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1、紫外可见分光光度法第1页，共130页，编辑于2022年，星期二UV-Vis是基于被测物质的是基于被测物质的分子分子对对光（光（200800nm）具有选择吸收的特性具有选择吸收的特性而建立的分析方法。而建立的分析方法。射射线线x射射线线紫紫外外光光红红外外光光微微波波无无线线电电波波10-2nm10nm102nm104nm0.1cm10cm103cm105cm可可见见光光第2页，共130页，编辑于2022年，星期二UV-Vis方方法法是是分分子子光光谱谱方方法法，它它利利用用分分子子对对外外来来辐辐射射的吸收特性。的吸收特性。UV-Vis涉涉及及分分子子外外层层电电子子的的能能级级跃跃迁迁；光光
2、谱谱区区在在160780nm.UV-Vis主主要要用用于于物物质质的的定定量量分分析析，但但紫紫外外光光谱谱(UV)为为四四大大波波谱谱之之一一，是是鉴鉴定定许许多多化化合合物物，尤尤其其是是有机化合物的重要定性工具之一。有机化合物的重要定性工具之一。第3页，共130页，编辑于2022年，星期二/nm颜色颜色互补光互补光400-450紫黄绿450-480蓝蓝黄黄480-490绿蓝绿蓝橙橙490-500蓝绿蓝绿红红500-560绿绿红紫红紫560-580黄绿黄绿紫紫580-610黄黄蓝蓝610-650橙橙绿蓝绿蓝650-760红红蓝绿蓝绿可见光可见光第4页，共130页，编辑于2022年，星期二单
3、色光、复合光、光的互补单色光、复合光、光的互补单色光单色光单色光单色光复合光复合光复合光复合光光的互补光的互补光的互补光的互补单一波长的光单一波长的光单一波长的光单一波长的光由不同波长的光组合而成的光由不同波长的光组合而成的光由不同波长的光组合而成的光由不同波长的光组合而成的光若两种不同颜色的单色光按一定的强度比例混合得若两种不同颜色的单色光按一定的强度比例混合得若两种不同颜色的单色光按一定的强度比例混合得若两种不同颜色的单色光按一定的强度比例混合得到白光，那么就称这两种单色光为互补色光，这种到白光，那么就称这两种单色光为互补色光，这种到白光，那么就称这两种单色光为互补色光，这种到白光，那么就
4、称这两种单色光为互补色光，这种现象称为光的互补。现象称为光的互补。现象称为光的互补。现象称为光的互补。蓝蓝黄黄紫红紫红绿绿紫紫黄绿黄绿绿蓝绿蓝橙橙红红蓝绿蓝绿第5页，共130页，编辑于2022年，星期二物质对光的吸收物质对光的吸收物质的颜色与光的关系物质的颜色与光的关系完全吸收完全吸收完全透过完全透过吸收黄色光吸收黄色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复合光复合光第6页，共130页，编辑于2022年，星期二1.过过程程：运运动动的的分分子子外外层层电电子子-吸吸收收外外来来辐辐射射-产产生电子能级跃迁生电子能级跃迁-分子吸收光谱。分子吸收光谱。2.能级组成：能级组成：3-1
5、基本原理基本原理一、分子吸收光谱的产生一、分子吸收光谱的产生物质分子物质分子内部内部三种运动形式：三种运动形式：（1 1）电子相对于原子核的运动；）电子相对于原子核的运动；（2 2）原子核在其平衡位置附近的相对振动；）原子核在其平衡位置附近的相对振动；（3 3）分子本身绕其重心的转动。）分子本身绕其重心的转动。三种能级都是量子化的，且各自具有相应的能量。三种能级都是量子化的，且各自具有相应的能量。第7页，共130页，编辑于2022年，星期二分子的能量变化分子的能量变化 E为各种形式能量变化的总和：为各种形式能量变化的总和：其中其中 Ee最大：最大：1-20eV;（紫外（紫外-可见）可见）Ev次
6、之：次之：0.05-1eV;（红外）（红外）Er最小：最小：0.05eV。（远红外）。（远红外）可见，电子能级间隔比振动能级和转动能级间隔大可见，电子能级间隔比振动能级和转动能级间隔大12个个数量级，在发生电子能级跃迁时，伴有振数量级，在发生电子能级跃迁时，伴有振-转能级的跃迁，转能级的跃迁，形成所谓的形成所谓的带状光谱带状光谱。EeEvEr第8页，共130页，编辑于2022年，星期二3.吸收光谱吸收光谱纯纯纯纯 电子能态电子能态电子能态电子能态 间跃迁间跃迁间跃迁间跃迁S2S1S0S3h E2E0E1E3S2S1S0h A h h h 分子内电子跃迁分子内电子跃迁带状光谱带状光谱锐线光谱锐线
7、光谱锐线光谱锐线光谱 A第9页，共130页，编辑于2022年，星期二不不同同物物质质结结构构不不同同或或者者说说其其分分子子能能级级的的能能量量(各各种种能能级级能能量量总总和和)或或能能量量间间隔隔各各异异，因因此此不不同同物物质质将将选选择择性性地地吸吸收收不不同同波波长长或或能能量量的的外外来来辐辐射射，这这是是UV-Vis定定性性分分析析的的基基础。础。第10页，共130页，编辑于2022年，星期二物质对光的选择吸收物质对光的选择吸收物质的电子结构不同，所能吸收光的波长也不同，物质的电子结构不同，所能吸收光的波长也不同，这就构成了物质对光的选择吸收基础。这就构成了物质对光的选择吸收基础
8、。例：例：A物质物质B物质物质同理，得：同理，得：1eV=1.6 10-19J.第11页，共130页，编辑于2022年，星期二测量某物质对不同波长单色光的吸测量某物质对不同波长单色光的吸测量某物质对不同波长单色光的吸测量某物质对不同波长单色光的吸收程度，以波长（收程度，以波长（收程度，以波长（收程度，以波长（）为横坐标，吸为横坐标，吸为横坐标，吸为横坐标，吸光度（光度（光度（光度（A A A A）为纵坐标，绘制吸光度随）为纵坐标，绘制吸光度随）为纵坐标，绘制吸光度随）为纵坐标，绘制吸光度随波长的变化可得一曲线，此曲线即波长的变化可得一曲线，此曲线即波长的变化可得一曲线，此曲线即波长的变化可得一
9、曲线，此曲线即为吸收光谱。为吸收光谱。为吸收光谱。为吸收光谱。(a)(b)(c)(d)220240260280nmA0000(a)(a)联苯（己烷溶剂）；联苯（己烷溶剂）；联苯（己烷溶剂）；联苯（己烷溶剂）；一些典型的紫外光谱一些典型的紫外光谱一些典型的紫外光谱一些典型的紫外光谱(b)(b)苯（己烷溶剂）；苯（己烷溶剂）；苯（己烷溶剂）；苯（己烷溶剂）；(c)(c)苯蒸汽；苯蒸汽；苯蒸汽；苯蒸汽；(d)Na(d)Na蒸汽。蒸汽。蒸汽。蒸汽。吸收光谱的获得吸收光谱的获得电子电子电子电子-振动振动振动振动-转动光谱转动光谱转动光谱转动光谱第12页，共130页，编辑于2022年，星期二-胡罗卜素胡罗
10、卜素咖啡因咖啡因阿斯匹林阿斯匹林丙酮丙酮几几种种有有机机化化合合物物的的分分子子吸吸收收光光谱图。谱图。据吸收曲线的特性据吸收曲线的特性(峰峰强度、位置及数目等强度、位置及数目等)研究分子结构。研究分子结构。分子吸收光谱上可分子吸收光谱上可以看到哪些特征呢以看到哪些特征呢？第13页，共130页，编辑于2022年，星期二吸收谷：吸收曲线上的吸收谷：吸收曲线上的谷称为吸收谷，所对应的波谷称为吸收谷，所对应的波长称为最小吸收波长（长称为最小吸收波长（minmin）。）。末端吸收：在吸收曲线的末端吸收：在吸收曲线的200nm波长附近波长附近 吸收峰：吸收曲线上的峰称为吸收峰，所对应的波吸收峰：吸收曲线
11、上的峰称为吸收峰，所对应的波长称为最大吸收波长（长称为最大吸收波长（max）。）。肩峰：吸收峰上的曲折肩峰：吸收峰上的曲折处称为肩峰处称为肩峰(shoulderpeak)，通常用，通常用sh表示。表示。第14页，共130页，编辑于2022年，星期二吸收曲线的讨论：吸收曲线的讨论：同一种物质对不同波长光的吸光度不同。同一种物质对不同波长光的吸光度不同。不同浓度的同一种物质，其吸收曲线形状相似不同浓度的同一种物质，其吸收曲线形状相似max不变。而对于不同物质，它们的吸收曲线形状和不变。而对于不同物质，它们的吸收曲线形状和max则不同。则不同。吸收曲线可以提供物质的结构信息，并作为物质定性分析吸收曲
12、线可以提供物质的结构信息，并作为物质定性分析的依据之一。的依据之一。ABA 第15页，共130页，编辑于2022年，星期二讨论：讨论：不同浓度的同一种物质，在某一定波长下吸光度不同浓度的同一种物质，在某一定波长下吸光度A 有差异，在有差异，在max处吸光度处吸光度A 的差异最大。此特性可作的差异最大。此特性可作作为物质定量分析的依据。作为物质定量分析的依据。在在max处吸光度随浓度变化的幅度最大，所以测定最处吸光度随浓度变化的幅度最大，所以测定最灵敏。吸收曲线是定量分析中选择入射光波长的重要依据。灵敏。吸收曲线是定量分析中选择入射光波长的重要依据。A C增增大大第16页，共130页，编辑于20
13、22年，星期二有机分子能级跃迁有机分子能级跃迁跃迁类型跃迁类型有机分子包括有机分子包括:成键轨道成键轨道、；反键轨道反键轨道*、*非键轨道非键轨道nCHHOoooo=o=n二、分子吸收光谱跃迁类型二、分子吸收光谱跃迁类型第17页，共130页，编辑于2022年，星期二分子基态的电子组态分子基态的电子组态1 1、用原子轨道线性组合法、用原子轨道线性组合法产生出各个分子轨道；产生出各个分子轨道；2、把电子加到每个分子轨道、把电子加到每个分子轨道中去，在每个分子轨道中最多中去，在每个分子轨道中最多加进两个电子（加进两个电子（Pauli原理），原理），由此产生分子的电子组态由此产生分子的电子组态；3、把
14、电子对加到最低能量轨道中去（建造原理），从而、把电子对加到最低能量轨道中去（建造原理），从而产生最低能量的电子组态（基态电子组态）产生最低能量的电子组态（基态电子组态）第18页，共130页，编辑于2022年，星期二例：甲醛的分子轨道例：甲醛的分子轨道例：甲醛的分子轨道例：甲醛的分子轨道电子基态电子基态C=OHH：A原子轨原子轨道道 B原子轨原子轨道道*A原子轨原子轨道道 B原子轨原子轨道道*第19页，共130页，编辑于2022年，星期二电子跃迁与电子激发态电子跃迁与电子激发态甲醛的电子基态甲醛的电子基态 S2S1S0T2T1电子跃迁类型电子跃迁类型最低激发态和基态的最低激发态和基态的电子组态电
15、子组态最低激发态和基态的最低激发态和基态的电子态电子态电子多重态电子多重态第20页，共130页，编辑于2022年，星期二各轨道能级高低顺序：各轨道能级高低顺序：n*；可能的跃迁类型：可能的跃迁类型：-*；-*；-*；n-*；-*；n-*第21页，共130页，编辑于2022年，星期二-*:C-H共共价价键键,如如CH4(125nm)C-C键键,如如C2H6(135nm)处处于于真真空空紫外区。紫外区。-*和和-*:尽尽管管所所需需能能量量比比上上述述-*跃跃迁迁能能量量小小,但但波波长长仍仍处处于于真真空紫外区；空紫外区；n-*:含含有有孤孤对对电电子子的的分分子子,如如H2O(167nm),C
16、H3OH(184nm),CH3Cl(173nm),CH3I(258nm),(CH3)2S(229nm),(CH3)2O(184nm),CH3NH2(215nm),(CH3)3N(227nm),可可见见,大大多多数数波波长长仍仍小小于于200nm，处于远紫外区。，处于远紫外区。以以上上四四种种跃跃迁迁都都与与 成成键键和和反反键键轨轨道道有有关关(-*，-*，-*和和n-*),跃跃迁迁能能量量较较高高，这这些些跃跃迁迁所所产产生生的的吸吸收收谱谱多多位位于于真真空空紫紫外外区区，因而在此不加讨论。因而在此不加讨论。只只有有-*和和n-*两两种种跃跃迁迁的的能能量量小小，相相应应波波长长出出现现在
17、在近近紫紫外外区区甚甚至至可见光区，且对光的吸收强烈，是我们研究的重点。可见光区，且对光的吸收强烈，是我们研究的重点。第22页，共130页，编辑于2022年，星期二无机物分子能级跃迁无机物分子能级跃迁（了解）（了解）一些无机物也产生紫外一些无机物也产生紫外-可见吸收光谱，其跃迁类型可见吸收光谱，其跃迁类型包括包括p-d 跃迁或称电荷转移跃迁以及跃迁或称电荷转移跃迁以及d-d,f-f 跃迁或称跃迁或称配场跃迁。配场跃迁。1.电荷转移跃迁电荷转移跃迁一一些些同同时时具具有有电电子子予予体体(配配位位体体)和和受受体体(金金属属离离子子)的的无无机机分分子，在吸收外来辐射时，电子从予体跃迁至受体所产
18、生的光谱。子，在吸收外来辐射时，电子从予体跃迁至受体所产生的光谱。max 较大较大(104以上以上)，可用于定量分析。，可用于定量分析。第23页，共130页，编辑于2022年，星期二2.配场跃迁配场跃迁过过渡渡元元素素的的d 或或f 轨轨道道为为简简并并轨轨道道，当当与与配配位位体体配配合合时时，轨轨道道简简并并解解除除，d 或或f 轨轨道道发发生生能能级级分分裂裂，如如果果轨轨道道未未充充满满，则则低低能能量量轨轨道道上上的的电电子子吸吸收收外外来来能能量量时时，将将会会跃迁到高能量的跃迁到高能量的d 或或f 轨道，从而产生吸收光谱。轨道，从而产生吸收光谱。吸吸收收系系数数 max 较较小小
19、(102)，很很少少用用于于定定量量分分析析；多多用用于于研究配合物结构及其键合理论。研究配合物结构及其键合理论。第24页，共130页，编辑于2022年，星期二无配场无配场八面体场八面体场四面体场四面体场平面四面形场平面四面形场 d d 轨轨道道电电子子云云分分布布及及在在配配场场下下的分裂示意图的分裂示意图第25页，共130页，编辑于2022年，星期二小结小结n饱和有机化合物无饱和有机化合物无UV-Vis；n电子跃迁类型与分子结构及存在基团有密切关系电子跃迁类型与分子结构及存在基团有密切关系分子结构分子结构电子跃迁类型电子跃迁类型max和电子跃迁类型和电子跃迁类型基团（结构鉴定）基团（结构鉴
20、定）根据根据第26页，共130页，编辑于2022年，星期二生色团生色团（Chromogenesisgroup）：）：分分子子中中含含有有非非键键或或 键键的的电电子子体体系系，能能吸吸收收外外来来辐辐射射时时并并引引起起n-*和和-*跃迁，可产生此类跃迁或吸收的结构单元，称为生色团。跃迁，可产生此类跃迁或吸收的结构单元，称为生色团。助色团助色团（Auxochromousgroup）：含含有有孤孤对对电电子子，可可使使生生色色团团吸吸收收峰峰向向长长波波方方向向移移动动并并提提高高吸吸收收强强度的一些官能团，称之为助色团。度的一些官能团，称之为助色团。红移红移或或蓝移蓝移（Redshiftorb
21、lueshift）：）：在在分分子子中中引引入入的的一一些些基基团团或或受受到到其其它它外外界界因因素素影影响响，吸吸收峰向长波方向（收峰向长波方向（红移红移）或短波方向移动（）或短波方向移动（蓝移蓝移）的现象。）的现象。那么促使分子发生红移或蓝移的因素有哪些呢那么促使分子发生红移或蓝移的因素有哪些呢？三、常用术语三、常用术语第27页，共130页，编辑于2022年，星期二四、吸收带四、吸收带（一）吸收带（一）吸收带 1R带：由含带：由含杂原子杂原子的不饱和基团的的不饱和基团的n*跃迁产生跃迁产生nCO；CN；NNnE小，小，max250400nm，max200nm，max104n共轭体系增长，
22、共轭体系增长，max红移，红移，max增大增大 *RKE,Bn E第28页，共130页，编辑于2022年，星期二3B带：由带：由*跃迁产生跃迁产生n芳香族芳香族化合物的主要特征吸收带化合物的主要特征吸收带nmax=256nm，宽带，具有精细结构；，宽带，具有精细结构；nmax=2004E带带：由由苯苯环环环环形形共共轭轭系系统统的的*跃迁产生跃迁产生n芳香族化合物的特征吸收带芳香族化合物的特征吸收带nE1180nmmax104（常观察（常观察不到）不到）nE2200nmmax=7000强吸收强吸收n苯苯环环有有发发色色团团取取代代且且与与苯苯环环共共轭轭时时，E2带与带与K带合并一起红移（长移
23、）带合并一起红移（长移）第29页，共130页，编辑于2022年，星期二为什么同一种吸收带（不同化合物中为什么同一种吸收带（不同化合物中的）形状、位置、强度不同呢的）形状、位置、强度不同呢？第30页，共130页，编辑于2022年，星期二（二）影响吸收带的主要因素（二）影响吸收带的主要因素影响吸收带形状（位置）的因素有：影响吸收带形状（位置）的因素有：被测化合物的结构被测化合物的结构 测定的状态测定的状态 测定的温度测定的温度 溶剂的极性溶剂的极性。影响吸收带强度的因素有：影响吸收带强度的因素有：能级差能级差因素：能级差小，跃迁几率大；因素：能级差小，跃迁几率大；空间位置空间位置因素：处在相同的空
24、间区域跃迁几率大。因素：处在相同的空间区域跃迁几率大。第31页，共130页，编辑于2022年，星期二 内因：内因：1.1.共轭效应的影响共轭效应的影响(1)电子共轭体系增大，电子共轭体系增大，max红移，红移，max增大增大165nm 217nm 第32页，共130页，编辑于2022年，星期二（3）位阻效应位阻效应 顺反异构造成的立体障碍顺反异构造成的立体障碍顺式二苯乙烯顺式二苯乙烯max 208nm反式二苯乙烯反式二苯乙烯max295.5nm（2 2）超共轭效应）超共轭效应 两个发色团产生共轭，可使吸收带长移。若立体障碍妨碍两个发色团产生共轭，可使吸收带长移。若立体障碍妨碍他们处于同一平面上
25、，就会影响共轭效应。他们处于同一平面上，就会影响共轭效应。烷基（烷基（-R）与共轭体系相连时，）与共轭体系相连时，max红红移，移，空间阻碍使共轭体系破坏，空间阻碍使共轭体系破坏，max蓝蓝移，移，max减小。减小。-重叠重叠第33页，共130页，编辑于2022年，星期二第34页，共130页，编辑于2022年，星期二（4 4）跨环效应）跨环效应 有些有些，不饱和酮中，虽然双键与酮基不产生不饱和酮中，虽然双键与酮基不产生共轭，但由于适当的立体排列，使羰基氧的孤对共轭，但由于适当的立体排列，使羰基氧的孤对电子和双键的电子和双键的电子发生作用，以致相当于电子发生作用，以致相当于n *的的R带带红红移
26、，吸收增强。移，吸收增强。max=284nm当当C=O的的轨道与一个杂原子的轨道与一个杂原子的P轨道有效交盖时，轨道有效交盖时，也会出现跨环效应。也会出现跨环效应。max=238nm 第35页，共130页，编辑于2022年，星期二2.2.取代基的影响取代基的影响 在光的作用下，有机化合物都有发生极化的趋向，即能转变为激发态。当在光的作用下，有机化合物都有发生极化的趋向，即能转变为激发态。当共轭双键的两端有容易使电子流动的基团共轭双键的两端有容易使电子流动的基团(给电子基或吸电子基给电子基或吸电子基)时，极化现象显时，极化现象显著增加。著增加。（1）给电子基：）给电子基：带有未共用电子对的原子的
27、基团，如带有未共用电子对的原子的基团，如-NH2,-OH等。未共用电子等。未共用电子对的流动性很大，能够形成对的流动性很大，能够形成p-共轭，降低能量，共轭，降低能量，max红移。红移。给电子基的给电子基的给电子能力顺序给电子能力顺序为：为：-N(C2H5)2-N(CH3)2-NH2-OH-OCH3-NHCOCH3-OCOCH3-CH2CH2COOH-H（2）吸电子基：）吸电子基：易吸引电子而使电子容易流动的基团，如：易吸引电子而使电子容易流动的基团，如：-NO2,-CO,-CNH等。共轭体系中引入吸电子基团，也产生等。共轭体系中引入吸电子基团，也产生 电子的永久性转移，电子的永久性转移，ma
28、x红移。红移。电子流电子流动性增加，吸收强度增加。动性增加，吸收强度增加。吸电子基的作用吸电子基的作用强度顺序强度顺序是：是：-N+(CH3)3-NO2-SO3H-COH-COO-COOH-COOCH3-Cl-Br-I（3）给电子基与吸电子基同时存在：）给电子基与吸电子基同时存在：产生分子内电荷转移吸收，产生分子内电荷转移吸收，max红移，红移，max增加。增加。第36页，共130页，编辑于2022年，星期二表3-5第37页，共130页，编辑于2022年，星期二外因外因3.溶剂效应溶剂效应溶剂极性的影响溶剂极性的影响：极性增大：极性增大：n*跃迁产生的吸收峰跃迁产生的吸收峰短短移移 *跃迁产生
29、的吸收峰跃迁产生的吸收峰长长移移例：溶剂极性对异丙叉丙酮的两种跃迁的影响例：溶剂极性对异丙叉丙酮的两种跃迁的影响 跃迁类型跃迁类型正己烷正己烷氯仿氯仿甲醇甲醇水水迁移迁移 *230nm238nm237nm243nm长长移移 n *329nm315nm309nm305nm短短移移第38页，共130页，编辑于2022年，星期二非极性溶剂中极性溶剂中非极性溶剂中极性溶剂中n*溶剂极性对两种跃迁的影响溶剂极性对两种跃迁的影响E非非E极极E非非E极极n *跃迁跃迁 *跃迁跃迁第39页，共130页，编辑于2022年，星期二例如苯胺在酸性环境形成阳离子例如苯胺在酸性环境形成阳离子,n电子消失，氨基的助电子消
30、失，氨基的助色作用消失；苯酚在碱性环境形成阴离子色作用消失；苯酚在碱性环境形成阴离子,呈现呈现n电子。电子。4、体系、体系pH的影响的影响氢键的影响氢键的影响max 210.5nm，270nm max 236nm，287nmmax 6200 1450 max 9400 2600max 230nm，280nm max 203nm，254nmmax 8600 1470 max 7500 160 第40页，共130页，编辑于2022年，星期二3-2Lambert-Beer定律定律I0=Ia+It+I r+Is因此，在样品测量时必须同时采用因此，在样品测量时必须同时采用参比池参比池扣除这些影响扣除这些
31、影响！一、几个术语一、几个术语I0IrIt第41页，共130页，编辑于2022年，星期二TransmittanceTAbsorbanceA第42页，共130页，编辑于2022年，星期二0.575光源光源光源光源单色器单色器单色器单色器吸收池吸收池吸收池吸收池检测器检测器检测器检测器显示显示显示显示I0It参比参比参比参比样品样品样品样品未考虑吸收池和溶剂对光子的作用未考虑吸收池和溶剂对光子的作用注意注意注意注意比较比较比较比较吸光度的测量方式吸光度的测量方式相对测量法相对测量法第43页，共130页，编辑于2022年，星期二二、二、Lambert-Beer 定律定律1.朗伯定律朗伯定律A=K1
32、b2.比耳定律比耳定律A=K2 c3.朗伯朗伯-比耳定律比耳定律如果同时考虑溶液的浓度和液层的厚度都变化，都如果同时考虑溶液的浓度和液层的厚度都变化，都影响物质对光的吸收，则上述两个定律可合并为影响物质对光的吸收，则上述两个定律可合并为此式为光吸收定律的数学表达式。此式为光吸收定律的数学表达式。第44页，共130页，编辑于2022年，星期二推导推导 si是第是第i种吸光分子对指定频率光子的吸收截面；种吸光分子对指定频率光子的吸收截面；dni是第是第i种种吸光分子的数目；吸光分子的数目；m是能吸光的分子的种类数。是能吸光的分子的种类数。ni是总的吸光数目；是总的吸光数目；V代表体积；代表体积；N
33、A是阿佛加得罗常数；是阿佛加得罗常数；ai是第是第i种吸光物质的吸收系数；种吸光物质的吸收系数；b是液层厚度（即光程长度）；是液层厚度（即光程长度）；ci是浓度。是浓度。第45页，共130页，编辑于2022年，星期二讨论：讨论：1Lamber-Beer定律的适用条件（前提）定律的适用条件（前提）n入射光为单色光入射光为单色光n溶液是稀溶液溶液是稀溶液2该定律适用于固体、液体和气体样品（均匀该定律适用于固体、液体和气体样品（均匀介质）介质）3在同一波长下，各组分吸光度具有加和性在同一波长下，各组分吸光度具有加和性n应用：多组分测定应用：多组分测定第46页，共130页，编辑于2022年，星期二吸光
34、系数吸光系数Absorptivityb b b b 吸光液层的厚度，光程，吸光液层的厚度，光程，吸光液层的厚度，光程，吸光液层的厚度，光程，cmcmc 吸光物质的浓度吸光物质的浓度,g/L,mol/LK K 比例常数比例常数比例常数比例常数入射光波长入射光波长入射光波长入射光波长物质的性质物质的性质物质的性质物质的性质温度温度温度温度取值与浓度的单位相关取值与浓度的单位相关取值与浓度的单位相关取值与浓度的单位相关c c：mol/Lmol/LK 摩尔吸光系数，摩尔吸光系数，摩尔吸光系数，摩尔吸光系数，L L mol mol 11 cm cm-1-1c c：g/Lg/LKa吸光系数，吸光系数，吸光
35、系数，吸光系数，L L g g 11 cm cm-1-1c c：g/100 mLg/100 mLK比比比比吸光系数吸光系数吸光系数吸光系数相互关系相互关系第47页，共130页，编辑于2022年，星期二例：氯霉素吸光系数的测定例：氯霉素吸光系数的测定 称取该物质的纯品配制成称取该物质的纯品配制成100ml含含2.00mg的的水溶液，以蒸馏水为空白，在水溶液，以蒸馏水为空白，在1cm厚的吸收池中厚的吸收池中于于278nm处，测得百分透光率为处，测得百分透光率为24.3。（已知（已知M323.15）注意：注意：1.吸光系数的测定不能在高浓度的溶液中进行。吸光系数的测定不能在高浓度的溶液中进行。2.必
36、须应用物质的标准品（物质的纯品）进行测定。必须应用物质的标准品（物质的纯品）进行测定。3.吸光系数是物质的特性常数，与溶液的浓度无关。吸光系数是物质的特性常数，与溶液的浓度无关。则则第48页，共130页，编辑于2022年，星期二 讨论：讨论：1）K=f（组分性质，温度，溶剂，（组分性质，温度，溶剂，）当组分性质、温度和溶剂一定，当组分性质、温度和溶剂一定，K=f（）2）不同物质在同一波长下）不同物质在同一波长下K可能不同（选择性可能不同（选择性吸收）吸收）同一物质在不同波长下同一物质在不同波长下K一定不同一定不同3）K，物质对光吸收能力，物质对光吸收能力,定量测定方法定量测定方法灵敏度灵敏度定
37、性、定量依据定性、定量依据第49页，共130页，编辑于2022年，星期二吸收定律与吸收光谱的关系吸收定律与吸收光谱的关系AC吸吸吸吸光光光光定定定定律律律律A或或 吸吸吸吸收收收收光光光光谱谱谱谱A C max三三三三维维维维谱谱谱谱图图图图第50页，共130页，编辑于2022年，星期二吸光的加合性吸光的加合性多组分体系中，如果各组分之间无相互作用，其多组分体系中，如果各组分之间无相互作用，其吸光度具有加合性，即吸光度具有加合性，即对吸收定律偏离对吸收定律偏离对吸收定律偏离对吸收定律偏离A A A AC C C C主要原因主要原因非单色光非单色光非单色光非单色光光学因素光学因素 吸光质点的相互
38、作用吸光质点的相互作用吸光质点的相互作用吸光质点的相互作用化学因素化学因素第51页，共130页，编辑于2022年，星期二三、偏离三、偏离Beer定律的因素定律的因素(一一)化学因素化学因素nBeer定律适用的一个前提：稀溶液定律适用的一个前提：稀溶液n浓度过高会使浓度过高会使c与与A关系偏离关系偏离Beer定律定律随着溶液浓度的改变，溶液中的吸光物质可因浓度随着溶液浓度的改变，溶液中的吸光物质可因浓度的改变而发生的改变而发生离解离解、缔合缔合、溶剂化溶剂化以及以及配合物生成配合物生成等的等的变化，使吸光物质的存在形式发生变化，影响物质对光变化，使吸光物质的存在形式发生变化，影响物质对光的吸收能
39、力，因而偏离的吸收能力，因而偏离Beer定律。定律。质点间相互作用质点间相互作用c吸收质点间隔吸收质点间隔 变化变化第52页，共130页，编辑于2022年，星期二例例 重铬酸钾的水溶液中存在下列平衡：重铬酸钾的水溶液中存在下列平衡：Cr2O72-H2O=CrO42-2H若将溶液严格地稀释若将溶液严格地稀释2倍，则溶液中倍，则溶液中Cr2O72离离子的浓度不是恰好减少子的浓度不是恰好减少为原来的一半，而是受为原来的一半，而是受稀释平衡向右移动的影稀释平衡向右移动的影响，响，Cr2O72离子浓度的离子浓度的减少多于原来的一半，结减少多于原来的一半，结果导致偏离果导致偏离Beer定律而产定律而产生误
40、差。生误差。第53页，共130页，编辑于2022年，星期二例：例：聚合引起的对吸光定律的偏离（亚甲蓝阳离子水溶液）聚合引起的对吸光定律的偏离（亚甲蓝阳离子水溶液）2 max=660nm二聚体：二聚体：max=610nmAC max=660nm单体：单体：A 660nm610nm第54页，共130页，编辑于2022年，星期二（二）光学因素（二）光学因素 1非单色光的影响：非单色光的影响：nBeer定定律律应应用用的的重重要要前前提提入入射射光光为为单单色光色光n照射物质的光经单色器分光照射物质的光经单色器分光后并非真正单色光后并非真正单色光n其其波波长长宽宽度度由由入入射射狭狭缝缝的的宽宽度度和
41、和棱棱镜镜或或光光栅栅的的分分辨辨率率决决定定n为为了了保保证证透透过过光光对对检检测测器器的的响响应应，必必须须保保证证一一定定的的狭狭缝缝宽度宽度n这这就就使使分分离离出出来来的的光光具具一一定的谱带宽度定的谱带宽度第55页，共130页，编辑于2022年，星期二第56页，共130页，编辑于2022年，星期二讨论：讨论：入射光的谱带宽度严重影响吸光系数和吸收入射光的谱带宽度严重影响吸光系数和吸收光谱形状光谱形状 结论：结论：选择较纯单色光（选择较纯单色光（，单色性，单色性）选选max作为测定波长（作为测定波长（，S且成线性）且成线性）成线性关系成线性关系A与与c 不成线性关系，偏离不成线性关
42、系，偏离Beer定律定律A与与c 偏离线性关系越严重偏离线性关系越严重第57页，共130页，编辑于2022年，星期二2杂散光的影响：杂散光的影响：n杂杂散散光光是是指指从从单单色色器器分分出出的的光光不不在在入入射射光光谱谱带带宽宽度度范范围内，与所选波长相距较远围内，与所选波长相距较远n杂散光来源：仪器本身缺陷；光学元件污染造成杂散光来源：仪器本身缺陷；光学元件污染造成n杂散光可使吸收光谱变形，吸光度变化。杂散光可使吸收光谱变形，吸光度变化。3反射光和散射光的影响：反射光和散射光的影响：n反射光和散射光均是入射光谱带宽度内的光反射光和散射光均是入射光谱带宽度内的光直接对直接对T产生影响产生影
43、响n散射和反射使散射和反射使T，A，吸收光谱变形，吸收光谱变形注：一般可用空白对比校正消除注：一般可用空白对比校正消除4非平行光的影响：非平行光的影响：n使光程使光程，A，吸收光谱变形，吸收光谱变形第58页，共130页，编辑于2022年，星期二三、透光率的测量误差三、透光率的测量误差T影响测定结果的相对误差两个因素：影响测定结果的相对误差两个因素：T和和T透光率透光率透光率透光率标标标标 尺尺尺尺第59页，共130页，编辑于2022年，星期二 由图可见由图可见：1）当）当T一定，一定，T较大和较较大和较小时，小时，c/c均较大；均较大；2）T在在65%-20%（即（即A为为0.2-0.7）时，
44、由）时，由T引起的引起的Er较小；较小；3）当）当T=e-1=0.368,即即A=0.434时，时，Er最小。最小。第60页，共130页，编辑于2022年，星期二表明测量误差较小的范围表明测量误差较小的范围一直可延至较高吸光度区，一直可延至较高吸光度区，对测定有利对测定有利第61页，共130页，编辑于2022年，星期二3-3显色反应及其显色条件的选择显色反应及其显色条件的选择有机物质有机物质有机物质有机物质官能团强吸收官能团强吸收官能团强吸收官能团强吸收直接测定直接测定UV-VIS官能团弱吸收官能团弱吸收官能团弱吸收官能团弱吸收衍生化反应衍生化反应UV-VIS显色反应显色反应无机物质无机物质无
45、机物质无机物质通常通过显色反应生成吸光系数大的有色物质通常通过显色反应生成吸光系数大的有色物质通常通过显色反应生成吸光系数大的有色物质通常通过显色反应生成吸光系数大的有色物质进行测定，以提高灵敏度进行测定，以提高灵敏度进行测定，以提高灵敏度进行测定，以提高灵敏度3 332+桔红色桔红色 max邻二氮菲邻二氮菲第62页，共130页，编辑于2022年，星期二显色剂的用量显色剂的用量M+nR=MRn定量反应定量反应实际工作中，作实际工作中，作AcR曲线，曲线，寻找适宜寻找适宜cR范围。范围。cRcRcR第63页，共130页，编辑于2022年，星期二酸度的选择酸度的选择酸度的影响酸度的影响酸度的影响酸
46、度的影响副反应副反应副反应副反应M+nR=MRnOH-H+存在型体的变化存在型体的变化存在型体的变化存在型体的变化RH=R-+H+1 2生成不同配比的络合物生成不同配比的络合物生成不同配比的络合物生成不同配比的络合物例，磺基水杨酸例，磺基水杨酸例，磺基水杨酸例，磺基水杨酸FeFe3+3+pH=23pH=23FeRFeR紫红色紫红色紫红色紫红色pH=47pH=47FeRFeR2 2橙色橙色橙色橙色pH=810pH=810FeRFeR3 3黄色黄色黄色黄色第64页，共130页，编辑于2022年，星期二酸度的选择酸度的选择理论计算理论计算以以作图作图可得适宜可得适宜pH范围范围实际工作中，作实际工作
47、中，作ApH曲线，曲线，寻找适宜寻找适宜pH范围。范围。ApHM+nR=MRnOH-H+第65页，共130页，编辑于2022年，星期二温度的选择温度的选择实际工作中，作实际工作中，作AT曲线，寻找适宜反应温度。曲线，寻找适宜反应温度。ATATATATAT反应时间的选择反应时间的选择实际工作中，作实际工作中，作At曲线，寻曲线，寻找适宜反应时间。找适宜反应时间。第66页，共130页，编辑于2022年，星期二测量条件的选择测量条件的选择选择适当的测量波长选择适当的测量波长 原则：吸收最大，干扰最小，准确度高原则：吸收最大，干扰最小，准确度高 选择没有吸收干扰、吸光度较大而且峰顶比较平坦的选择没有吸
48、收干扰、吸光度较大而且峰顶比较平坦的最大吸收波长。最大吸收波长。第67页，共130页，编辑于2022年，星期二选择适宜空白溶液选择适宜空白溶液 I0It参比参比参比参比样品样品样品样品IrI0I0Ir参比溶液参比溶液Ia第68页，共130页，编辑于2022年，星期二空白溶液的选择空白溶液的选择原则：原则：扣除非待测组分的吸收扣除非待测组分的吸收扣除非待测组分的吸收扣除非待测组分的吸收以显色反应为例进行讨论以显色反应为例进行讨论以显色反应为例进行讨论以显色反应为例进行讨论M+R=M+R=M-RM-R maxmax试液试液试液试液 显色剂显色剂显色剂显色剂 溶剂溶剂溶剂溶剂 吸光物质吸光物质吸光物
49、质吸光物质 参比液组成参比液组成参比液组成参比液组成无吸收无吸收无吸收无吸收无吸收无吸收无吸收无吸收光光光光学学学学透透透透明明明明溶剂溶剂溶剂溶剂基质吸收基质吸收基质吸收基质吸收无吸收无吸收无吸收无吸收吸收吸收吸收吸收不加显色剂的试液不加显色剂的试液不加显色剂的试液不加显色剂的试液无吸收无吸收无吸收无吸收吸收吸收吸收吸收吸收吸收吸收吸收显色剂显色剂显色剂显色剂基质吸收基质吸收基质吸收基质吸收吸收吸收吸收吸收吸收吸收吸收吸收吸收吸收吸收吸收显色剂显色剂显色剂显色剂+试液试液试液试液+待待待待测组分的掩蔽剂测组分的掩蔽剂测组分的掩蔽剂测组分的掩蔽剂若欲测若欲测若欲测若欲测M-RM-R的吸收的吸收
50、的吸收的吸收 maxmaxAA（样）（样）（样）（样）=A=A（待测吸光物质）（待测吸光物质）（待测吸光物质）（待测吸光物质）+AA（干扰）（干扰）（干扰）（干扰）+A+A（池）（池）（池）（池）AA（参比）（参比）（参比）（参比）=AA（干扰）（干扰）（干扰）（干扰）+A+A（池）（池）（池）（池）第69页，共130页，编辑于2022年，星期二 选择适当的溶剂选择适当的溶剂 紫外紫外-可见光谱一般是在相当稀的溶液可见光谱一般是在相当稀的溶液(10-210-6mol/L)中测定的。在选择溶剂时需注意：中测定的。在选择溶剂时需注意：(1)溶质易溶，两者不发生化学作用；溶质易溶，两者不发生化学作用