第十章 紫外可见分光光度法
第十章紫外可见分光光度法(A)
➢ 讨论：
E
A C l
1）E与（组分性质，温度，溶剂，λ）有关
当组分性质、温度，λ和溶剂一定，E一定
2）不同物质在同一波长下E可能不同（选择性吸收）
同一物质在不同波长下E一定不同
3）E↑，物质对光吸收能力↑, 定量测定灵敏度↑
→ 定性、定量依据
2．吸光系数两种表示法：
1）摩尔吸光系数ε：
在一定λ下，C=1mol/L，L=1cm时的吸光度
*核磁共振波谱法(NMR) 其它波谱法 *质谱法(MS)
第一节 光学分析概论
一、电磁辐射和电磁波谱 二、光学分析法及其分类 三、光谱法仪器——分光光度计
1. 光的基本性质 (电磁波的波粒二象性)
波动性 光的传播速度:
νλc ，σ λ1
V = c =
n
c －真空中光速 2.99792458×108m/s
（二）化学因素
• Beer定律适用的另一个前提：稀溶液 • 浓度过高会使C与A关系偏离定律
四、透光率的测量误差——ΔT
A lg T E C l C A 1 E l E l lg T
浓度的相对误差 C 0.434T C T lg T
✓ 影响测定结果的相对误差两个因素： T和ΔT ➢ ΔT影响因素：仪器噪音 1）暗噪音 2）讯号噪音
化学分析与仪器分析方法比较
化学分析：常量组分(>1%), Er : 0.1%～0.2%
准确度高
依据化学反应, 使用玻璃仪器
仪器分析：微量组分(<1%), Er : 1%～5% 灵敏度高 依据物理或物理化学性质, 需要特殊的仪器
例: 含Fe约0.05%的样品, 称0.2 g, 则m(Fe)≈0.1 mg
样品溶液 样品池 A样
仪器分析 10.1紫外可见分光光度法 图文
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二、UV光谱的有关知识和概念
2、物质吸光的程度表达
辐射功率P：单位时间内所传输的能量， 光度法中用光强 I 代替。 透过率 T：透过光与入射光强度的比值 吸光度 A :
I T
I0
A lgT lg IO I
2020年9月13日星期日 上一内容 下一内容
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3、UV吸收光谱——吸收曲线
镧系元素：f-f 跃迁
二、UV光谱的有关知识和概念
1、物质吸光的选择性
M h I0 M * It h
ΔΕ ΔΕe ΔΕv ΔΕr
分子轨道包括三种： 分子轨道能级的量子化：光吸收具有选择性 电子能级差：约为1～20ev（1250～60nm）
2020年9月13日星期日 上一内容 下一内容
一、分子轨道中的电子跃迁类型 二、UV光谱的常用概念 三、吸收带及其与分子结构的关系 四、影响吸收带的因素 五、物质对光的吸收与吸收曲线 五、朗伯-比尔定律
2020年9月13日星期日 上一内容 下一内容
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练习：
下面五个电磁辐射区域
A：X射线区
B：红外区
C：无线电波
D：可见光区
E：紫外光区
请指出：
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4、有关概念：
① 吸收带：吸收峰位置 ② 红移或长移 ③ 蓝移或短移 ④ 增色效应
减色效应
⑤ 强带 ε ≥104
弱带 ε ≤102
2020年9月13日星期日 上一内容 下一内容
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⑥ 生色团（chromophore ）：含π→π* 、 n →π* 等跃迁的基团，即能产生UV吸收的 基团
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5、电荷迁移跃迁
Charge transfer transition
【免费下载】第十章 紫外 可见分光光度法
第十章紫外—可见分光光度法一、选择题1．所谓真空紫外区，所指的波长范围是( )。
A、200～400nmB、400～800nmC、1000nmD、100～200nm2．在紫外可见分光度计中，用于紫外光区的光源是（）A、钨灯B、卤钨灯C、氘灯D、能斯特灯3．指出下列化合物中，哪个化合物的紫外吸收波长最大（）A、CH3CH2CH3B、CH3CH2OHC、CH2＝CHCH2CH＝CH2D、CH3CH＝CHCH＝CHCH34．符合比耳定律的有色物质溶液稀释时，其最大吸收峰的波长位置（）A、向长波方向移动B、不移动，但峰高值降低C、向短波方向移动D、不移动，但峰高值增大5．下列化合物中，同时有n→л﹡、л→л﹡、σ→σ﹡跃迁的化合物是（）A、一氯甲烷B、丙酮C、l，3丁二烯D、甲醇6．双光束分光光计与单光束分光光计相比，其突出的优点是（）A、扩大波长的应用范围B、可以采用快速响应的监测系统一C、可以抵消吸收池所带来的误差D、可以抵消因光源强度的变化而产生的误差7．某化合物入max（正己烷为溶剂）＝329nm，入max（水为溶剂）= 305nm，该跃迁类型为（）A、n→л﹡B、л→л﹡C、σ→σ﹡D、n→σ﹡8．丙酮在乙烷中的紫外吸收λmax=279nm，ε=14．8，此吸收峰由( )能级跃迁引起的。
A、n→л﹡B、л→л﹡C、n→σ*D、σ→σ*9．下列四种化合物中，在紫外光区出现两个吸收带的是（）A、乙烯B、l，4一戊二烯C、1，3一丁二烯D、丙烯醛10．助色团对谱带的影响是使谱带（）A、波长变长B、波长变短C、波长不变D、谱带蓝移11．某物质在给定波长下的摩尔吸光系数（ε）很大，则表明（）A、物质对该波长光的吸收能力很强B、物质的摩尔浓度很大C、光通过物质溶液的光程长D、物质的摩尔质量很大12．符合比耳定律的溶液稀释时，其浓度、吸光度和最大吸收波长的关系为（）A、减小，减小，减小B、减小，减小，不变C、减小，不变，减小D、减小，不变，增加13．下列叙述正确的是（）A、透光率与浓度成线性关系B、一定条件下，吸光系数随波长变化而变化C、浓度相等的x，y两物质，在同一波长下，其吸光度定相等D、质量相等的x，y两物质，在同一波长下，其吸光系数一定相等14．吸光性物质的摩尔吸光系数与下列( )因素有关。
第十章 紫外可见分光光度法
如果用△ E电子，△ E振动以及△E转动表示各能级 差，则：
E电 E振 E转
能级差 E h h c
由分子中的电子能级、振动能级和转动能级跃迁产 生的光谱称分子吸收光谱。
2．分子吸收光谱的分类： 分子内运动涉及电子能级、振动能级和转动
能级三种跃迁能级，
E电 E振 E转
对应的波谱区范围如下：
吸收曲线与最大吸收波长 max
①同一种物质对不同波长光的吸光度 不同。如KMnO4在400nm吸收少， 在525nm吸收最大，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。 ③吸收曲线可以提供物质的结构信息，
电子的基团。 例： C＝C；C＝O；C＝N；—N＝N— 注：当出现几个生色团共轭，则几个生色团所产生的
吸收带将消失，代之出现新的共轭吸收带，其波 长将比单个生色团的吸收波长长，强度也增强。
下面为某些常见生色团的吸收光谱
生色团 烯 炔 羧基 酰胺基 羰基 偶氮基 硝基 亚硝基 硝酸酯
溶剂 正庚烷 正庚烷 乙醇 水 正己烷 乙醇 异辛酯 乙醚
称最小吸收波长(λmin) 。
3.肩峰:在一个吸收峰旁边 产生的一个曲折。 4.末端吸收:只在图谱短波 呈现强吸收而不成峰形的
部分。
5. 生色团
所谓生色团，是指有机化合物分子结构中含有p -
p*和n-p*中跃迁的基团,即能在紫外-可见光范围内产 生吸收的原子团。 对有机化合物：主要为具有不饱和键和未成对
概述
一、紫外-可见分光光度法：是研究物质在紫外可见光区(200 ~ 800 nm)分子吸收光谱的分析方 法。
可见光区 400~760nm；紫外光区200~400nm。 二.紫外—可见分光光度法的特点 （1）灵敏度较高：灵敏度可达10-5~10-7g/mL （2）选择性较好：多组分共存溶液中，无需化学
紫外可见分光光度法
●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）
吸收光谱 特征值：
λmax λmin λsh
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五、偏离光的吸收定律原因
朗伯-比尔定律：A=k C L
1 T
I0 = -lgT = lg It
A=-lgT , T=10-A
③T与A关系： A∝1/T，T=0，A=∞ ，T=100%，A=0 例2：P157
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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：
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。
长
(0.1cm~1000m)
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（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：
E
E2
E1
h
h
c
h
c E
第十章 分光光度法
注：溶液的透光率T反映了物质对光的吸收程度， T越大表示它对光的吸收越弱；反之，T越小，表 示对光的吸收越强。
T 取值为0.0 % ~ 100.0 %
T
全部吸收
T = 0.0 %
全部透射 T = 100.0 %
2.吸光度： 为透光率的负 A lg I0 lg 1 ＝ lgT
（四）吸光系数 1．定义（物理意义）
一定条件下，吸光物质在单位浓度及单位液层 厚度时的吸光度，叫这个物质的吸光系数。
2．两种表示方法
(1) 摩尔吸光系数( ε )：表示一定波长下，吸光物质的溶液
浓度为1mol/L，液层厚度为1cm时，溶液的吸光度。
(2)百分吸光系数(
E1% 1cm
)：表示一定波长下，吸光物质的溶
黄 橙
红
/nm 颜色 400-450 紫
450-480 蓝 480-490 青蓝 490-500 青 500-560 绿 580-610 黄 610-650 橙 650-760 红
互补光 绿
黄 橙 红 紫 蓝 青蓝 青
物质的颜色与光的关系：
完全吸收
光谱示意 复合光
表观现象示意
完全透过
吸收黄色光
二.物质对光的选择性吸收
A. A~λ曲线
B. A~c曲线
C. A~V曲线
D. E~V曲线
4、紫外分光光度法中，为了使测定结果有较高 的灵敏度和准确度，入射光的波长应（ ）
A．最大吸收波长
B．最小吸收波长
检测器 作用：将光信号转换为电信号，并放大 光电管，光电倍增管
信号输出 表头、记录仪、屏幕、数字显示
第十章
1 光源
在紫外可见分光光度计中，常用的光源 有两类：热辐射光源和气体放电光源 热辐射光源适用350nm-800nm，用于可见 光区，如钨灯和卤钨灯；气体放电光源适 用150nm-400nm，用于紫外光区，如氢灯 和氘灯。
第十章 紫外-可见分光光度法
第十章 紫外—可见分光光度法一、选择题1．所谓真空紫外区，所指的波长范围是( )。
A 、200～400nmB 、400～800nmC 、1000nmD 、100～200nm2．在紫外可见分光度计中，用于紫外光区的光源是（ ）A 、钨灯B 、卤钨灯C 、氘灯D 、能斯特灯3．指出下列化合物中，哪个化合物的紫外吸收波长最大（ ）A 、CH 3CH 2CH 3B 、CH 3CH 2OHC 、 CH 2＝CHCH 2CH ＝CH 2D 、 CH 3CH ＝CHCH ＝CHCH 34．符合比耳定律的有色物质溶液稀释时，其最大吸收峰的波长位置（ ）A 、向长波方向移动B 、不移动，但峰高值降低C 、向短波方向移动D 、不移动，但峰高值增大5．下列化合物中，同时有n→л﹡、л→л﹡、 σ→σ﹡跃迁的化合物是（ ）A 、一氯甲烷B 、丙酮C 、 l ，3丁二烯D 、甲醇6．双光束分光光计与单光束分光光计相比，其突出的优点是（ ）A 、扩大波长的应用范围B 、可以采用快速响应的监测系统一C 、可以抵消吸收池所带来的误差D 、可以抵消因光源强度的变化而产生的误差7．某化合物入max （正己烷为溶剂）＝ 329nm ，入max （水为溶剂）= 305nm ，该跃迁类型为（ ）A 、n→л﹡B 、л→л﹡C 、σ→σ﹡D 、 n→σ﹡8．丙酮在乙烷中的紫外吸收λmax =279nm ，ε=14．8，此吸收峰由( )能级跃迁引起的。
A 、n →л﹡B 、л→л﹡C 、n →σ*D 、σ→σ*9．下列四种化合物中，在紫外光区出现两个吸收带的是（ ）A 、乙烯B 、l ，4一戊二烯C 、1，3一丁二烯D 、丙烯醛10．助色团对谱带的影响是使谱带（ ）A 、波长变长B 、波长变短C 、波长不变D 、谱带蓝移11．某物质在给定波长下的摩尔吸光系数（ε）很大，则表明（ ）A 、物质对该波长光的吸收能力很强B 、物质的摩尔浓度很大C 、光通过物质溶液的光程长D 、物质的摩尔质量很大12．符合比耳定律的溶液稀释时，其浓度、吸光度和最大吸收波长的关系为（ ）A 、减小，减小，减小B 、减小，减小，不变C 、减小，不变，减小D 、减小，不变，增加13．下列叙述正确的是（ ）A 、透光率与浓度成线性关系B 、一定条件下，吸光系数随波长变化而变化C 、浓度相等的x ，y 两物质，在同一波长下，其吸光度定相等D 、质量相等的x ，y 两物质，在同一波长下，其吸光系数一定相等14．吸光性物质的摩尔吸光系数与下列( )因素有关。
紫外可见分光法
A Kcl
l: 吸收光程（液层厚度），cm。 c: 吸光物质浓度。 K: 吸光系数
注意
1．Lamber-Beer定律的适用条件（前提）
➢ 入射光为单色光
➢ 溶液是稀溶液
2．该定律适用于固体、液体和气体样品
3．在同一波长下，各组分吸光度具有加和性
吸收定律（标准曲线）与吸收光谱的区别
吸A 收 定 律
吸 A或 收 光 谱
C
一定，一般是在 max时测得
C一定时测得
第二节 紫外可见分光光度计
➢ 一、基本构造：五个单元组成
光源
0.575
单色器 吸收池 检测器 显示器
紫外-可见分光光度计组件
光源
氢灯，氘灯，150 ~ 400 nm； 卤钨灯，> 350 nm. 基本要求：光源强，能量分布均匀，稳定
第十章 紫外-可见分光光度法
第一节 紫外-可见分光光度法 的基本原理和概念
利用被测物质的分子对紫外-可见光具有 选择性吸收的特性而建立的分析方法。
电子能级 跃迁
紫外、可见吸收光谱 (λ: 200-760 nm)
10－200 nm:远紫外；200－400 nm:近紫外 400－760 nm:可见光
物质为什么会有颜色？ 为什么不同的物质会呈现不同的颜色？
末端吸收
吸收峰
最大吸收
最小吸收 特征值→定性依肩据 峰
肩峰
末端吸收
分子吸收光谱的形状取决于分子的内部结构，不
同分子的内部结构不同，吸收光谱不同。因此，分子
吸收谷光谱是物质定性的依据。
在定量分析中，通过吸收光谱选择测定波长，一
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主要内容
概述 第一节 紫外-可见分光光度法的基本原理和
概念 第二节 紫外-可见分光光度计 第三节 紫外-可见分光光度法的应用
概述
• 分光光度法是物质分子对光的选择性吸 收而建立起来的分析方法。按物质吸收光 的波长不同，可分为可见分光光度法、紫 外分光光度法及红外分光光度法。
如果用△ E电子，△ E振动以及△E转动表示各能级 差，则：
E电 E振 E转
• ③ 药检系统：我国和世界很多国家的药典， 都明确规定许多药品，一定要用紫外可见 分光光度计检测;它是药厂和药检系统必备 的检测仪器(工具)。
• ④ 石油工业：石油里一般都含有芳烃杂质， 全世界基本上都用紫外可见分光光度计检 测。
• ⑤ 水质监测：水里的氨氮、亚硝酸盐致癌 物质，一般都用紫外可见分光光度计检测。
紫外可见分光光度计的主要应用方 面
• ① 粮食系统：对维生素A、C、E、K、山 梨酸、苯甲 酸、棉酸、甲脂、乙酸脂、胡 萝卜素、烟酸、总氨基酸等的检测;对微量 元素，例如： 钾、铁、硒、碘、铜、磷、 锰等也可用紫外可见分光光度计检测;特别 是对人体有毒有害的微量元素的检测工作 中使用更加广泛。
• ② 标准片测试：计量部门对在用的各类紫 外可见分光光度计仪器的杂散光( SL)、光 度准确度(PA) 等关键性能技术指标的检测， 必须用比被检测仪器的档次高的紫外可见 分光光度计，测试一块石英 片的SL和PA。 然后用这块石英片作为二级标准检测被测 的紫外可见分光光度计。
分离即可测定
（3）准确度高：仪器设备较好，相对误差一般为 0.5%
（4）用途广泛：既可定性分析，又可定量分析
三、紫外—可见吸收光谱 (一)紫外—可见吸收光谱的产生： 1.分子吸收光谱 物质分子内部三种运动形式： （1）电子绕原子核的运动； （2）原子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。
分子的总能量可以认为等于这三种运动能量 之和态都具有一定的能级, 具 有三种不同能级：
电子能级——电子绕原子核的运动； E=1~20eV 振动能级——原子在其平衡位置上的振动 E=0.05~1eV 转动能级——分子整体绕其重心的转动。 E=0.005~0.05eV
• 1918年美国国家标准局研制成了世界上第 一台紫外可见分光光度计（不是商品仪器， 很不成熟）。此后，紫外可见分光光度士 很快在各个领域的分析工作中得到了应用。
• 物质对光吸收的定量关系很早就受到了科学家的 注意并进行了研究。皮埃尔·布格（Pierre Bouguer）和约翰·海因里希·朗伯（Johann Heinrich Lambert）分别在1729年和1760年阐明
• 1859年本生(R．Bunsen)和基尔霍夫 (G．Kirchhoff)发现由食盐发出的黄色谱线 的波长和“夫琅和费线，；中的D线波长完 全一致，才知一种物质所发射的光波长
（或频率），与它所能吸收的波长（或频 率）是一致的。
• 1862年密勒( Miller)应用石英摄谱仪测定了一百多 种物质的紫外吸收光谱。他把光谱图表从可见区 扩展到了紫外区，并指出：吸收光谱不仅与组成 物质的基团质有关。接着，哈托莱( Hartolay)和 贝利(Balley)等人，又研究了各种溶液对不同波段 的截止波长。并发现吸收光谱相似的有机物质， 它们的结构也相似。并且，可以解释用化学方法 所不能说明的分子结构问题，初步建立了分光光 度法的理论基础，以此推动了分光光度计的发展。
了物质对光的吸收程度和吸收介质厚度之间的关 系；1852年奥古斯特·比尔（August Beer）又提
出光的吸收程度和吸光物质浓度也具有类似关系， 两者结合起来就得到有关光吸收的基本定律—— 布格－朗伯－比尔定律，简称比尔－朗伯定律。
• 朗伯 • 德国数学家
• 布格
• 法国数学家、 地球物理学 家、大地测 量学家和天 文学家。他 也以“造船 工程之父” 之名为人所 知。
• ⑨ 渔业(水产品)质量控制：海水、淡水鱼类、 贝类、虾类、海蜇类等中的苯、总三卤甲 烷、甲苯基三唑、多氯联苯、氟、汞等， 一般也是采用紫外可见分光光度计检测。
发展史
• 18 1 5年夫琅和费(J. Fraunhofer)仔细观察 了太阳光谱，发现太阳光谱中有600多条暗 线，并且对主要的8条暗线标以A、B、C、 D…H的符号。这就是人们最早知道的吸收 光谱线，被称为“夫琅和费线”。但当时 对这些线还不能作出正确的解释。
• 随后，人们开始重视研究物质对光的吸收， 并试图在物质的定性、定量分析方面予以 使用。因此，许多科学家开始研究以比耳 定律为理论基础的仪器装置。经过一个漫 长的时期后，美国Beckman公司于1945年， 推出世界上第一台成熟的紫外可见分光光 度计商品仪器。从此，紫外可见分光光度 计的仪器和应用开始得到飞速发展。
• ⑥ 环保系统：环境中的有害物质检测、环 保材料的检测。
• ⑦ 生命科学领域：蛋白质的测试波长为 280nm、核酸的测试波长为260nm、氨基 酸的测试波长为230nm、糖类的测试波长 218nm、多糖的测试波长206nm等等，生
命科学领域的这些物质的测试波长都在紫 外区。
• ⑧ 农药及其残留物：例如:粮食(大米、小麦 中的氧化稀土)、食品添加剂(5,-鸟苷酸二 钠)、蔬菜(亚硝酸盐、甲胺磷、西维因、氨 氮、敌敌畏)、 瓜果、茶叶等的农残检测， 大多用紫外可见分光光度计进行。据美国 癌症研究中心报道，人类癌症的90%来自 有机物(天然有机和金属有机);其中农残为主。 所以紫外可见分光光度计在农残的检测中 非常有用。
概述
一、紫外-可见分光光度法：是研究物质在紫外可见光区(200 ~ 800 nm)分子吸收光谱的分析方 法。
可见光区 400~760nm；紫外光区200~400nm。 二.紫外—可见分光光度法的特点 （1）灵敏度较高：灵敏度可达10-5~10-7g/mL （2）选择性较好：多组分共存溶液中，无需化学