紫外-可见分光光度法

根据待测物质（原子或分子）发射或吸收的电磁辐 射，以及待测物质与电磁辐射的相互作用而建立起 来的定性、定量和结构分析方法，统称为光学分析 法。 利用光谱进行定性、定量和结构分析的方法称为光 谱分析法，简称光谱法。
第一节 概述
紫外-可见分光光度法：研究物质在紫外-可见光区（200~760 nm）分子吸收光谱的光谱分析法 波长范围： 紫外区 200-400nm 可见光区 400-760nm
准确度高
精密度好
选择性好
易于普及
应用广泛
仪器简单
操作简便
价格低廉
测定快速
第一节 概述
课堂活动
1．紫外-可见光的波长范围是
A．200~400nm
C．200~760nm 2．下列叙述错误的是
B．400~760nm
D．360~800nm
A．光的能量与其波长成反比 B．有色溶液越浓，对光的吸收也越强烈
C．物质对光的吸收有选择性
光的吸收定律
A＝- lg T=lg（I0/It) =kcl A：吸光度 T：透光率，T=It/I0
l：液层厚度(光程长度) c：溶液的浓度
k：吸光系数
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
A＝-lg T= k l c
吸收光谱法的基本定律， 是定量测定的依据 A与c为简单的正比关系； T与c是指数关系 A具加合性 设共存物为a、b、c， 则：A= ka l ca + kb l cb + kc l cc
点滴积累 1 ．光的本质是电磁波；物质对光的吸收具有 选择性。 2．吸光度与透光率的关系是 : 3 ．吸收曲线是溶液在一定条件下的吸光度随 入射光波长变化而变化的曲线。
二、 Lambert-Beer定律
适用范围：可见光、紫外光 和红外光；均匀无散射的溶 液、固体和气体。
朗伯(Lambert)定律：A=K1L 比耳(Beer)定律：A =K2 c 单色光 I0 l I0=It+Ia It
（二）单波长双光束分光光度计
光束分裂器 光源
单色器
比 值
吸收池
检测器
显示


双光束分光光度计是自动比较了透过参比溶液 和样品溶液的光的强度，它不受光源（电源） 变化的影响。 双光束分光光度计还能进行波长扫描，并自动 记录下各波长下的吸光度，很快就可得到试液 的吸收光谱。所以能用于定性分析。
国产710型、 730型、 740型、日立UV-340型、U4100等属于这种类型。
二、吸光系数
1、物理意义：指吸光物质在单位浓度及单位厚度时的吸光度 2、不同物质对同一波长的单色光，有不同的吸光系数， k↑， 物质对光的吸收能力↑。吸光物质在一定波长和溶剂条件下的 特征常数，是定性和定量的依据。 3、表示方法：k值及单位与c和l采用的单位有关
εmax表明了该吸收物质最大限度的吸光能力，它的大小反映了 光度法测定某物质可能达到的灵敏度。
或 0.70=-lgT
lgT=-0.70,T=0.20
第一节 概述
三、吸收光谱曲线 概念：以波长λ为横坐标，吸光度A为纵坐标所描 绘的曲线，称为吸收光谱曲线，简称吸收光谱。
特点：在相同条件下，同一物质的不同浓度的溶 液，其吸收光谱曲线相似，且λmax相同。这是定 性分析的基础。
UV-Vis吸收光谱的常见术语 吸收峰→max
和光二极管阵列检测器。
（五）信号显示系统： 将信号以适当方式显示或记录。 常用的显示器有直读检流计、微安表、电位计、数 字电压表、记录仪、示波器及数据处理机等。很多 型号的分光光度计装配有微处理机，既可对分光光 度计进行操作控制，又可进行数据处理。
二、分光光度计的类型： （一）单波长单光束分光光度计：
A E
1% 1cm
c L
M ε E1% 1cm 10
吸光系数的大小，取决于物质（溶质、溶剂）
本性、温度和光的波长。
1）物质不同，吸光系数不同，是物质的特征常数；
2）溶剂不同，同一物质吸光系数不同，故常在描述
吸光系数时需指明某溶剂；
3）光的波长不同，吸光系数不同。
例： 某化合物的浓度为4.2×10-3g/L，用2.0cm的吸收 池在470nm下测得的透光率为30.0%，该化合物的 分子量为250，求其在470nm处的摩尔吸光系数和 百分吸光系数。 A = -lgT=-lg0.300=0.523 A 1% E 解： ∵ 1cm c l c = 4.2×10-3g/L
特征值→定性依据
谷→min
肩峰→sh 末端吸收:吸收光谱曲线波长最短 的一段，吸光度相当大，但不成 峰的部分。 强带：吸光度大于104的吸收峰 弱带：吸光度小于103的吸收峰
第一节 概述
A
max=515
480
520
560nm

吸收光谱曲线示意图
第一节 概述
四、紫外-可见分光光度的特点
特点
灵敏度高
3、吸收池（比色皿或比色杯）：
用于盛放溶液并提供一定吸光厚度的器皿。它由透 明的光学玻璃或石英材料组成。玻璃吸收池只能用 于可见光区，而石英吸收池在紫外和可见光区都可 使用。光径一般在0.1-10cm，最常用的吸收池吸光 厚度为1cm。高浓度常选光径较小的，低浓度选光 径较大的。
（四）检测器：利用光电效应，将光强度转换成 电流讯号。（光信号→电信号） 光检测器：光电池、光电管、光电倍增管
l
第二节 紫外-可见分光光度法的基本原理
点滴积累 1．光的吸收定律表明了吸光度与液层厚度 和浓度之间的关系，它是吸收光谱法定量分析 的依据。
2．吸光系数的表示方法有多种，随待测溶 液浓度的不同标度而不同。 3．偏离光的吸收定律的因素主要有化学因 素和光学因素。
第三节 紫外-可见分光光度计
一、紫外-可见分光光度计的主要部件：
一、物质对光的选择性吸收
1 ．电磁辐射（电磁波，光） ：以巨大速度通过空间，不需 要任何物质作为传播媒介的粒子流。 电磁辐射的性质：具有波、粒二象性 波动性： ，
粒子性：
c
1
E h h
c
注： ，E

第一节 概述
单色光: 单一波长的光束 复色光: 含有多种波长的光束 电磁波谱: 以波长大小顺序排列的电磁波谱图
复合光
光的互补
绿 黄 绿黄 橙
青 蓝
蓝 紫 紫 红 红
物质的颜色与光的关系
复合光
光谱示意 完全吸收 表观现象示意
完全透过
吸收黄色光
第一节 概述
二、透光率与吸光度
I0＝Ia + It + Ir
I0＝Ia + It
第一节 概述
透射光强度It与入射光强度I0的比值称为透光率或透光度T 透光率的负对数为吸光度A
0.575
光源
单色器 吸收池
检测器
显示
• 只有一条光路，通过变换参比池和样品池的位臵，使它们 分别臵于光路来进行测定 国产751型、752型、721型、722型、UV-1100型、英国SP500型，伯克曼DU-8型
这类分光光度计的特点是：一般用钨 灯或氢灯作光源，结构简单，价格便宜。 主要适用于定量分析，而不适用于作定性 分析。另外，结果受电源的波动影响较大。
案例导入
在夏天参加户外活动时，如果天气晴朗，就应该注 意保护皮肤，否则，暴露在火辣辣太阳之下的皮肤， 数小时后就会出现红肿、瘙痒、发热、刺痛症状，数 日后出现蜕皮现象，这表明太阳光中有一种光线能伤 害生物细胞。科学家研究证实，这种光线是紫外线。 根据可见光、紫外光与物质分子的相互作用建立了 紫外-可见分光光度法。
对策：选择比较好的单色器
入射波长选定在待测物质的最大吸收波长处
(2)杂散光：单色光中混有一些不在谱带宽度范围内、 与所需的波长不符的光，称为杂散光
(3)散射和反射光 吸收质点的散射（胶体、乳浊液或悬浊液） 吸收池内外界面的反射 测得的吸光度偏高 (4)非平行光 对策： 用参比溶液(空白溶液) 对比补偿
E
1% 1cm
0.523 623 4 4.2 10 2.0
= 4.2×10-4g/100ml
l =2.0cm
M 1% 250 ε E1cm 623 1.56 10 4 10 10
第二节 紫的量浓度浓度为c，在一定条件下用 1cm比色杯测得吸光度为A，则摩尔吸光系数应为：
A．cA
B．cM
C．A/C
D．C/A
五、偏离Lambert-Beer定律的因素
（一）化学因素 A＝ε l c
吸光物质溶液的浓度
稀溶液
吸光性物质的化学变化 溶剂的影响
（二）光学因素
(1)非单色光
l
严格地讲，吸收定律只适用于单色光。单色光指具 有单一波长的光，但实际上不能得到纯粹的单色光， 而是波长范围较窄的复合光。对于同一物质对不同 波长的光的吸收程度不同，所以导致对光的吸收定 律的偏离。
第七章 紫外-可见分光光度法
◆学习目标⊙
◆知识要求⊙
◆能力要求⊙
◆知识要求
1．掌握光的吸收定律概念、表达式及条件，吸光系数和 吸收光谱的意义，常用定量分析方法的原理和应用。 2．熟悉紫外-可见分光光度计的基本结构、吸光度测量 条件的选择、偏离光的吸收定律的主要因素。 3．了解光谱分析法的分类、紫外- 可见吸收光谱的产生 机制、定性分析的依据和方法。
D．光的能量与其频率成反比
第一节 概述
课堂活动
3．紫外-可见分光光度法属于 A．原子发射光谱法 C．分子发射光谱法 B．原子吸收光谱法 D．分子吸收光谱法
4 ．分子吸收可见 - 紫外光后，可发生哪种类型的 （）分子能级跃迁
A．转动能级跃迁 C．电子能级跃迁 B．振动能级跃迁 D．以上都能发生
第一节 概述
第三节 紫外-可见分光光度计
点滴积累 紫外-可见分光光度计的基本结构相同，都 由光源、单色器、吸收池、检测器、讯号处 理与显示器等主要部件构成，但不同型号仪 器的外形差别很大，质量和价格相差悬殊， 操作方法迥异，使用之前应仔细阅读仪器使 用说明书。
A lg T
【例题9-2 】（1）透光率T为50%，其吸光度 A为多少？（2）吸光度A为0.70，其透光率T 为多少？ 解:（1）透光率T=50%=0.50,其吸光度为：
A=-lgT=-lg0.50=0.30
(2）吸光度A=0.70,其够光率为：
T=10-A=10-0.70=0.20=20%
3、双波长分光光度计：
单色器 Ⅰ
一个光源，两个单色器，一个吸收池
1
光 源
2
检测器
单色器 Ⅱ
切 光 器
狭 缝
吸 收 池
用两种不同波长的单色光束交替照射到样品溶液上， 不需使用参比溶液，测得的是样品在两种波长下的吸 光度之差。
三、分光光度计的光学性能
1、波长范围 2、波长准确度 3、波长重现性 4、狭缝或谱带宽 5、分辨率 6、杂散光 7、透光率测量范围 8、吸光度测量范围 9、测光准确度 10、测光重现性
ε> 104 ε< 103 灵敏度高 灵敏度低 104 >ε>103 灵敏度中等
1、摩尔吸光系数ε 在某一波长下，溶液浓度为1mol/L、液层厚度为1cm 时的吸光度。单位：L/(mol· cm)
A c L
% 2、比吸光系数（百分吸光系数） E 1 1cm
在某一波长下,溶液浓度为1（g/100ml)、液层厚度 为1cm时的吸光度。单位：mL/(g· cm)
光源—单色器—吸收池—检测器—讯号处理与显示器
一、主要部件：
1、光源： 发出所需波长范围内的连续光谱，有 足够强度且稳定（不随λ而改变）
分光光度计中常用的光源有：
热辐射光源： 钨灯，卤钨灯（可见、近红外光区）
可发射340-2500nm的连续光谱
气体放电光源：氢灯，氘灯（紫外光区）
发射150-400nm连续光谱
氙灯
氢灯 钨灯
2、单色器： 是从连续光谱中获得所需波段的单色光的装臵。 （1）入射狭缝:限制杂散光进入 （2）准直镜（透镜或凹面反射镜），它使入射光束变为平 行光束。 （3）色散元件：棱镜或光栅，它使不同波长的入射光色散 开来。
（4） 聚焦透镜或聚焦凹面反射镜聚焦，它使不同波长的光聚 焦在焦面的不同位臵。 （5）出射狭缝 作用：将光源发出的连续光谱分解为单色光的装臵。 但狭缝↓，光强度↓，灵敏度↓
波长
10pm 300pm 200nm 400nm 800nm 500mm 1cm 1m
光谱 射线
X射线 紫外光
可见光
红外光
微波
无线电波
方法
光谱法
分光光度法
光谱法
核磁共振
可
见
光
第一节 概述
红光与绿光互补、紫光与黄光互补，等等。
白光的组成
白光的色散
一、物质对光的选择性吸收
单色光 单一波长的光 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 例混合得到白光，那么就称这两种单色光 为互补色光，这种现象称为光的互补。 青