紫外可见分光光度法
紫外-可见分光光度法
紫外 - 可见分光光度法紫外 - 可见分光光度法是在 190～800nm 波长范围内测定物质的汲取度，用于鉴识、杂质检查和定量测定的方法。
当光穿过被测物质溶液时，物质对光的汲取程度随光的波长不一样而变化。
所以，经过测定物质在不一样波优点的吸光度，并绘制其吸光度与波长的关系图即得被测物质的汲取光谱。
从汲取光谱中，可以确立最大汲取波长λ max和最小汲取波长λ mim。
物质的汲取光谱拥有与其构造有关的特点性。
所以，能够经过特定波长范围内样品的光谱与比较光谱或比较品光谱的比较，或经过确立最大汲取波长，或经过丈量两个特定波优点的汲取比值而鉴识物质。
用于定量时，在最大汲取波优点丈量必定浓度样品溶液的吸光度，并与必定浓度的比较溶液的吸光度进行比较或采纳汲取系数法求算出样品溶液的浓度。
仪器的校订和检定1.波长因为环境要素对机械部分的影响，仪器的波长常常会略有改动，所以除应按期对所用的仪器进行全面校订检定外，还应于测定前校订测定波长。
常用汞灯中的较强谱线 237.83nm、253.65nm、275.28nm、296.73nm、313.16nm、334.15nm、365.02nm、404.66nm、435.83nm、546.07nm 与 576.96nm，或用仪器中氘灯的 486.02nm与 656.10nm谱线进行校订，钬玻璃在波长 279.4nm、287.5nm、333.7nm、360.9nm、418.5nm、460.0nm、484.5nm、536.2nm 与 637.5nm 处有尖锐汲取峰，也可作波长校订用，但因根源不一样或跟着时间的推移会有细小的变化，使用时应注意；最近几年来，试试由高氯酸狄溶液校订双光束仪器，以10%高氯酸溶液为溶剂，配置含氧化狄（Ho2O3）4%的溶液，该溶液的汲取峰波长为241.13nm,278.10nm,287.18nm,333.44nm,345.47nm,361.31nm,416.28nm,451.30nm, 485.29nm,536.64nm和 640.52nm。
紫外-可见分光光度法(Ultraviolet-Visibl
实验注意事项
确保分光光度计的波长准确性和稳定性，定期进行校准。
在测量过程中，避免强光直接照射样品池，以免影响测 量结果。
选择合适的空白溶液，以消除干扰物质的影响。
对于不同浓度的待测溶液，应进行适当稀释或浓缩，以 适应样品池的容量和分光光度计的测量范围。
03 实验结果分析
数据处理与分析
数据整理
绘制光谱图
环境因素等。
误差传递
02
对实验数据进行误差传递分析，了解误差对实验结果的影响程
度。
提高精度措施
03
提出提高实验精度的方法和措施，如选用高精度仪器、规范操
作流程、多次测量取平均值等。
04 应用领域
化学分析
01
02
03
物质定性分析
通过紫外-可见光谱的特征 峰，可以确定物质的结构 和组成，有助于对未知物 质进行鉴定。
物质定量分析
通过测量物质在紫外-可见 光谱特定波长下的吸光度， 可以计算出物质的浓度， 实现定量分析。
络合物组成分析
络合物在紫外-可见光谱中 表现出特殊的吸收峰，通 过分析这些吸收峰可以推 断络合物的组成和结构。
生物分析
生物大分子分析
如蛋白质、核酸等，可 以通过紫外-可见光谱研 究其构象变化和相互作 用。
紫外-可见分光光度计
用于测量物质在紫外-可见光谱区的吸收光 谱，确定物质的特征波长和吸光度。
移液管和吸管
用于准确移取一定量的待测溶液。
样品池
用于盛放待测溶液，通常有石英和玻璃两种 材质。
滤纸、试纸或离心管
用于过滤或分离待测物质。
实验操作流程
2. 设置分光光度计
打开分光光度计，预热30分钟， 设置测量波长范围、扫描速度等 参数。
第一章 紫外-可见分光光度法
➢ *跃迁：可以发生在任何具有不饱和键的 有机化合物分子中，其最大摩尔吸光系数max 很大。
➢ n*跃迁：发生在含有杂原子（O、N、S、P 、卤素等）的不饱和化合物中，其最大摩尔吸 光系数max 比较小。
二、常用术语
➢ *生色团：分子中可以吸收光子产生电子跃迁的基团 。含有键的不饱和基团
➢ *助色团：有些基团本身没有生色作用，但却能增强 生色团的生色能力，即它们与生色团相连时，会使其 吸收带最大吸收波长发生红移，并且增加其强度。通 常是带有非键电子对的杂原子的饱和基团，如-OH、 -NH2、-OR、-SH、-SR、-Cl、-Br、-I等。
不需参比液(消除了由于参比池的不同和制备空白溶液等产生 的误差)、克服了电源不稳而产生的误差，灵敏度高。
（4）光多道二极管阵列检测分光光度计
具有快速扫描的特点
可在0.1秒内获得190～ 820nm范围的全光光谱。 用于追踪化学反应的反应 动力学研究。 操作简单，只需将样品放 入无盖开放式样品室，并 点击“开始”即可。
音：
1 暗噪音：检测器与放大电路等各部件不确定性引起。
2 讯号噪音：亦称讯号散粒噪音 电子跃迁的不相等性
测量光强的不确定性
c 0.434K 1 1 c lgT T
➢ 当相对误差 c/c 最小时，求得T=0.368 或 A=0.4343。即当 A=0.4343 时，误差最小！
➢ 通常可通过调节溶液浓度或改变光程l 来控制 A 的读数在 0.2~0.7 范围内。
2. 杂散光 从单色器得到的单色光中与所需波长相 隔较远的光。
3. 散射光与反射光 使透光强度减弱 ，吸光度值偏高。
4. 非平行光 使l 增大影响测量值
（三）透光率测量误差T
由于光源不稳定性、读数不准等带来的误差。
紫外可见分光光度法
由图可见ΔT =1%, T 在20%～ 65%之间时, 浓度相对误差较小, 此为 最佳读数范围。
所以要求选择适宜的吸光度范围 （0.2-0.7）, 以使测量结果的误差最 小。
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措施: （a）控制溶液的浓度；（b） 选择不同厚度的比色
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溶液颜色与光吸收的关系
当一束太阳光照射某一溶液时, 太阳光中某一颜色的光 被吸收, 其互补色光透过溶液, 刺激人的眼睛, 使人感觉到它 的颜色。
实例:
1)高锰酸钾吸收绿光显紫 红色；
2)重铬酸钾吸收蓝光显黄 色；
3)邻菲罗啉铁溶液吸收蓝 绿光显红色。
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可见光波长及其互补光
(如国产710型，730型)； 3.双波长双光束分光光度计
(如国产WFZ800-5型）
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紫外可见分光光度的使用
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721分光光度计操作步骤
➢ 1.预热仪器。为使测定稳定, 将电源开关打开, 使仪器预热20min, 为了防止光电管疲劳, 不要连续光照。预热仪器和不测定时应将比 色皿暗箱盖打开, 使光路切断。
ε: 摩尔吸收系数，单位L·mol -1·cm-1。（讲解78页 例题）
摩尔吸收系数越大表明该物质的吸光能力越强，用光度法测
定该物质的灵敏度越高。
ε > 105: 超高灵敏；
ε = (6～10）×104 : 高灵敏；
ε < 2×104
: 不灵敏。
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吸光度的加和性
第四章紫外-可见分光光度法
（三）有机化合物的紫外、可见光谱
1. 饱和烃及其取代衍生物 σ→σ*、n→σ* 2. 不饱和烃及共轭烯烃 σ→σ*、π→π* 3. 羰基化合物 n→σ*、π→π*和n→π* 4. 苯及其衍生物 E1带、 E2带、 B带 5. 稠环和杂环
当l以cm，c以mol/L为单位时，k称为摩尔吸 光系数，用ε表示，它比a更为常用，ε的单位 为L mol-1 cm-1，即： A = ε c l
当l以cm，c以百分浓度g/100mL为单位时，k 称为比吸光系数，用A1cm1%表示 ε = 0.1 M A1cm1%
用比吸光系数的表示方法特别适用于摩尔质 量未知的化合物。
（二）配位场跃迁
1. f-f跃迁
镧系和铜系元素的离子对紫外和可见光的吸收是 基于内层f电子跃迁而产生的，其吸收光谱是由一些狭 窄的特征吸收峰组成，且这些吸收峰不易受金属离子 所处的配位环境的影响。
2. d-d跃迁
过渡金属离子的d轨道在受到配位体场的作用时 产生分裂。d电子在能级不同的d轨道间跃迁，吸收紫 外或可见光产生吸收光谱。这种光谱的吸收带比较 宽，吸收峰强烈地受配位环境的影响。
光。
3. 吸收池
功能：盛放分析试样（一般是液体）
4. 检测器 功能：检测光信号，测量单色光透过溶
液后光强度变化的一种装置。 5. 信号显示系统
6. 紫外一可见分光光度计的类型
(1) 单波长单光束分光光度计
缺点：测量结果受电源波动的影响较大， 误差较大。
(2) 单波长双光束分光光度计
一个环外双键
5nm
同环二烯 39nm 一个β烷基 12nm 三个γ+烷基 54nm
紫外可见分光光度法
AsO3H2
OH OH
H2O3As
NN
NN
HO3S
SO3H
可用于测定铀、钍、锆等，
三 显色条件的选择：
显色条件主要包括显色剂用量、 显色反应的酸度、显色温度和显 色时间等，
1 显色剂用量：
显色反应就是将待测组分转变成有 色化合物的反应,其反应一般可用下式 代表：
1 显色剂用量：
显色反应一般可用下式代表： M＋R = MR
紫
TiO H2O2 2+
黄
VO H2O2 3+ Nb2O3 SO4 2 H2O2
红橙 黄
λmax /nm 480 460
405 420 670～820 670～820 660 420
620 500 580 420
400～450 360
2．有机显色剂：
显色剂
测定元素
反应介质
λmax /nm
ε
/ L/ mol·cm
其不足之处是价格昂贵，
第四节 紫外可见分光光度法条件选 择
一、显色条件的选择 一 显色反应 在光度分析中将试样中的待测组分转 变成有色化合物的反应叫显色反应，
显色反应常用的有两大类： 一类是配位反应； Fe3＋＋3SCN－=Fe SCN 3； 另一类是氧化还原反应， Mn2＋＋S2O82-= MnO4－＋SO42在这两类反应中,用得较多的是配 位反应， 此外还有：吸附显色反应、多元配 合物显色体系
透镜或凹面反射镜 、色散元件、聚焦
元件和出射狭缝，
800
λ1
600
500 白光
入射狭缝 准光器
λ
400
棱镜 聚焦元件2 出射狭缝
单色器的核心部分是色散元件， 色散元件主要是棱镜和光栅，
紫外-可见分光光度法
紫外-可见分光光度法1 简述紫外-可见分光光度法是在190-800nm波长范围内测定物质的吸光度，用于鉴别、杂质检查和含量测定的方法。
定量分析通常选择物质的最大吸收波长处测出吸光度，然后用对照品或吸收系数求算出被测物质的含量，多用于制剂的含量测定；对已知物质定性可用吸收峰波长或吸光度比值作为鉴别方法；若该物质本身在紫外光区无吸收，而其杂质在紫外光区有相当强度的吸收，或杂质的吸收峰处该物质无吸收，则可用本法作杂质检查。
物质对紫外辐射的吸收是由于分子中原子的外层电子跃迁所产生，因此，紫外吸收主要决定于分子的电子结构，故紫外光谱又称电子光谱。
有机化合物分子结构中如含有共轭体系、芳香环等发色基团，均可在紫外区（200〜400nm）或可见光区（400〜850nm）产生吸收。
通常使用的紫外-可见分光光度计的工作波长范围为190~900nm。
紫外吸收光谱为物质对紫外区辐射的能量吸收图。
朗伯-比尔（Lambert-Beer）定律为光的吸收定律，它是紫外-可见分光光度法定量分析的依据，其数学表达式为:A=log -1=ECL式中A为吸光度；T为透光率；E为吸收系数；C为溶液浓度；L为光路长度。
如溶液的浓度（C）为1%（g/ml），光路长度（L）为lcm，相应的吸光度即为吸收系数以E1%表示。
如溶液的浓度（C）为摩尔浓度（mol/L），光路长度为lcm 1cm时，则相应有吸收系数为摩尔吸收系数，以表示。
2仪器紫外-可见分光光度计主要由光源、单色器、样品室、检测器、记录仪、显示系统和数据处理系统等部分组成。
为了满足紫外-可见光区全波长范围的测定，仪器备有二种光源，即氘灯和碘钨灯，前者用于紫外区，后者用于可见光区。
单色器通常由进光狭缝、出光狭缝、平行光装置、色散元件，聚焦透镜或反射镜等组成。
色散元件有棱镜和光栅二种，棱镜多用天然石英或熔融硅石制成，对200〜400nm波长光的色散能力很强，对600nm以上波长的光色散能力较差，棱镜色散所得的光谱为非匀排光谱。
紫外—可见分光光度法
（三）溶剂对吸收光谱的影响
1.对最大吸收波长的影响 溶剂极性增大， *红移， n*蓝移。
产生*跃迁的基团， 激发态的极性比基态强， 溶剂化作用使激发态能 量降低，吸收峰红移。
产生n*跃迁的基团， 基态时n电子会与极性 溶剂形成氢键，n轨道 能量降低，吸收峰蓝移。
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溶剂对亚异丙酮紫外吸收光谱的影响。
3、*跃迁 吸收峰一般接近或大于200 nm，其特征是摩尔吸光 系数大，一般max104，为强吸收带。如乙烯（蒸气） 的最大吸收波长max为162 nm(孤立）。丁二烯为 217nm（离域）。
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4、n*跃迁 虽然所需跃迁能量最小，但n轨道和*
轨道重叠少，跃迁机率很小。其特点是谱带强度弱， 摩尔吸光系数小，通常小于100，属于禁阻跃迁。
共轭体系 最大吸收波长红移，但摩尔吸收系数
显著变化。 1,3-丁二烯 217nm, 20 900 Lmol-1cm-1
*
碳氧双键与烯键
220nm, 15 000 Lmol-1cm-1
的共轭
CH3CH=HCHO 322nm, 28 Lmol-1cm-1
170nm
280nm
n*
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助色团是指带有非键电子对的基团，如184OnHm、 5-O0R0、00 -LNmHRo、l-1-cSmH-、1 -Cl、 -Br、-I等，它们本身不能吸收大 204于nm200n7m40的0光L，m但ol-是1c当m它-1 们与生 色团相连时，会使生色团的吸收 254峰nm向长2波00方L向m移ol动-1，cm并-1且增加其 吸收强度。
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§2 紫外—可见吸收光谱
一、有机化合的紫外-可见吸收光谱 （一）电子跃迁类型
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紫外可见吸光分光光度法在环境分析中的应用领域
摘要：紫外可见分光光度法是一种应用很广的方法。
在学习其基本原理和仪器结构后，得到该分析方法是一种具有广谱适用性的分析方法。
本文综述了紫外可见分光光度法的原理特点以及在环境监测中的应用，并且具体举例说明，概述了紫外可见分光光度法的应用方法以及注意事项。
关键词：紫外可见分光光度法，朗伯比尔定律，特点，水与废水，大气
1.引言
随着社会环保意识的增强，人们对环保工作越来越重视。
企业废水的分析与处理已经极大地影响着企业的发展和效益。
更深刻影响着人们的日常生活。
现在测试水和废水的仪器有紫外可见分光光度计。
它已在各个科学研究领域和现代生产与管理部门广泛应用。
2.紫外可见分光光度计基本原理
紫外可见吸光光度法是根据物质对紫外光和可见光选择性吸收而进行分析的方法。
吸光光度法的理论基础是光的吸收定律———朗伯—比尔定律，其数学表达式为
A=Kdc
朗伯—比尔定律的物理意义是，当一束平行单色光垂直通过某溶液时，溶液的吸光度A与吸光物质的浓度c及液层厚度d成正比。
当液层厚度d以cm、吸光物质浓度c以“mol·L-1”为单位时，系数K就以ε表示，称为摩尔吸收系数。
此时朗伯—比尔定律表示为
A=εdc
式中摩尔吸收系数单位为L·mol-1·cm-1。
吸光光度法具有较高的灵敏度和一定的准确度，特别适宜于微量组分的测量。
3.特点
（1）应用广泛
由于各种各样的无机物和有机物在紫外可见区都有吸收，因此均可借此法加以测定。
到目前为止，几乎化学元素周期表上的所有元素（除少数放射性元素和惰性元素之外）均可采用此法。
Kr Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr
注：
图内实线圈内的元素可用直接法测定，虚线圈内的元素可用间接法测定。
带A 的表示与环境污染有关的元素。
其中放射性元素只有铀和钍常用光度法测定，其它元素都采用放射性分析测量。
（2）灵敏度高
由于相应学科的发展，使新的有机显色剂的合成和研究取得可喜的进展，从而对元素测定的灵敏度大大提高了一步。
特别是由于多元络合物和各种表面活性剂的应用研究，使许多元素的摩尔吸光系数由原来的几万提高到几十万。
相对于其它痕量分析方法而言，光度法的精密度和准确度一致公认是比较高的。
（3）选择性好
目前已有些元素只要利用控制适当的显色条件就可直接进行光度法测定，如钴、铀、镍、铜、银、铁等元素的测定，已有比较满意的方法了。
（4）准确度高
对于一般的分光光度法来说，其浓度测量的相对误差在1-3%范围内，如采用示差分光度法测量，则误差往往可减少到千分之几。
（5）适用浓度范围广
可从常量（1-50%）（尤其是使用示差法）到痕量（10-8-10-6%）（经预富集后）。
（6）分析成本低、操作简便、快速
由于分光光度法具有以上优点，因此目前仍广泛地应用于化工、冶金、地质、
医学、食品、制药等部门及环境监测系统。
目前光度法比较成熟，可测元素多，灵活性强。
有些大型仪器不易解决的分析问题，光度法可以发挥作用。
4.紫外可见分光光度法在环境监测中的应用
（1）水和废水监测
对于一个水系的监测分析和综合评价，一般包括水相（溶液本身）、固相（悬浮物、底质）、生物相（水生生物）。
在水质的常规监测中，紫外可见分光光度法占有较大的比重。
由于水和废水的成分复杂多变，待测物的浓度和干扰物的浓度差别很大，在具体分析时必须选择好分析方法。
（2）实例分析--紫外可见分光光度法测废水中的微量苯酚
苯酚的中性溶液在紫外光区的最大吸收波长λmax=270 nm。
基于Lambert-beer定律，在270 nm处测定不同浓度苯酚的标准样品的吸光值，并自动绘制标准曲线。
再在相同的条件下测定未知样品的吸光度值，根据标准曲线可得出未知样中苯酚的含量。
a.已知浓度的苯酚溶液（0.030g/L）的全谱扫描
三次扫描结果如下 :
标准样品的特征吸收峰在268.33nm 处，吸收峰值为0.4636，可知在测定工作曲线时所用的波长为268.33nm。
待测样品在268.33nm 的吸收峰值约为6，欲将其吸收峰值降低至0.3 左右，于是将待测样品稀释25 倍。
b.测量一系列标准浓度溶液的吸光度，绘制工作曲线，得到回归方程
标准溶液及其对应吸光度值
（1）仪器应放置在清洁、干燥、无尘、无腐蚀气体和不太亮的室内,工作台应牢固稳定。
（2）测定波长在360nm以上时可用玻璃比色皿;波长在360nm以下时,要用石英比色皿。
比色皿外部要用吸水纸吸干,不能用手触摸光面的表面。
（3）仪器配套的比色皿不能与其它仪器的比色皿单个调换。
如需增补,应经校正后方可使用。
（4）不测量时,应使样品室盖处于开启状态,否则会使光电管疲劳,数字显示不稳定。
（5）测定结束后,应依次关闭光路闸门、光源、稳压器及检流计电源,取出比色皿洗净,用镜头纸擦干,放于比色皿盒内。