紫外-可见分光光度法

'第十章紫外-可见分光光度法第一节概述第二节基本原理第三节紫外-可见光光度计第四节分析条件选择第五节定性与定量分析第六节应用2021/9/9 基于物质吸收紫外或可见光引起分子中价电子跃迁、产生分子吸收光谱与物质组分之间的关系建立起来的分析方法，称为紫外可见分光光度法。1.了解光学分析基本概述2.熟悉物质对光的选择性吸收3.掌握紫外-可见一可见分光光法特点4.掌握光的吸收定律5.掌握分光光度计的构造及原理6.熟悉显色反应及显色条件的选择7.掌握紫外-可见分光光度法的测定原理8.熟悉测定方法及应用本章要点2021/9/9 第一节概述基于物质光学性质(电磁辐射或物质与辐射作用)而建立起来的分析方法称之。吸收光谱分析、发射光谱分析光学分析法：在光(或能量)作用下，通过测定物质产生(发射、吸收或散射)光的波长和强度来进行定性、定量分析的方法。内部能级变化.光谱分析法或光谱法非光谱分析法改变电磁波的传播方向、速度等物理性质进行分析的方法。内部能级不变化,仅电磁辐射性质改变分子光谱分析、原子光谱分析按作用物分:按能级跃迁方向：按波长不同分：红外、可见光、紫外光谱法等2021/9/9 一、基本概念（一）电磁辐射和电磁波谱1．电磁辐射（电磁波，光是其中一种）：以巨大速度通过空间、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、粒二向性波动性：光的反射、折射、偏振、干涉衍射现象。微粒性：光的吸收、放射、光电效应等现象。光子能量:E∝1/λ，λ↓E↑σ是波数，C=2.9979×108m/s例1:P1532021/9/9 紫外--可见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。按波长不同排列起来就形成电磁波谱。表13-1高能辐射区γ射线能量最高，来源于核能级跃迁χ射线来自内层电子能级的跃迁光学光谱区紫外光来自原子和分子外层电子能级的跃迁可见光红外光来自分子振动和转动能级的跃迁波谱区微波来自分子转动能级及电子自旋能级跃迁无线电波来自原子核自旋能级的跃迁(10-3~10nm)(10nm~10μm)(0.1cm~1000m)电磁波谱：γ射线→X射线→紫外光→可见光→红外光→微波→无线电波10-20.1nm10nm102nm103nm0.1cm100cm1cm103m|||||||波长短长2021/9/9 （二）原子光谱与分子光谱1、原子光谱：气态原子或离子外层电子在不同能级间跃迁而产生的光谱。包括：原子吸收、原子放射、原子荧光光谱等。原子吸收辐射能条件：原子光谱为一条条彼此分立的线状光谱。2、分子光谱：在辐射能作用下，分子内能级间的跃起迁产生的光谱。包括：分子吸收、分子荧光光谱等。分子光谱产生的机制与原子光谱相同，但复杂得多，包括：电子运动、原子间振动、分子转动三种不同运动。2021/9/9 分子吸收外来辐射能后，其能量改变（ΔE）为：ΔE=ΔEe+ΔEv+ΔEr对多数分子而言，ΔEe（电子）约为1-20ev，紫外可见ΔEv（振动）约为0.05-1ev，近红外、中红外区ΔEr（转动）小于0.05ev，远红外、微波区ΔEe>ΔEv>ΔEr因无法获得纯粹的振动光谱和电子光谱，故分子光谱为带状光谱。分子光谱2021/9/9 （三）吸收光谱与发射光谱1、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而得到的原子或分子光谱。(1)紫外分光光度法(UV):λ∈(200~400nm),用于有机物定性、定量、结构分析。(2)可见分光光度法(Vis):λ∈(400~760nm),用于有色物质定量分析。(3)红外分光光度法(IR):λ∈(2.5~50μm),用于有机物结构分析。(4)核磁共振谱(NMR)：原子核吸收无线电波，发生核自旋级跃迁，产生光谱。用于分子结构分析。2021/9/9 原子吸收/发射光谱法：原子外层电子能级跃迁分子吸收/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子光谱。包括：原子发射光谱、原子或分子荧光光谱、分子磷光光谱等。2、发射光谱：2021/9/9 二、物质对光的选择性吸收●物质的颜色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：400~760nm。表13-2●让白光通过棱镜，能色散出红、橙、黄、绿、蓝、紫等各色光。●单色光：单一波长的光●复合光：由不同波长的光组合而成的光，如白光。●光的互补：若两种不同颜色的单色光按一定比例混合得到白光，称这两种单色光为互补色光，这种现象称为光的互补。2021/9/9 物质的颜色：是由于物质对不同波长的光具有选择性吸收而产生。即物质的颜色是它所吸收光的互补色。无色溶液：透过所有颜色的光有色溶液：透过光的颜色黑色：吸收所有颜色的光白色：反射所有颜色的光物质的本色2021/9/9 完全吸收完全透过吸收黄光光谱示意表观现象示意复合光蓝光无色黑色物质的颜色与光的关系2021/9/9 基于物质吸收紫外或可见光引起分子中价电子跃迁、产生分子吸收光谱与物质组分之间的关系建立起来的分析方法，称为紫外可见分光光度法（UV-vis）。三、紫外-可见分光光度法特点（1）灵敏度高，可测到10-7g/ml。（2）准确度好，相对误差为1%-5%，满足微量组分测定要求。（3）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。（5）应用广泛，无机、有机物均可测定。2021/9/9 物质对不同波长的光具有选择性吸收而产生。即物质的颜色是它所吸收光的互补色。为什么溶液呈黑色或白色呢?物质的颜色光的互补规律2021/9/9 第二节紫外-可见分光光度法的基本原理一、透光率（透光度）和吸收度①透光率T定义：T取值为0.0%~100.0%T=0.0%：光全吸收T=100.0%：光全透过②吸光度（吸收度）AT=ItI0×100%显然，T↑，溶液吸收度↓；T↓，溶液吸收度↑。即透光率T反映溶液对光吸收程度，通常用1/T反映吸光度。定义：A=lg1T=-lgT=lgI0ItA=-lgT,T=10-AtI0=It+Ia+Ir吸收光反射光透过光Ia③T与A关系：Ir例2：P157A∝1/T，T=0，A=∞，T=100%，A=02021/9/9 二、光的吸收定律朗伯(Lambert)和比尔(Beer)分别于1760年和1852年研究吸光度Ａ与溶液厚度Ｌ和其浓度Ｃ的定量关系：朗伯定律：A=k1×L比尔定律：A=k1×CA=kCL一束平行单色光通过一均匀、非散射的吸光物质溶液时，在入射光的波长、强度以及溶液温度等保持不变时，该溶液的吸光度A与其浓度C及液层厚度L的乘积成正比。①入射光为单色光，适用于可见、红外、紫外光。②均匀、无散射溶液、固体、气体。③吸光度A具有加和性。Aa+b+c=Aa+Ab+Ac注意!适用范围朗伯-比尔定律:L→2L时，A、T→？2AA=-lgT,T=10-A=10-kcL吸光系数浓度液层厚度T22021/9/9 三、吸光系数1、摩尔吸光系数或Em：在一定λ下，c=1mol/L，L=1cm时的吸光度。单位：L/(mol.cm)（1）一定条件下是一个特征常数。（2）在温度和波长等条件一定时，ε仅与物质本身的性质有关，与待测物浓度c和液层厚度L无关；（3）定性和定量分析依据：同一物质在不同波长时ε值不同。不同物质在同一波长时ε值不同。εmax表明了该物质在最大吸收波长λmax处的最大吸光能力。4、吸光系数的意义:2、百分吸光系数/比吸光系数：3、两者关系:例：P158~159A=kcLk=A/cL一定λ下,c=1%(W/V)，L=1cm时的吸光度。单位：100ml/g.cm1g/100ml2021/9/9 1．定义：以A为纵坐标，λ为横坐标，绘制的λ~A曲线。四、吸收光谱（吸收曲线）2．吸收光谱术语：①吸收峰→λmax,②吸收谷→λmin③肩峰→λsh,④末端吸收⑤强带：max>104，弱带：max<103特征值2021/9/9 吸收光谱特征值：λmaxλminλsh●同一物质的吸收光谱特征值相同,(每一波长处吸光系数相同)。同一物质相同浓度的吸收曲线重合。●同一物质不同浓度，其吸收曲线形状相似,λmax相同。（定量）●不同物质相同浓度，其吸收曲线形状,λmax不同。（定性）定性、定量分析：在吸收曲线λmax处测吸光度A。2021/9/9 五、偏离光的吸收定律原因朗伯-比尔定律：A=kCL依据Beer定律，A与C关系应为经过原点的直线（一）化学因素（二）光学因素偏离Beer定律的主要因素表现为以下两个方面：2021/9/9 该定律适用于稀溶液，溶质的离解、缔合、互变异构及化学变化也会引起偏离。尤其浓度过高(>0.01mol/L)会使C与A关系偏离定律：①粒子相互作用加强，吸光能力改变。②溶液对光的折射率显著改变。（二）光学因素1．非单色光的影响：入射光为单色光是应用该定律的重要前提：2．杂散光的影响：仪器本身缺陷；光学元件污染造成。3．反射和散色光的影响：散射和反射使T↓，A↑，吸收光谱变形。通常可用空白对比校正消除。4．非平行光的影响：使光程↑，A↑，吸收光谱变形。（一）化学因素朗—比耳定律假定所有的吸光质点之间不发生相互作用；2021/9/9 0.575第三节紫外-可见分光光度计依据朗伯-比尔定律，测定待测液吸光度A的仪器。（选择不同波长单色光λ、浓度）光源单色器吸收池检测器信号处理及显示分光光度计外观分光光度原理图:2021/9/9 一、主要部件1.光源：2.单色器：包括狭缝、准直镜、色散元件钨灯或卤钨灯氢灯或氘灯—可见光源350~1000nm—紫外光源200~360nm色散元件棱镜光栅对不同波长的光折射率不同衍射和干涉,不同波长的投射方向不同玻璃棱镜:适用于可见区石英棱镜:适用于紫外区高度抛光的玻璃上刻有等宽、等距平行条痕狭缝：进出光狭缝。准直镜：复合光→平行光→色散后→聚集狭缝最佳宽度:减小狭缝宽度而溶液吸光度不变。3.吸收池：比色皿、比色杯，装样品溶液。有玻璃、石英杯两种4.检测器：光→电，光电池(硒,硅)，光电管(红,紫)，光电倍增管。5.信号处理显示器：放大较弱的电信号，并在检流计上显示出来。2021/9/9 二、光学性能1.波长范围：2.波长准确度：一般误差为±0.5nm—可见光400~1000nm—紫外-可见光190~360nm3.波长重现性：波长准确度的1/2左右。4.狭缝和谱带宽：单色光纯度指标。最小谱带宽度可达0.1~0.5nm5.分辨率：数值越小越好。中等仪器≤0.5nm,高级仪器≤0.1nm6.杂散光：所含杂散光强度百分比作指标。中等仪器≤0.5%,高级仪器≤0.001%7.透光率测量范围：中档仪器为0%~150%8.吸光度测量范围：中档仪器为-0.1730~+2.009.测光准确度：中档仪器误差为±0.5%10.测光重现性：测光准确度误差范围的1/2左右。2021/9/9 三、分光光度计类型单波长分光光度计双波长分光光度计单光束分光光度计双光束分光光度计可见光区:可紫外-见光区:721型751，754型760型仪器简单，单色光误差大仪器简单，要求光强度稳定高普遍采用的光路wfz800-S,日本岛津UV-300型特定情况（背景、共存组分干扰）下使用各种分光光度计使用《化学教学网》视频操作2021/9/9 第四节分析条件的选择一、测量条件的选择1.吸光度的范围：T∈20%~65%，A∈0.2～0.7之间吸收最大的波长为入射光，干扰最小三、显色反应条件的选择显色反应：将试样组分转变成有较强吸收的有色化合物的反应。显色剂：与被测组分化合生成有色物质的试剂。1.显色反应的条件：(1)定量反应、选择性要好；干扰少。(2)灵敏度要高，摩尔吸光系数ε大。(3)有色化合物的组成要恒定，化学性质要稳定。(4)有色化合物与显色剂的最大吸收波长之差≥60nm。(5)显色反应的条件要易于控制。2.测定波长的选择：M十R＝MR（被测物）（显色剂）（有色配合物）2021/9/9 2.溶液酸度3.显色温度及显色时间T1(℃)T2(℃)t(min)A用量通过实验来确定只能用于定性1.显色剂用量：2021/9/9 三、参比溶液（空白溶液）的选择用于调节100%T，若选择不适当，对测量读数的影响较大。主要是消除溶液中其他组分对光的吸收等带来的影响。1.溶剂参比液当试液、试剂、显色剂均无色时，用溶剂(通常是蒸馏水)作参比液；3.试剂参比液如果显色剂或其他试剂略有吸收，可用不含待测组分的试剂溶液作参比溶液。2.试样参比液如果试样中的其他组分也有吸收，但不与显色剂反应，则当显色剂无吸收时，可用试样溶液作参比溶液。4.平等操作参比液用不含待测组分的溶液，在相同条件下与待测试样同时进行处理，此为平行操作参比溶液。2021/9/9 第五节定性与定量分析紫外-可见分光光度法主要用于有机物分析。定性分析：比较吸收光谱特征可以对纯物质进行鉴定及杂质检查；定量分析：利用光吸收定律进行分析（一）定性鉴别：一、定性分析对比法：比较样品化合物的吸收光谱特征与标准化合物的吸收光谱特征；或与文献所载的化合物的标准谱图进行核对。同一物质有相同吸收光谱图，反之不一定是同一物质。2021/9/9 2、对比吸光度（或吸光系数）相同条件下，同一物质吸光度比值是吸光系数的比值。例:P168（二）纯度检查1、杂质检查：有杂质时，吸收光谱变形。例:1692、杂质限量检查：①以某一波长吸光度值表示；例:169②以峰谷吸光度比值表示。例:1693、对比吸收光谱的一致性将试样与已知标准样品用同一溶剂配制成相同浓度的溶液，在同一条件下分别扫描吸收光谱，核对其一致性。1、对比吸收光谱特征数据：λmax、λmin、λsh①不同基团化合物可能有相同的λmax值，但εmax有明显差别；②有相同吸光基团同系物，其λmax、εmax值接近，但分子量不同，E1%1cm差别大。A1/A2=E1/E22021/9/9 二、定量分析分光光度法被广泛的应用在各个领域，环境、医药、石油等测定无机、有机微量成份。由于操作简单，仪器廉价，一般说是常用的首选方法。（一）单组分的定量分析1、标准曲线（工作曲线）法：配制一系列不同浓度的标准溶液，在同一条件下分别测定吸光度，然后以吸光度A为纵坐标，浓度C为横坐标绘制A-C关系曲线。●符合朗-伯定律，则得到一条通过原点的直线。●根据测得样品吸光度，从标准曲线中求得样品溶液浓度，最后计算含量。原理:根据朗伯-比尔定律，选择合适λ测A，求出浓度。2021/9/9 2、标准对照法以该物质吸收光谱图中max为入射光，配制一个与被测溶液浓度相近的标准溶液cS，测其AS，再将样品溶液推入光路，测其AX，则试样溶液的浓度cX为：3、吸光系数法：根据朗-比定律，从已知的吸光系数K和液层厚度L，根据测得的吸光度值，求出溶液浓度和含量。例4：P170例5、6：171此法适于非经常性的分析工作，准确度不如标准曲线法。2021/9/9 （二）多组分的定量分析法在含有多种组分的溶液中，如果要测定多个组分，可以根据情况的不同，采用不同的方法来进行测定。测量依据——吸光度的加和性：(1)(2)(3)2021/9/9 (1)图计算法----两组分吸收光谱不重叠（互不干扰）a图中，a,b组份最大吸收波长λmax不重迭，相互不干扰，可以按两个单一组份处理。(2)图计算法---两组分吸收光谱部分重叠①a、b两组分的吸收光谱部分重叠，此时λ1处按单组分测定a组分浓度，b组分此处无干扰。②在λ2处测得混合溶液的总吸光度A2a+b,根据加和性计算cb，假设液层厚度为1cm,则：A2a+b=A2a+A2b=E2a·ca+E2b·cb2021/9/9 (3)图计算法----两组分吸收光谱完全重叠--混合样品测定(3)图中，a,b吸收光谱双向重迭，互相干扰，在最大波长处互相吸收。处理方法如下：1.解线性方程组法过程：2021/9/9 2.等吸收双波长法-注：须满足两个基本条件选定的两个波长下干扰组分具有等吸收点选定的两个波长下待测物的吸光度差值应足够大2021/9/9 （三）示差分光光度法（示差法）普通分光光度法一般只适于测定微量组分，当待测组分含量较高时，将产生较大的误差。需采用示差法。即提高入射光强度，并采用浓度稍低于待测溶液浓度的标准溶液作参比溶液。设：待测溶液浓度为cx，标准溶液浓度为cs(cs200nm。这类跃迁在跃迁选律上属于禁阻跃迁，摩尔吸光系数一般为10～100L·mol-1·cm-1，吸收谱带强度较弱。含有杂原子不饱和基团如=C=O、=C=S、-N=N-等，分子中孤对电子和π键同时存在时发生n→π＊跃迁。丙酮n→π＊跃迁的λ为275nmεmax为22L·mol-1·cm-1（溶剂环己烷)。2021/9/9 生色团与助色团生色团：最有用的紫外—可见光谱是由π→π＊和n→π＊跃迁产生的。这两种跃迁均要求有机物分子中含有不饱和基团。这类含有π键的不饱和基团称为生色团。简单的生色团由双键或叁键体系组成，如乙烯基、羰基、亚硝基、偶氮基—N＝N—、乙炔基、腈基—C≡N等。助色团：有一些含有n电子的基团(如—OH、—OR、—NH２、—NHR、—X等)，它们本身没有生色功能(不能吸收λ>200nm的光)，但当它们与生色团相连时，就会发生n—π共轭作用，增强生色团的生色能力(吸收波长向长波方向移动，且吸收强度增加)，这样的基团称为助色团。2021/9/9 红移与蓝移有机化合物的吸收谱带常常因引入取代基或改变溶剂使最大吸收波长λmax和吸收强度发生变化:λmax向长波方向移动称为红移，或长移。向短波方向移动称为蓝移(或紫移)或短移。吸收强度即摩尔吸光系数ε增大或减小的现象分别称为增色效应或减色效应，如图所示。强带(strongband):max>104弱带(weakband):max<1032021/9/9 (二)吸收带1.R带从德文Radikal(基团)得名为n→π*跃迁引起的吸收带。如羰基－CO－,－NO2、－CHO等，其特点为吸收强度弱，ε＜100，吸收峰波长一般在270nm以上；2.K带从德文Konjugation(共轭作用)得名为π→π*跃迁引起的，如共轭双键。该吸收带的特点为吸收峰很强，ε＞104，最大吸收峰位置一般在217～280nm。共轭双键增加，λmax向长波方向移动，εmax也随之增加；是指吸收峰在紫外-可见光谱中的波带位置。2021/9/9 3.B带从德文Benzenoid(苯的)得名为芳香化合物(包括杂环芳香化合物)的特征吸收带。这是由于π→π*跃迁和苯环的振动重叠引起的。苯蒸气在230～270nm处出现精细结构的吸收光谱，称为笨的多重吸收带或精细结构吸收带。在极性溶剂中或苯环上有取代基时，复杂的B吸收带简化，精细结构消失，出现一宽峰，中心在256nm，ε＝220。是由苯环结构中三个乙烯的环状共轭系统的跃迁所产生的。分为E1和E2吸收带，其中E1在185nm附近，ε=47000，E2在204nm，ε=7900，均为强吸收。4.E带2021/9/9 再见!2021/9/9 二、紫外可见吸收光谱1．光的基本性质光是一种电磁波，具有波粒二象性。光的波动性可用波长、频率、光速c、波数（cm-1）等参数来描述：=c；波数=1/=/c光是由光子流组成，光子的能量：E=h=hc/（Planck常数：h=6.626×10-34J×S)光的波长越短（频率越高），其能量越大。白光(太阳光)：由各种单色光组成的复合光单色光：单波长的光(由具有相同能量的光子组成)可见光区：400-750nm紫外光区：近紫外区200-400nm远紫外区10-200nm（真空紫外区）2021/9/9 2.物质对光的选择性吸收及吸收曲线M+热M+荧光或磷光E=E2-E1=h量子化；选择性吸收;分子结构的复杂性使其对不同波长光的吸收程度不同；用不同波长的单色光照射，测吸光度—吸收曲线与最大吸收波长max；M+hM*光的互补：蓝黄基态激发态E1（△E）E22021/9/9 吸收曲线的讨论：（1）同一种物质对不同波长光的吸光度不同。吸光度最大处对应的波长称为最大吸收波长λmax（2）不同浓度的同一种物质，其吸收曲线形状相似λmax不变。而对于不同物质，它们的吸收曲线形状和λmax则不同。（动画）（3）③吸收曲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。（4）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λmax处吸光度A的差异最大。此特性可作为物质定量分析的依据。（5）在λmax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。2021/9/9 3.紫外—可见分子吸收光谱与电子跃迁物质分子内部三种运动形式：（1）电子相对于原子核的运动（2）原子核在其平衡位置附近的相对振动（3）分子本身绕其重心的转动分子具有三种不同能级：电子能级、振动能级和转动能级三种能级都是量子化的，且各自具有相应的能量分子的内能：电子能量Ee、振动能量Ev、转动能量Er即E＝Ee+Ev+ErΔΕe>ΔΕv>ΔΕr2021/9/9 能级跃迁紫外-可见光谱属于电子跃迁光谱。电子能级间跃迁的同时总伴随有振动和转动能级间的跃迁。即电子光谱中总包含有振动能级和转动能级间跃迁产生的若干谱线而呈现宽谱带。2021/9/9 讨论：（1）转动能级间的能量差ΔEr：0.005～0.050eV，跃迁产生吸收光谱位于远红外区。远红外光谱或分子转动光谱；（2）振动能级的能量差ΔEv约为：0.05～１eV，跃迁产生的吸收光谱位于红外区，红外光谱或分子振动光谱；（3）电子能级的能量差ΔEe较大1～20eV。电子跃迁产生的吸收光谱在紫外—可见光区，紫外—可见光谱或分子的电子光谱2021/9/9 讨论：（4）吸收光谱的波长分布是由产生谱带的跃迁能级间的能量差所决定，反映了分子内部能级分布状况，是物质定性的依据。（5）吸收谱带强度与分子偶极矩变化、跃迁几率有关，也提供分子结构的信息。通常将在最大吸收波长处测得的摩尔吸光系数εmax也作为定性的依据。不同物质的λmax有时可能相同，但εmax不一定相同；（6）吸收谱带强度与该物质分子吸收的光子数成正比，定量分析的依据。2021/9/9 2.金属配合物的紫外—可见吸收光谱金属离子与配位体反应生成配合物的颜色一般不同于游离金属离子(水合离子)和配位体本身的颜色。金属配合物的生色机理主要有三种类型：⑴配位体微扰的金属离子d一d电子跃迁和ｆ一ｆ电子跃迁摩尔吸收系数ε很小，对定量分析意义不大。⑵金属离子微扰的配位体内电子跃迁金属离子的微扰，将引起配位体吸收波长和强度的变化。变化与成键性质有关，若静电引力结合，变化一般很小。若共价键和配位键结合，则变化非常明显。⑶电荷转移吸收光谱在分光光度法中具有重要意义。2021/9/9 电荷转移吸收光谱当吸收紫外可见辐射后，分子中原定域在金属M轨道上电荷的转移到配位体L的轨道，或按相反方向转移，这种跃迁称为电荷转移跃迁，所产生的吸收光谱称为荷移光谱。电荷转移跃迁本质上属于分子内氧化还原反应，因此呈现荷移光谱的必要条件是构成分子的二组分，一个为电子给予体，另一个应为电子接受体。电荷转移跃迁在跃迁选律上属于允许跃迁，其摩尔吸光系数一般都较大(104左右)，适宜于微量金属的检出和测定。电荷转移跃迁在紫外区或可见光呈现荷移光谱，荷移光谱的最大吸收波长及吸收强度与电荷转移的难易程度有关。例：Fe3＋与SCN－形成血红色配合物，在490nm处有强吸收峰。其实质是发生了如下反应：[Fe3＋SCN－]＋hν=[FeSCN]2＋2021/9/9 四、光的吸收定律1.朗伯—比耳定律布格(Bouguer)和朗伯(Lambert)先后于1729年和1760年阐明了光的吸收程度和吸收层厚度的关系。A∝b（动画1）（动画2）1852年比耳(Beer)又提出了光的吸收程度和吸收物浓度之间也具有类似的关系。A∝c二者的结合称为朗伯—比耳定律，其数学表达式为：2021/9/9 朗伯—比耳定律数学表达式A＝lg（I0/It)=εbc式中A：吸光度；描述溶液对光的吸收程度；b：液层厚度(光程长度)，通常以cm为单位；c：溶液的摩尔浓度，单位mol·L－１；ε：摩尔吸光系数，单位L·mol－１·cm－１；或:A＝lg（I0/It)=abcc：溶液的浓度，单位g·L－１a：吸光系数，单位L·g－１·cm－１a与ε的关系为：a=ε/M（M为摩尔质量）2021/9/9 透光度(透光率)T透过度T:描述入射光透过溶液的程度:T=It/I0吸光度A与透光度T的关系:A＝－lgT朗伯—比耳定律是吸光光度法的理论基础和定量测定的依据。应用于各种光度法的吸收测量；摩尔吸光系数ε在数值上等于浓度为1mol/L、液层厚度为1cm时该溶液在某一波长下的吸光度；吸光系数a(L·g-1·cm-1）相当于浓度为1g/L、液层厚度为1cm时该溶液在某一波长下的吸光度。2021/9/9 2.摩尔吸光系数ε的讨论（1）吸收物质在一定波长和溶剂条件下的特征常数；（2）不随浓度c和光程长度b的改变而改变。在温度和波长等条件一定时，ε仅与吸收物质本身的性质有关，与待测物浓度无关；（3）可作为定性鉴定的参数；（4）同一吸收物质在不同波长下的ε值是不同的。在最大吸收波长λmax处的摩尔吸光系数，常以εmax表示。εmax表明了该吸收物质最大限度的吸光能力，也反映了光度法测定该物质可能达到的最大灵敏度。2021/9/9 （1）物理性因素难以获得真正的纯单色光。朗—比耳定律的前提条件之一是入射光为单色光。分光光度计只能获得近乎单色的狭窄光带。复合光可导致对朗伯—比耳定律的正或负偏离。非单色光、杂散光、非平行入射光都会引起对朗伯—比耳定律的偏离，最主要的是非单色光作为入射光引起的偏离。2021/9/9 (2)化学性因素朗—比耳定律的假定：所有的吸光质点之间不发生相互作用；假定只有在稀溶液(c<10-2mol/L)时才基本符合。当溶液浓度c>10－2mol/L时，吸光质点间可能发生缔合等相互作用，直接影响了对光的吸收。故：朗伯—比耳定律只适用于稀溶液。溶液中存在着离解、聚合、互变异构、配合物的形成等化学平衡时。使吸光质点的浓度发生变化，影响吸光度。例：铬酸盐或重铬酸盐溶液中存在下列平衡：CrO42-＋2H＋=Cr2O72-＋H2O溶液中CrO42-、Cr2O72-的颜色不同，吸光性质也不相同。故此时溶液pH对测定有重要影响。2021/9/9 结束再见！2021/9/9 光谱概念●全称光学频谱，是复合光通过色散系统（如光栅、棱镜）进行分光后，依照光的波长(或频率)的大小顺次排列形成的图案。光谱中最大部分是可见光谱，它是电磁波谱中人眼可见的一部分，在此波长(400~760nm)范围内的电磁辐射被称作可见光。光谱并未包含人类大脑视觉所能区别的所有颜色，如褐色和粉红色。●物质与辐射相互作用时，根据能级跃起迁所产生的辐射能强度随波长变化所得的图谱称光谱。光谱图2021/9/9 光谱图2021/9/9 光的波动性2021/9/9 光的粒子性2021/9/9 当一束平行的单色光通过液层厚度一定的溶液时，在入射光波长、强度和溶液温度等不变时，吸光度Ａ与溶液浓度c关系：比耳定律实验Ａ＝kc2021/9/9 当一束平行的单色光通过浓度一定的溶液时，在入射光波长、强度和溶液温度等不变时，吸光度Ａ与液层厚度Ｌ（b）关系：朗伯定律实验Ａ＝kL2021/9/9 朗伯-比耳定律实验2021/9/9 物质颜色产生2021/9/9 物质对光吸收2021/9/9 分光光度计外观光源单色器吸收池检测器信号处理显示器721型可见分光光度计2021/9/9 吸收池光比色槽比色杯2021/9/9 分光光度计原理2021/9/9 单色器光路图2021/9/9 721单束分光光度计2021/9/9 754c可见分光光度计使用2021/9/9 760双束分光光度计2021/9/9 双波长分光光度计2021/9/9 光源氘灯—紫外卤钨灯--可见2021/9/9 检测器利用光电效应将透过吸收池的光信号变成可测的电信号，常用的有光电池、光电管、光电倍增管或光二极管阵列。2021/9/9 电磁波谱及光互补规律2021/9/9 解：（1）A=ab0.22=a214010-6a=785.7(L·g-1·cm-1)（2）=aM=785.7112.4=8.83104（L·mol-1·cm-1）[例3]Cd2+浓度为14µg·L-1，双硫腙法显色测定波长为520nm，液层厚度2cm，吸光度为0.44，求、[例1]一有色溶液浓度为c，透光率为T，求浓度为原来的1/2时T。解：T=10-A=10-KLc[例2]有色溶液液层厚度增加一倍后，T和A改变为多少？解：T=10-A=10-Lc1/2cT1/2T22A2LA=kLccTLTA2021/9/9 电子能级振动能级转动能级BA2021/9/9 721分光光度计光路2021/9/9 单波长双光束分光光度计光路2021/9/9'