情分子中发色团、助色团及其共轭的情况，并不能表现整个分子的特征。况，并不能表现整个分子的特征。单独用紫外光谱不能完全确定化合物单独用紫外光谱不能完全确定化合物的分子结构的分子结构,必须与红外、核磁共振必须与红外、核磁共振和质谱等配合。和质谱等配合。第7页/共179页8 五、发展趋势五、发展趋势 1）仪器的发展）仪器的发展 2）方法的发展）方法的发展 3）定性技术的发展）定性技术的发展 4）定量技术的发展）定量技术的发展第8页/共179页9 1）仪器的发展）仪器的发展物理光学物理光学

4、电子学电子学 性能优良的分光光度计性能优良的分光光度计计算机计算机第9页/共179页10 2）方法的发展）方法的发展数数 学学统计学统计学 计算分光光度法计算分光光度法计算机技术计算机技术第10页/共179页11 3）定性技术的发展）定性技术的发展不同官能团的化合物不同官能团的化合物不同化学结构的化合物不同化学结构的化合物 结构相似的不同化合物结构相似的不同化合物第11页/共179页12 4）定量技术的发展）定量技术的发展单一组分的测定单一组分的测定 复杂多组分的同时测定复杂多组分的同时测定第12页/共179页13第第1 1节节 基本原理基本原理 一、紫外可见吸收光谱的产生一、紫外可见吸收光谱

5、的产生 二、电子跃迁的主要类型二、电子跃迁的主要类型 三、紫外可见光谱中一些常用术三、紫外可见光谱中一些常用术语语 四、吸收带四、吸收带 五、影响紫外吸收光谱的主要因五、影响紫外吸收光谱的主要因素素第13页/共179页14 一、紫外可见吸收光谱的产生一、紫外可见吸收光谱的产生原子或分子中的电子总是处于某一种原子或分子中的电子总是处于某一种运动状态之中，每一种状态都具有一运动状态之中，每一种状态都具有一定的能量，属于一定的能级。定的能量，属于一定的能级。吸收外来幅射吸收外来幅射被激发被激发从低能级跃从低能级跃迁到较高能级（从基态跃迁到电子激迁到较高能级（从基态跃迁到电子激发态）发态）电子光谱电子

6、光谱。第14页/共179页15 分子总能量：分子总能量：E总总=E内内+E平平+E振振+E转转+E电子电子吸收辐射能：吸收辐射能：E=E振振+E转转+E电子电子其中：其中：E电子电子最大最大 一般一般1 20eV=1250 60nm 紫外可见区紫外可见区第15页/共179页16 小结小结 1分子只能吸收等于两个能阶之差分子只能吸收等于两个能阶之差的能量，即具有的能量，即具有量子化量子化的特征。的特征。2分子价电子跃迁而产生的光谱位分子价电子跃迁而产生的光谱位于紫外可见光区。于紫外可见光区。（200800nm）3电子光谱包含着振、转光谱，使电子光谱包含着振、转光谱，使谱带变宽，所以紫外可见吸收光

7、谱为谱带变宽，所以紫外可见吸收光谱为带状光谱带状光谱。第16页/共179页17 二、电子跃迁的主要类型二、电子跃迁的主要类型 1）*跃迁跃迁 2）*跃迁跃迁 3）n*跃迁跃迁 4）n*跃迁跃迁第17页/共179页18 分子轨道分子轨道当两个原子靠近结合成分子时，当两个原子靠近结合成分子时，两个原子的原子轨道可以线性两个原子的原子轨道可以线性组合成两个分子轨道。组合成两个分子轨道。第18页/共179页19 第19页/共179页20 成键成键轨道轨道 低低能量能量、分子轨道分子轨道 反键反键轨道轨道 高高能量能量*、*非键非键轨道轨道 n（分子中（分子中n电子电子的能级的能级，基本上保持，基本上保

8、持原来原子状态的能级，比成键轨道能原来原子状态的能级，比成键轨道能级高，比反键轨道能级低。）级高，比反键轨道能级低。）第20页/共179页21 有机化合物分子价电子：有机化合物分子价电子：电子电子单键电子单键电子 电子电子复键电子复键电子 n 电子电子未成键电子未成键电子电子能级电子能级 n*第21页/共179页22电子跃迁相应的吸收峰和能量示意电子跃迁相应的吸收峰和能量示意图图第22页/共179页23 跃迁所需能量排序跃迁所需能量排序 *n*n*第23页/共179页24电子跃迁类型及特点电子跃迁类型及特点 跃迁跃迁类型类型出现波段出现波段 吸收吸收强度强度化合物化合物结构结构特点特点*200

9、nm 弱弱 单键单键CCCH饱和烃类，对紫外无贡献，饱和烃类，对紫外无贡献，但可作溶剂但可作溶剂*200nm强强不饱和键不饱和键CCCC有共轭双键存在时，有共轭双键存在时，*跃迁所需能量降低，波长跃迁所需能量降低，波长红移红移n*250 500nm弱弱COCN等等必须是杂原子直接连在双必须是杂原子直接连在双键上键上n*200nm弱弱COHCNH2 CSCX含有未共用电子对的基团连接在含有未共用电子对的基团连接在键上键上杂原子极性杂原子极性，红移红移杂原子数目杂原子数目，红移红移第24页/共179页251.2.3.第25页/共179页26 三、常用术语三、常用术语吸收曲线（吸收光谱）吸收曲线（吸

10、收光谱）吸收峰、吸收谷吸收峰、吸收谷最大吸收波长、最小吸收波长最大吸收波长、最小吸收波长肩峰、末端吸收肩峰、末端吸收强带、弱带强带、弱带生色团、助色团生色团、助色团蓝移、红移蓝移、红移浓色效应、淡色效应浓色效应、淡色效应第26页/共179页27 吸收曲线（吸收光谱）吸收曲线（吸收光谱）以波长以波长（nm）为横坐标，以吸）为横坐标，以吸光度光度A 为纵坐标所绘制的曲线称为为纵坐标所绘制的曲线称为吸收曲线（或吸收光谱）。吸收曲线（或吸收光谱）。第27页/共179页28吸收光谱示意图吸收光谱示意图200200nmnm第28页/共179页29最大吸收波长（最大吸收波长（max）：吸收曲线上的吸收峰所对

11、应的波吸收曲线上的吸收峰所对应的波长。长。最小吸收波长（最小吸收波长（min）：吸收曲线上的吸收谷所对应的波吸收曲线上的吸收谷所对应的波长。长。第29页/共179页30肩峰（肩峰（sh）：在吸收曲线上一个吸收峰旁边产生在吸收曲线上一个吸收峰旁边产生的一个曲折，称为肩峰。的一个曲折，称为肩峰。末端吸收末端吸收：吸收曲线上吸收曲线上短波端只呈现强吸收而短波端只呈现强吸收而不成峰形的部分不成峰形的部分。第30页/共179页31强带强带：紫外可见光谱中摩尔吸光系数紫外可见光谱中摩尔吸光系数104的吸收峰的吸收峰弱带弱带：紫外可见光谱中摩尔吸光系数紫外可见光谱中摩尔吸光系数103的吸收峰的吸收峰第31页

12、/共179页32 生色团（发色团）生色团（发色团）有机化合物分子结构中含有有机化合物分子结构中含有*或或n*n*跃迁的基团，跃迁的基团，能在紫外可见光范围内产生吸收。能在紫外可见光范围内产生吸收。第32页/共179页33如：如：C CC C、CCCC 简单的双键或三键简单的双键或三键C CO O、C CN N、C CS S、N NO O、NONO2 2 等有杂原子渗入的双键或共轭双键等有杂原子渗入的双键或共轭双键 第33页/共179页34 助色团助色团 含有非键电子的杂原子饱和基团含有非键电子的杂原子饱和基团,本本身不能吸收波长大于身不能吸收波长大于200nm的辐射，的辐射，但与发色团或饱和烃

13、相连时，能使但与发色团或饱和烃相连时，能使该发色团或饱和烃的吸收峰向长波该发色团或饱和烃的吸收峰向长波移动，并使吸收强度增加的基团。移动，并使吸收强度增加的基团。如：如：OH、NH2、Cl（Br、I）、）、SH、SR、OR等等第34页/共179页35助色团饱和烃相连助色团饱和烃相连 产生产生n*n*，使吸收峰长使吸收峰长移移助色团苯环相连助色团苯环相连 不仅使吸收峰长移不仅使吸收峰长移助色团共轭双键相连助色团共轭双键相连 而且吸收强度而且吸收强度（）例：max256nm（220）max270nm（1450）第35页/共179页36蓝移（紫移、短移）蓝移（紫移、短移）：由取代基或溶剂效应等引起的

14、由取代基或溶剂效应等引起的吸收峰向短波长方向移动的现象。吸收峰向短波长方向移动的现象。红移（长移）红移（长移）：由取代基或溶剂效应等引起的由取代基或溶剂效应等引起的吸收峰向长波长方向移动的现象。吸收峰向长波长方向移动的现象。第36页/共179页37增色增色效应（效应（浓色浓色效应）效应）：吸收强度增加吸收强度增加的效应。的效应。减色减色效应（效应（淡色淡色效应）效应）吸收强度减弱吸收强度减弱的效应。的效应。第37页/共179页38 四、吸收带四、吸收带 R带带Radikal(基团基团)K带带Konjugation(共轭作用共轭作用)B带带benzenoid(苯的苯的)E带带芳香族化合物特征吸收

15、带芳香族化合物特征吸收带 第38页/共179页39吸吸收收带带跃迁类型跃迁类型吸收峰吸收峰区域区域强强度度产生产生基团基团特点特点Rn*250500nm弱弱COCNNO2 1.强吸收峰在附近时，强吸收峰在附近时，R带红移或被掩盖带红移或被掩盖2.溶剂极性溶剂极性，R带蓝移带蓝移K*210250nm强强CC 大大共轭共轭1.共轭双键数目共轭双键数目，K红移，红移，2.K带不被其它带掩蔽，带不被其它带掩蔽，只会掩蔽其它带只会掩蔽其它带B苯环骨架苯环骨架振动振动*230270nm（重心在（重心在256nm）弱弱1.芳环特征吸收带芳环特征吸收带2.五指峰，有五指峰，有K带时迭合成肩峰带时迭合成肩峰E1

16、E2*苯环中三个苯环中三个CHCH组成的环状组成的环状共轭系统共轭系统180nm200nm强强中中强强1.E1带紫外中看不见，不考虑带紫外中看不见，不考虑2.当苯环上有共轭发色团取代时，当苯环上有共轭发色团取代时，E2带与带与K带合并，长移，带合并，长移，B带同时长移带同时长移3.苯环上有助色团取代，苯环上有助色团取代，E2带红移，带红移，但但仍仍210nm第39页/共179页40例：1.2.3.4.5.6.P16表3-1电子结构和跃迁第40页/共179页41 五、影响吸收带的因素五、影响吸收带的因素p16 位阻效应位阻效应 跨环效应跨环效应溶剂效应溶剂效应体系体系pH值的影响值的影响第41页

17、/共179页42空间空间位阻位阻（P16）若化合物中两个发色团产生共轭，若化合物中两个发色团产生共轭，会使会使maxmax长移，但若立体位阻妨碍长移，但若立体位阻妨碍它们共平面，则：它们共平面，则：位阻较小位阻较小改变改变 maxmax变化较小变化较小位阻较大位阻较大 maxmax明显移动明显移动 位阻最大位阻最大、maxmax 均显著改变均显著改变第42页/共179页43 例：发色团发色团产生共轭例：发色团发色团产生共轭 max长移，若立体位阻长移，若立体位阻妨碍共平面，就会降低其共轭程度。妨碍共平面，就会降低其共轭程度。max（nm）247 253 17000 19000 max（nm）2

18、37 231 227（肩峰）（肩峰）10250 5600 结论：随着邻位取代基增加，空间位阻造成连接两结论：随着邻位取代基增加，空间位阻造成连接两个苯环的单键扭转，使两个苯环不在同一平面，个苯环的单键扭转，使两个苯环不在同一平面，不能有效共轭，使吸收峰蓝移。不能有效共轭，使吸收峰蓝移。第43页/共179页44 顺反异构顺反异构指双键或环上取代基在空间排列的指双键或环上取代基在空间排列的异构体。（空间位置的不同）异构体。（空间位置的不同）紫外光谱有明显差别紫外光谱有明显差别第44页/共179页45 图图 二苯乙烯顺反式异构体的紫外吸收光谱二苯乙烯顺反式异构体的紫外吸收光谱第45页/共179页46

19、例：例：max 214nm max 239nm 16600 12000 max 244nm max 240nm 6300 5200结论：结论：、为为Scis型，有位阻，型，有位阻，max和和均有改变。均有改变。第46页/共179页47异构现象异构现象异构现象可使紫外吸收带产生明显异构现象可使紫外吸收带产生明显差异。不同异构体可使紫外吸收光差异。不同异构体可使紫外吸收光谱及谱及max、均不同。均不同。原因原因：1.异构延长了共轭体系异构延长了共轭体系2.异构产生了位阻异构产生了位阻3.异构体的存在形式与溶剂有关异构体的存在形式与溶剂有关第47页/共179页48例：例：P52 鸯尾酮鸯尾酮 鸯尾酮

20、鸯尾酮 共轭体系小共轭体系小 共轭体系大共轭体系大 顺式二苯乙烯顺式二苯乙烯 反式二苯乙烯反式二苯乙烯 max208(10500)max295.5(29000)第48页/共179页49 异构体的存在形式与溶剂的关系异构体的存在形式与溶剂的关系例：乙酰乙酸乙酯的互变异构体例：乙酰乙酸乙酯的互变异构体 酮式（极性溶剂中）酮式（极性溶剂中）烯醇式（非极性溶剂中）烯醇式（非极性溶剂中）max（nm）272（n*）243（*）弱弱 强强 与与H2O形成分子间氢键形成分子间氢键 自身形成分子内氢键，自身形成分子内氢键，结构较稳定结构较稳定 结构更稳定，基态能量结构更稳定，基态能量，E，。第49页/共179

21、页50 跨环效应跨环效应指非共轭基团之间的相互作用。指非共轭基团之间的相互作用。当分子中两个非共轭发色团处于一当分子中两个非共轭发色团处于一定的空间位置（环状体系）定的空间位置（环状体系）发色发色团分子轨道间相互作用。团分子轨道间相互作用。产生的光谱既非两个发色团的加合，产生的光谱既非两个发色团的加合，也不同于二者共轭的光谱。也不同于二者共轭的光谱。第50页/共179页51 例：P51 二环庚烯（孤立双键）二环庚烯（孤立双键）二环庚二烯（两个非共轭双键）二环庚二烯（两个非共轭双键）max（nm）197 205，214，220，230（肩峰）（肩峰）7600 2100，214，870，200 在

22、在200230nm范围，有一弱的范围，有一弱的 并具有精细结构的吸收带。并具有精细结构的吸收带。这是由于分子中两个双键相互平行，这是由于分子中两个双键相互平行，空间位置有利于相互作用。空间位置有利于相互作用。第51页/共179页52羰基与乙烯基的相互作用的跨环效羰基与乙烯基的相互作用的跨环效应应 在某些在某些、不饱和酮中，由于适不饱和酮中，由于适当的立体排列，使羰基氧的孤电子当的立体排列，使羰基氧的孤电子对和双键的对和双键的电子发生作用，使得电子发生作用，使得n*引起的引起的R吸收带长移，同时吸收带长移，同时。第52页/共179页53 例：羰基与乙烯基的相互作用例：羰基与乙烯基的相互作用 （P

23、52）(a)(b)(c)max（nm）296 233，296，307 225，275 32 2290，307，267 1200，33 第53页/共179页54例：例：max 214nm，284nm（R带）带）max 238nm，2522第54页/共179页55溶剂效应溶剂效应有机化合物在溶液中的紫外吸收光谱易有机化合物在溶液中的紫外吸收光谱易受溶剂的影响，可引起其吸收峰位置、受溶剂的影响，可引起其吸收峰位置、吸收强度和光谱形状的改变。其中：吸收强度和光谱形状的改变。其中：n*n*随溶剂随溶剂极性的增大极性的增大，吸收峰向吸收峰向短短波移动。波移动。*随溶剂随溶剂极性的增大极性的增大，吸收峰向吸

24、收峰向长长波移动。波移动。用途：可区别两种跃迁引起的吸收谱带用途：可区别两种跃迁引起的吸收谱带第55页/共179页56第56页/共179页57溶剂极性对异丙叉丙酮的两种跃迁吸收峰的影响溶剂极性对异丙叉丙酮的两种跃迁吸收峰的影响跃迁跃迁类型类型正己烷正己烷氯仿氯仿甲醇甲醇水水迁移迁移*230nm230nm238nm238nm237nm237nm243nm243nm长移长移n*n*329nm329nm315nm315nm309nm309nm305nm305nm短移短移在溶解度允许范围内尽可能选用非极性溶剂或极性小的溶剂。在溶解度允许范围内尽可能选用非极性溶剂或极性小的溶剂。第57页/共179页58

25、 体系体系pH值的影响值的影响 体系的体系的pH值对酸性、碱性的样品值对酸性、碱性的样品都有明显影响，引起吸收峰位置、都有明显影响，引起吸收峰位置、吸收强度和光谱形状的改变。吸收强度和光谱形状的改变。第58页/共179页59 例：例：max 211，270 235，287 6200，1450 9400，2600 当有酚羟基存在时，化合物的吸收峰在碱性当有酚羟基存在时，化合物的吸收峰在碱性介质中将红移且吸收强度增加；若滴加介质中将红移且吸收强度增加；若滴加HCl溶液，溶液，则吸收峰的位置和强度又恢复原状。据此可推断则吸收峰的位置和强度又恢复原状。据此可推断芳香族化合物是否有羟基直接连在苯环上。芳

26、香族化合物是否有羟基直接连在苯环上。第59页/共179页60 例例：max 230，280 203，254 8600，1470 7500，160 当当N上未成对电子与上未成对电子与H离子形成配位键后，离子形成配位键后，苯胺共轭酸的吸收光谱与苯类似。可用该法鉴苯胺共轭酸的吸收光谱与苯类似。可用该法鉴别苯胺及其衍生物。别苯胺及其衍生物。苯：苯：max（nm）200，255 8000，215 第60页/共179页61第2节 Lambert-Beer定律一、Lambert-Beer定律二、偏离Beer定律的因素三、透光率测量误差第61页/共179页62一、一、Lambert-Beer定律定律1.光吸收

27、度的表示方法光吸收度的表示方法2.Lambert-Beer定律定律3.吸收度的加合性吸收度的加合性4.吸光系数吸光系数第62页/共179页63 1.1.光吸收度的表示方法光吸收度的表示方法图3-7 光辐射吸收示意图 第63页/共179页64光吸收度的表示方法光吸收度的表示方法(1)透光率(2)百分透光率(3)吸光度(4)透光率与吸光度关系第64页/共179页65 2.Lambert-Beer定律定律(1)Lambert-Beer定律数学表达式定律数学表达式(2)Lambert-Beer定律物理意义定律物理意义(3)Lambert-Beer定律的适用条件定律的适用条件第65页/共179页66(1

28、)Lambert-Beer定律数学表达式定律数学表达式式中：式中：I0入射光强度入射光强度 T 透光率透光率 I 出射光强度出射光强度 C 溶液浓度溶液浓度 A 吸光度吸光度 b 液层厚度液层厚度 a系数系数Lambert定律：当溶液的浓度一定时，定律：当溶液的浓度一定时，AbBeer定律：定律：当液层厚度一定时，当液层厚度一定时，AC 第66页/共179页67 Lambert定律：当溶液的浓度一定时，AbBeer定律：当液层厚度一定时，AC第67页/共179页68 (2)Lambert-Beer定律物理意义定律物理意义 当一束平行单色光通过均匀溶液当一束平行单色光通过均匀溶液时，溶液的吸光度

29、时，溶液的吸光度A与吸光物质的与吸光物质的浓度浓度C及液层厚度及液层厚度b的乘积成正比。的乘积成正比。第68页/共179页69 (3)Lambert-Beer定律的适用条件定律的适用条件1)平行单色光（入射光）平行单色光（入射光）2)稀溶液：稀溶液：105102mol/L第69页/共179页70 3.吸收度的加合性吸收度的加合性第70页/共179页71 4.吸光系数吸光系数物理意义：吸光物质在单位浓度及物理意义：吸光物质在单位浓度及单位厚度时的吸光度。单位厚度时的吸光度。吸光系数是定性和定量的依据。吸光系数是定性和定量的依据。吸光系数越大，表明该物质的吸光吸光系数越大，表明该物质的吸光能力越强

30、，灵敏度越高。能力越强，灵敏度越高。第71页/共179页72吸收系数的两种表示方法吸收系数的两种表示方法摩尔吸收系数摩尔吸收系数：一定波长时，溶液浓度为一定波长时，溶液浓度为1mol/L，厚度为，厚度为1cm的吸光度，单位为的吸光度，单位为Lmol1cm1。百分吸收系数百分吸收系数 ：一定波长时，溶液浓度为一定波长时，溶液浓度为1%（W/V），厚度为），厚度为1cm的吸光度，的吸光度，单位为单位为100mLg1cm1。(中国药典常用中国药典常用)换算关系：换算关系：第72页/共179页73 二、二、偏离偏离Beer定律的因素定律的因素 1.化学因素化学因素 2.光学因素光学因素三、三、透光率透

31、光率测量误差测量误差 1.透光率测量误差 2.测量条件的选择第73页/共179页74 Beer定律的偏离现象定律的偏离现象根据根据Beer定律，当波长和入射光定律，当波长和入射光强度一定时，吸光度强度一定时，吸光度A与吸光物质与吸光物质的浓度的浓度C成正比。即成正比。即A C曲线应曲线应为一条通过原点的直线。为一条通过原点的直线。偏离偏离Beer定律的现象定律的现象:出现偏离直出现偏离直线的情况线的情况(特别是在溶液浓度较高特别是在溶液浓度较高时时)第74页/共179页75 标准曲线的偏离 第75页/共179页76偏离原因偏离原因化学因素化学因素光学因素光学因素第76页/共179页77化学因素

32、化学因素溶液中溶质因浓度改变而有溶液中溶质因浓度改变而有离解离解、缔合缔合、与、与溶剂溶剂间的间的作用作用等原因而等原因而发生偏离发生偏离Beer定律的现象。定律的现象。第77页/共179页78 例：第78页/共179页79光学因素光学因素非单色光非单色光杂散光杂散光散射光和反射光散射光和反射光非平行光非平行光第79页/共179页80 非单色光（偏离的主要因素）非单色光（偏离的主要因素）由于吸光物质对不同波长光的吸收由于吸光物质对不同波长光的吸收能力不同，能力不同，BeerBeer定律只适用于单色定律只适用于单色光。光。在实际测量中，往往难以得到纯粹在实际测量中，往往难以得到纯粹的单色光，而只

33、能得到一定波长范的单色光，而只能得到一定波长范围的复合光，导致了对围的复合光，导致了对BeerBeer定律的定律的偏离。偏离。第80页/共179页81 第81页/共179页82 解决方法：选择吸光物质的最解决方法：选择吸光物质的最大吸收波长作为测定波长，既大吸收波长作为测定波长，既保证测定有较高的灵敏度，又保证测定有较高的灵敏度，又保证较小的偏离。保证较小的偏离。第82页/共179页83分析谱带的选择第83页/共179页84 杂散光杂散光：从单色器得到的单色光中，：从单色器得到的单色光中，一些不在谱带范围内的与所需波长一些不在谱带范围内的与所需波长相隔甚远的光。相隔甚远的光。产生原因：仪器光学

34、系统缺陷或光产生原因：仪器光学系统缺陷或光学元件受灰尘、霉蚀的影响学元件受灰尘、霉蚀的影响。随着仪器制造工艺的提高，绝大部随着仪器制造工艺的提高，绝大部分波长内杂散光的影响可忽略不计。分波长内杂散光的影响可忽略不计。在紫外末端处，杂散光的比例相对在紫外末端处，杂散光的比例相对增大，会干扰测定，有时会出现假增大，会干扰测定，有时会出现假峰。峰。第84页/共179页85 散射光和反射光散射光和反射光：吸光质点对入射：吸光质点对入射光有散射作用，吸收池内外界面之光有散射作用，吸收池内外界面之间入射光通过时又有反射作用。间入射光通过时又有反射作用。散射光和反射光由入射光谱带宽度散射光和反射光由入射光谱

35、带宽度内光产生，对透射光强度有直接影内光产生，对透射光强度有直接影响。响。散射和反射作用使透射光强度减弱。散射和反射作用使透射光强度减弱。真溶液散射作用较弱，可用真溶液散射作用较弱，可用空白空白进进行行补偿补偿。第85页/共179页86 非平行光非平行光：通过吸收池的光，一般：通过吸收池的光，一般都不是真正的平行光，倾斜光通过都不是真正的平行光，倾斜光通过吸收池的实际光程将比垂直照射的吸收池的实际光程将比垂直照射的平行光的光程长，使吸光度增加。平行光的光程长，使吸光度增加。这是同一物质用不同仪器测定吸收这是同一物质用不同仪器测定吸收系数时，产生差异的主要原因之一。系数时，产生差异的主要原因之一

36、。第86页/共179页87 三、透光率测量误差三、透光率测量误差浓度测定结果与浓度测定结果与 透光率的关系：透光率的关系：浓度相对误差：浓度相对误差：结论：测定结果的相对误差取决于透光率结论：测定结果的相对误差取决于透光率T和透光率测量误差和透光率测量误差T的大小。的大小。第87页/共179页88不同不同T%或或A时的浓度相对误差（假定时的浓度相对误差（假定T0.5）透光率透光率T%吸光度吸光度A浓度相对误差浓度相对误差C/C100透光率透光率T%吸光度吸光度A浓度相对误差浓度相对误差C/C100950.022 10.2400.399 1.36900.0465.336.80.4341.3480

37、0.0972.8300.5231.38700.1552.0200.6991.55600.2221.63101.0002.17500.3011.44第88页/共179页89浓度相对误差与透光率的关系浓度相对误差与透光率的关系第89页/共179页90 透光率测量误差透光率测量误差 小结小结1.测量最适宜范围测量最适宜范围 （浓度相对误差较小）（浓度相对误差较小）透光率：透光率：6520 吸光度：吸光度：0.20.72.浓度相对误差最小时浓度相对误差最小时 透光率：透光率：36.8%吸光度：吸光度：0.434第90页/共179页91 测量条件的选择测量条件的选择测定波长的选择测定波长的选择溶液吸光度

38、的范围溶液吸光度的范围第91页/共179页92 测定波长的选择原则测定波长的选择原则：“吸收最大，吸收最大，干扰最小干扰最小”。测定波长一般选择在被测组分最大测定波长一般选择在被测组分最大吸收波长处，因为吸光度越大，测吸收波长处，因为吸光度越大，测定的灵敏度越高，准确度也容易提定的灵敏度越高，准确度也容易提高。高。如果被测组分有几个最大吸收波长如果被测组分有几个最大吸收波长时，可选择不易出现干扰吸收、吸时，可选择不易出现干扰吸收、吸光度较大而且峰顶比较平坦的最大光度较大而且峰顶比较平坦的最大吸收波长。吸收波长。第92页/共179页93 溶液吸光度的范围溶液吸光度的范围：控制在控制在0.20.7

39、之内。之内。通过调节溶液的浓度和吸收池通过调节溶液的浓度和吸收池的厚度来解决。的厚度来解决。第93页/共179页94 测量条件的选择测量条件的选择 小结小结1.测定波长选择在被测组分最大吸测定波长选择在被测组分最大吸收波长处收波长处2.测量值吸光度测量值吸光度A在在0.20.7范围范围内内第94页/共179页95 第3节显色反应及显色条件的选择显色反应的基本要求显色反应的基本要求显色反应类型显色反应类型显色反应条件的选择显色反应条件的选择干扰的消除干扰的消除第95页/共179页96 在紫外可见光区，除某些物质对可在紫外可见光区，除某些物质对可见光有吸收外，很多物质本身无吸见光有吸收外，很多物质

40、本身无吸收或只有弱吸收，因此需在一定条收或只有弱吸收，因此需在一定条件下加入显色剂，经过显色反应将件下加入显色剂，经过显色反应将被测组分转变为有色化合物后再行被测组分转变为有色化合物后再行测定。测定。第96页/共179页97 显色反应显色反应：选用适当的试剂与不吸：选用适当的试剂与不吸收紫外可见光的被测物质定量反应收紫外可见光的被测物质定量反应生成对紫外可见光有较大吸收的物生成对紫外可见光有较大吸收的物质的反应质的反应。显色剂显色剂：与不吸收紫外可见光的被：与不吸收紫外可见光的被测物质定量反应生成对紫外可见光测物质定量反应生成对紫外可见光有较大吸收的物质的试剂。有较大吸收的物质的试剂。第97页

41、/共179页98 显色反应类型显色反应类型 （1）配位反应）配位反应（2）氧化还原反应）氧化还原反应（3）缩合反应）缩合反应第98页/共179页99 显色反应的基本要求显色反应的基本要求 1.被测组分和所生成的有色物质之间必被测组分和所生成的有色物质之间必须有稳定的须有稳定的定量定量关系。关系。2.生成的有色物质必须有足够的生成的有色物质必须有足够的稳定性稳定性。3.生成的有色物质与显色剂的最大吸收生成的有色物质与显色剂的最大吸收波长之差要波长之差要60nm。4.生成的有色物质的生成的有色物质的需达到需达到1031055.显色反应必须有较好的显色反应必须有较好的选择性选择性。第99页/共179

42、页100显色反应条件的选择显色反应条件的选择 显色剂的用量显色剂的用量溶液的酸度溶液的酸度显色时间显色时间温度温度溶剂溶剂第100页/共179页101显色剂的用量显色剂的用量结论：显色剂用量可通过实验确定，作吸光度随显色剂浓度变化曲线，选择恒定吸结论：显色剂用量可通过实验确定，作吸光度随显色剂浓度变化曲线，选择恒定吸光度值时的显色剂用量。光度值时的显色剂用量。第101页/共179页102 溶液酸度溶液酸度 很多显色剂是有机弱酸或弱碱，溶很多显色剂是有机弱酸或弱碱，溶液的酸度会直接影响显色剂存在的液的酸度会直接影响显色剂存在的形式和有色化合物的浓度变化，以形式和有色化合物的浓度变化，以致改变溶液

43、的颜色。致改变溶液的颜色。其它如氧化还原反应、缩合反应等，其它如氧化还原反应、缩合反应等，溶液的酸碱性也有重要的影响，需溶液的酸碱性也有重要的影响，需用缓冲溶液保持溶液在一定用缓冲溶液保持溶液在一定pH值值下进行显色反应。下进行显色反应。第102页/共179页103 显色时间显色时间显色反应的反应速度不同，完成显色反应的反应速度不同，完成反应所需要的时间有差异。反应所需要的时间有差异。显色产物在放置过程中发生变化。有显色产物在放置过程中发生变化。有的颜色保持长时间不变，有的颜色会的颜色保持长时间不变，有的颜色会逐渐减退或加深，有的需一定时间才逐渐减退或加深，有的需一定时间才能显色。能显色。因此

44、，必须在一定条件下通过实验，因此，必须在一定条件下通过实验，作出吸收度时间关系曲线，才能确作出吸收度时间关系曲线，才能确定适宜的显色时间。定适宜的显色时间。第103页/共179页104 温度温度显色反应是通过化学反应来进行显色反应是通过化学反应来进行的，所以显色反应的结果与温度的，所以显色反应的结果与温度也有很大关系。也有很大关系。如：原花青素与盐酸亚铁铵在硫如：原花青素与盐酸亚铁铵在硫酸酸/丙酮溶剂中的显色反应在室温丙酮溶剂中的显色反应在室温和煮沸状态下就有很大不同。室和煮沸状态下就有很大不同。室温：显色产物吸收度极低；煮沸：温：显色产物吸收度极低；煮沸：显色产物吸收度明显增大。显色产物吸收

45、度明显增大。第104页/共179页105 溶剂溶剂溶剂的性质直接影响被测组分对光的溶剂的性质直接影响被测组分对光的吸收。吸收。相同的物质溶解于不同的溶剂中，有相同的物质溶解于不同的溶剂中，有时会出现不同的颜色。如：苦味酸的时会出现不同的颜色。如：苦味酸的水溶液呈黄色，而氯仿液呈无色。水溶液呈黄色，而氯仿液呈无色。显色反应产物的稳定性与溶剂有关。显色反应产物的稳定性与溶剂有关。如红色的硫氰酸铁配合物在丁醇中比如红色的硫氰酸铁配合物在丁醇中比在水溶液中稳定。在水溶液中稳定。第105页/共179页106 结结 论论：显色反应的条件经过实验确定显色反应的条件经过实验确定。第106页/共179页107干

46、扰的消除干扰的消除 干扰物质对显色反应和测定的影响：干扰物质对显色反应和测定的影响：1.干扰物质本身有色或无色，与显色剂干扰物质本身有色或无色，与显色剂形成有色化合物，在测定条件下有吸形成有色化合物，在测定条件下有吸收。收。2.干扰物质水解，析出沉淀使溶液混浊，干扰物质水解，析出沉淀使溶液混浊，影响吸光度的测定。影响吸光度的测定。3.与被测组分或显色剂形成更稳定的配与被测组分或显色剂形成更稳定的配合物，使显色反应不能进行完全。合物，使显色反应不能进行完全。第107页/共179页108消除干扰的方法消除干扰的方法控制酸度控制酸度选择适当的掩蔽剂选择适当的掩蔽剂生成惰性配合物生成惰性配合物选择适当

47、的测定波长选择适当的测定波长选择适宜的空白溶液选择适宜的空白溶液预分离预分离第108页/共179页109选择适宜的空白溶液选择适宜的空白溶液空白溶液（参比溶液）的作用：空白溶液（参比溶液）的作用：1.校正仪器的透光率校正仪器的透光率100或吸光或吸光度度A为零为零2.用于消除来自于溶剂、试剂、用于消除来自于溶剂、试剂、器皿及试样的干扰吸收。器皿及试样的干扰吸收。第109页/共179页110常见的空白溶液常见的空白溶液 溶剂空白溶剂空白试剂空白试剂空白试样空白试样空白不显色空白不显色空白平行操作空白平行操作空白第110页/共179页111第第4节节 紫外紫外-可见分光光度计可见分光光度计一、仪器

48、组成一、仪器组成二、主要部件二、主要部件三、分光光度计的光学性能与类型三、分光光度计的光学性能与类型四、分光光度计的校正四、分光光度计的校正第111页/共179页112一、仪器组成一、仪器组成仪器的组成 第112页/共179页113工作程序工作程序 复合光源经过单色器后，被分成单复合光源经过单色器后，被分成单色光（如色光（如254nm、366nm、378nm等波等波长的光），经过装有样品溶液的吸收池，长的光），经过装有样品溶液的吸收池，样品中的吸光质点会吸收掉一部分光，样品中的吸光质点会吸收掉一部分光，而将剩余的光透射到检测器（光电管）而将剩余的光透射到检测器（光电管）上，从而测定出样品的吸收

49、度，样品的上，从而测定出样品的吸收度，样品的吸收度与样品的浓度在一定范围内成正吸收度与样品的浓度在一定范围内成正比。比。第113页/共179页114 二、主要部件二、主要部件 1.光源光源 2.单色器单色器 3.吸收池吸收池 4.检测器检测器 5.讯号处理与显示器讯号处理与显示器第114页/共179页115 1.光源光源紫外光区紫外光区:氢灯或氢灯或氘灯氘灯 150400nm可见光区可见光区：钨灯钨灯或卤钨灯或卤钨灯 350800nm要求要求：符合所需波长范围，具有足够的发符合所需波长范围，具有足够的发射强度和稳定性，具有连续光谱。射强度和稳定性，具有连续光谱。第115页/共179页116 2

50、.单色器单色器 作用：将来自光源的连续光谱按波长顺序色散，并从中分离出一定宽度的谱带作用：将来自光源的连续光谱按波长顺序色散，并从中分离出一定宽度的谱带 进光狭缝进光狭缝 准直镜准直镜 棱镜（早期仪器）棱镜（早期仪器）单色器的组成单色器的组成 色散元件色散元件 光栅光栅（目前仪器）（目前仪器）聚焦透镜聚焦透镜 出光狭缝出光狭缝第116页/共179页117 第117页/共179页118 3.吸收池吸收池光学光学玻璃玻璃吸收池：吸收池：可见可见光区光区熔融熔融石英石英吸收池：吸收池：紫外紫外可见可见光区光区吸收池厚度（吸收池厚度（L）规格：）规格：0.5、1、2、3cm定量分析前吸收池需作配对：定