第一章紫外吸收光譜分析

1、 第一章第一章 紫外吸收光譜分析紫外吸收光譜分析 Ultraviolet Spectrophotometry,UV 本次課應(yīng)掌握的重點：本次課應(yīng)掌握的重點：1、物質(zhì)對光吸收的本質(zhì)是什么？、物質(zhì)對光吸收的本質(zhì)是什么？2、為什么物質(zhì)對光會發(fā)生選擇性吸收？、為什么物質(zhì)對光會發(fā)生選擇性吸收？3、各類有機(jī)化合物在紫外、各類有機(jī)化合物在紫外-可見光區(qū)的特征吸可見光區(qū)的特征吸收；收；4、K、R、E、B 吸收帶分別是由哪些結(jié)構(gòu)單吸收帶分別是由哪些結(jié)構(gòu)單元產(chǎn)生的？哪條吸收帶常用于定量分析？元產(chǎn)生的？哪條吸收帶常用于定量分析？5、溶劑極性及酸度對有機(jī)化合物的、溶劑極性及酸度對有機(jī)化合物的紫外吸收紫外吸收光譜有何影

2、響？光譜有何影響？1-1 1-1 概述概述 紫外分子吸收光譜法紫外分子吸收光譜法( UltravioletMolecular Absorption Spectrometry ,UV),又稱紫外分光光度法又稱紫外分光光度法(Ultraviolet Spectrophotometry)。它是研究分子吸收。它是研究分子吸收 190380 nm 波長范圍內(nèi)的吸收光譜。紫外吸收光譜波長范圍內(nèi)的吸收光譜。紫外吸收光譜主要產(chǎn)生于分子價電子的躍遷，通過測定分子主要產(chǎn)生于分子價電子的躍遷，通過測定分子對紫外光的吸收，可以用于鑒定和定量測定有對紫外光的吸收，可以用于鑒定和定量測定有機(jī)化合物。機(jī)化合物。 光是一種電

3、磁輻射（光是一種電磁輻射（Electromagnetic radiation)或叫電磁波或叫電磁波(Electromagnetic wave)能被人們看見的光稱為可見光。能被人們看見的光稱為可見光。 各種看不見的光，如紫外光、紅外光、各種看不見的光，如紫外光、紅外光、X-射線、射線、 -射線等，它們也都是某一波長區(qū)域的射線等，它們也都是某一波長區(qū)域的電磁輻射。電磁輻射。紫外光紫外光（ultraviolet light） 紫外光是指波長為紫外光是指波長為 10380 nm 的電磁輻的電磁輻射，它又可分為遠(yuǎn)紫外光（射，它又可分為遠(yuǎn)紫外光（Far ultraviolet light）和近紫外光（）和

4、近紫外光（Near ultraviolet light）。）。 遠(yuǎn)紫外光的波長范圍是遠(yuǎn)紫外光的波長范圍是10200nm。遠(yuǎn)紫。遠(yuǎn)紫外光又有真空紫外光（外光又有真空紫外光（Vacuum ultraviolet light）之稱）之稱.1- -2 吸收物質(zhì)吸收物質(zhì)及其紫外吸收光譜及其紫外吸收光譜 一一. 吸收的一般性質(zhì)吸收的一般性質(zhì) 1. 吸收的本質(zhì)吸收的本質(zhì) 光被物質(zhì)吸收，實際上就是光的能量光被物質(zhì)吸收，實際上就是光的能量轉(zhuǎn)移到了物質(zhì)的原子或分子中去了。光通轉(zhuǎn)移到了物質(zhì)的原子或分子中去了。光通過物質(zhì)后，某些頻率的光能使物質(zhì)的原子過物質(zhì)后，某些頻率的光能使物質(zhì)的原子或分子由最低能級（基態(tài)）躍遷到較

5、高的或分子由最低能級（基態(tài)）躍遷到較高的能級（激發(fā)態(tài)）。能級（激發(fā)態(tài)）。 量子化學(xué)表明：原子、分子或離子具有不量子化學(xué)表明：原子、分子或離子具有不連續(xù)的、數(shù)目有限的量子化能級，如圖連續(xù)的、數(shù)目有限的量子化能級，如圖1-21-2，所以，物質(zhì)只能吸收與兩個能級之差相同的或所以，物質(zhì)只能吸收與兩個能級之差相同的或為其整數(shù)倍的能量。對于光來說，就是只能吸為其整數(shù)倍的能量。對于光來說，就是只能吸收一定頻率或波長的光。收一定頻率或波長的光。即：即： （1-1） chhEE0E2激發(fā)態(tài)能級 基態(tài)能級E1E0圖12 電子能級示意圖 只有當(dāng)照射光光子的能量只有當(dāng)照射光光子的能量 hv與被照射物質(zhì)與被照射物質(zhì)微粒

6、的基態(tài)、某一激發(fā)態(tài)能量之差相當(dāng)時才能微粒的基態(tài)、某一激發(fā)態(tài)能量之差相當(dāng)時才能發(fā)生吸收。發(fā)生吸收。 不同的物質(zhì)微粒由于結(jié)構(gòu)不同，則有不同不同的物質(zhì)微粒由于結(jié)構(gòu)不同，則有不同的量子化能級，其能級之間的能量差是不同的，的量子化能級，其能級之間的能量差是不同的，所以，不同的物質(zhì)可以吸收不同波長的光，即：所以，不同的物質(zhì)可以吸收不同波長的光，即：物質(zhì)對光的吸收具有選擇性。物質(zhì)對光的吸收具有選擇性。2. 分子吸收光譜分子吸收光譜（Molecular Absorption Spectrum） 紫外光的能量與分子中價電子躍遷吸紫外光的能量與分子中價電子躍遷吸收的能量相適應(yīng)，所以紫外光譜屬于分子收的能量相適應(yīng)，

7、所以紫外光譜屬于分子吸收光譜。吸收光譜。 分子內(nèi)部的運(yùn)動可分為價電子運(yùn)動、分子分子內(nèi)部的運(yùn)動可分為價電子運(yùn)動、分子內(nèi)原子在平衡位置附近的振動和分子繞其重心內(nèi)原子在平衡位置附近的振動和分子繞其重心的轉(zhuǎn)動，則分子中存在三種能量，而三種能量的轉(zhuǎn)動，則分子中存在三種能量，而三種能量都是量子化的，所以有三種能級存在于分子中，都是量子化的，所以有三種能級存在于分子中，即電子能級即電子能級Ee (Electronic Level)、振動能級、振動能級Ev (Vibrational Level)、和轉(zhuǎn)動能級、和轉(zhuǎn)動能級Er (Rotational Level)。 在這三種能量中，電子能級之間能量差最在這三種能

8、量中，電子能級之間能量差最大，振動能級相差次之，轉(zhuǎn)動能級相差最小。大，振動能級相差次之，轉(zhuǎn)動能級相差最小。即：即： Ee Ev Er 電子能級躍遷所需的能量一般在電子能級躍遷所需的能量一般在120eV。如果是如果是5eV, 則由式（則由式（3-1）可計算相應(yīng)的波長）可計算相應(yīng)的波長:已知已知 h6.62410-34Js4.13610-15eVs c（光速）（光速）2.9981010s-1故故: 可見，電子能級躍遷產(chǎn)生的吸收光譜主要可見，電子能級躍遷產(chǎn)生的吸收光譜主要處于紫外及可見光區(qū)（處于紫外及可見光區(qū)（200780nm）。這種分）。這種分子光譜稱為電子光譜或紫外及可見光譜。子光譜稱為電子光譜

9、或紫外及可見光譜。nm248cm1048. 2eV5scm10998. 2seV10136. 4511015Ehc振動能級的能量差一般在振動能級的能量差一般在 0.0251 eV之之間。如果能量差是間。如果能量差是 0.1eV，則它為，則它為 5eV 的電子的電子能級間隔的能級間隔的 2，所以電子躍遷并不是產(chǎn)生一，所以電子躍遷并不是產(chǎn)生一條波長為條波長為 248 nm 的譜線的譜線, 而是產(chǎn)生一系列的譜而是產(chǎn)生一系列的譜線，其波長間隔約為線，其波長間隔約為 248nm 2 5 nm。 在振動能級躍遷時還伴隨著轉(zhuǎn)動能級的躍遷。在振動能級躍遷時還伴隨著轉(zhuǎn)動能級的躍遷。轉(zhuǎn)動能級的間隔小于轉(zhuǎn)動能級的間

10、隔小于0.025eV。如果間隔是。如果間隔是 0.005 eV，則它為，則它為 5 eV的的0.1，相當(dāng)?shù)牟ㄩL間，相當(dāng)?shù)牟ㄩL間隔是隔是 248 nm0.1 0.25 nm。 紫外及可見吸收光譜，一般包含若干譜帶紫外及可見吸收光譜，一般包含若干譜帶系，不同譜帶系相當(dāng)于不同的電子能級躍遷，系，不同譜帶系相當(dāng)于不同的電子能級躍遷，一個譜帶系（即同一電子能級躍遷，如由能級一個譜帶系（即同一電子能級躍遷，如由能級 A 躍遷到能級躍遷到能級 B）含有若干譜帶，不同譜帶相）含有若干譜帶，不同譜帶相當(dāng)于不同的振動能級躍遷。同一譜帶內(nèi)又包含當(dāng)于不同的振動能級躍遷。同一譜帶內(nèi)又包含若干光譜線，每一條線相當(dāng)于轉(zhuǎn)動能

11、級的躍遷，若干光譜線，每一條線相當(dāng)于轉(zhuǎn)動能級的躍遷，它們的間隔如上所述約為它們的間隔如上所述約為 0.25nm。一般分光光。一般分光光度計的分辨率，觀察到的為合并成較寬的譜帶，度計的分辨率，觀察到的為合并成較寬的譜帶，所以分子光譜是一種帶狀光譜。所以分子光譜是一種帶狀光譜。 與純振動能級之差與純振動能級之差Ev 相適應(yīng)的輻射是波相適應(yīng)的輻射是波長約為長約為 0.7850m 的光，這種光在近紅外的光，這種光在近紅外（包括中紅外）區(qū)，所以，當(dāng)用紅外線照射分（包括中紅外）區(qū)，所以，當(dāng)用紅外線照射分子時，則此能量不足以引起電子能級的躍遷，子時，則此能量不足以引起電子能級的躍遷，只能引起振動和轉(zhuǎn)動能級的

12、躍遷，這樣得到的只能引起振動和轉(zhuǎn)動能級的躍遷，這樣得到的光譜稱為紅外吸收光譜光譜稱為紅外吸收光譜(Infrared absorption spectrum)。 如果用能量更低的遠(yuǎn)紅外線和微波如果用能量更低的遠(yuǎn)紅外線和微波（50300 m）照射分子，則只能引起轉(zhuǎn)）照射分子，則只能引起轉(zhuǎn)動能級的躍遷，這樣得到的光譜稱為遠(yuǎn)紅動能級的躍遷，這樣得到的光譜稱為遠(yuǎn)紅外光譜外光譜（Far-infrared spectrum）和微波）和微波譜（譜（Microwave spectrum）。 不同波長范圍的電磁波所能激發(fā)的分不同波長范圍的電磁波所能激發(fā)的分子和原子的運(yùn)動情況如下表所示：子和原子的運(yùn)動情況如下表所示

13、： 光光譜譜區(qū)區(qū) 波波長長范范圍圍 原原子子或或分分子子的的運(yùn)運(yùn)動動形形式式 X X射射線線 0 0. .0 01 11 10 0n nm m 原原子子內(nèi)內(nèi)層層電電子子的的躍躍遷遷 遠(yuǎn)遠(yuǎn)紫紫外外 1 10 02 20 00 0n nm m 分分子子中中原原子子外外層層電電子子的的躍躍遷遷 紫紫外外 2 20 00 03 38 80 0n nm m 同同上上 可可見見光光 3 38 80 07 78 80 0n nm m 同同上上 近近紅紅外外 7 78 80 0n nm m2 2. .5 5m m 分分子子中中涉涉及及氫氫原原子子的的振振動動 紅紅外外 2 2. .5 55 50 0m m 分

14、分子子中中原原子子的的振振動動及及分分子子轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動動 遠(yuǎn)遠(yuǎn)紅紅外外 5 50 03 30 00 0m m 分分子子的的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動動 微微波波 0 0. .3 3m mm m1 1m m 同同上上 無無線線電電波波 1 11 10 00 00 0m m 核核磁磁共共振振 二二. . 分子的紫外吸收光譜分子的紫外吸收光譜 1.1.有機(jī)化合物的紫外吸收光譜有機(jī)化合物的紫外吸收光譜 （1 1）. .有機(jī)化合物分子中電子躍遷的類型有機(jī)化合物分子中電子躍遷的類型 在有機(jī)化合物分子中有幾種不同性質(zhì)的價電子：在有機(jī)化合物分子中有幾種不同性質(zhì)的價電子：形成單鍵的電子稱為形成單鍵的電子稱為鍵電子；形成雙鍵的電子稱為鍵電

15、子；形成雙鍵的電子稱為 鍵電子；氧、氮、硫、鹵素等含有未成鍵的孤對電鍵電子；氧、氮、硫、鹵素等含有未成鍵的孤對電子，稱為子，稱為 n 電子（或稱電子（或稱 p 電子）。當(dāng)它們吸收一定能電子）。當(dāng)它們吸收一定能量量E 后，這些價電子將躍遷到較高能級（激發(fā)態(tài)），后，這些價電子將躍遷到較高能級（激發(fā)態(tài)），此時電子所占的軌道稱為反鍵軌道，而這種躍遷同分此時電子所占的軌道稱為反鍵軌道，而這種躍遷同分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)有密切關(guān)系。子內(nèi)部結(jié)構(gòu)有密切關(guān)系。 這些躍遷可分成如下三類：這些躍遷可分成如下三類： . NV 躍遷：由基態(tài)軌道躍遷到反鍵軌道，包躍遷：由基態(tài)軌道躍遷到反鍵軌道，包括飽和碳?xì)浠衔镏械睦柡吞細(xì)浠?/p>

16、物中的* * 躍遷以及不飽和躍遷以及不飽和烯烴中的烯烴中的* * 躍遷（躍遷（ * *、* *分別表示分別表示鍵鍵電子、電子、鍵電子的反鍵軌道）。鍵電子的反鍵軌道）。 . NQ 躍遷躍遷：是分子中未成鍵的是分子中未成鍵的 n 電子激發(fā)到電子激發(fā)到反鍵軌道的躍遷反鍵軌道的躍遷，包括包括 n* *、n* * 躍遷躍遷。. . NR 躍遷：是躍遷：是鍵電子逐步激發(fā)到各個高鍵電子逐步激發(fā)到各個高能級，最后電離成分子離子的躍遷能級，最后電離成分子離子的躍遷( (光致電離光致電離) )。.電荷遷移躍遷：電子從給予體向接受體躍遷電荷遷移躍遷：電子從給予體向接受體躍遷. . 由上述可見，有機(jī)化合物價電子可能產(chǎn)

17、生由上述可見，有機(jī)化合物價電子可能產(chǎn)生的躍遷主要為的躍遷主要為* *、n* *、n* *及及* *。各種躍遷所需能量是不同的，可用下。各種躍遷所需能量是不同的，可用下圖表示。圖表示。由圖可見，各種躍遷所需大小為：由圖可見，各種躍遷所需大小為： * * n* * * * n* *n E 一般說來，未成鍵孤對電子較易激發(fā)一般說來，未成鍵孤對電子較易激發(fā),成鍵電子中成鍵電子中電子具有較高的能級電子具有較高的能級, 而反而反鍵電子卻相反。因此，簡單分子中鍵電子卻相反。因此，簡單分子中 n* * 躍遷、配位場躍遷需最小的能量，吸收帶躍遷、配位場躍遷需最小的能量，吸收帶出現(xiàn)在長波段方向，出現(xiàn)在長波段方向，

18、n* *、* * 及電及電荷遷移躍遷的吸收帶出現(xiàn)在較短波段，而荷遷移躍遷的吸收帶出現(xiàn)在較短波段，而* * 躍遷則出現(xiàn)在遠(yuǎn)紫外區(qū)。躍遷則出現(xiàn)在遠(yuǎn)紫外區(qū)。 可見光近紫外光遠(yuǎn)紫外光*電荷遷移n*n*配位場n* *1020040080012345100300500600700lg/nm圖 1-6 電子躍遷所處的波長范圍及強(qiáng)度（2）. 有機(jī)物分子的紫外吸收光譜有機(jī)物分子的紫外吸收光譜 現(xiàn)根據(jù)電子躍遷討論有機(jī)化合物中較現(xiàn)根據(jù)電子躍遷討論有機(jī)化合物中較為重要的一些紫外吸收光譜，由此可以看為重要的一些紫外吸收光譜，由此可以看到紫外吸收光譜與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系。到紫外吸收光譜與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系。 . 飽和烴飽和烴及其

19、取代衍生物及其取代衍生物 飽和單鍵碳?xì)浠衔镏挥酗柡蛦捂I碳?xì)浠衔镏挥墟I電子，鍵電子， 鍵鍵電子最不易激發(fā)，電子最不易激發(fā)，* 躍遷產(chǎn)生的吸收一般在躍遷產(chǎn)生的吸收一般在遠(yuǎn)紫外區(qū)（遠(yuǎn)紫外區(qū)（10200nm）。但由于這類化合物）。但由于這類化合物在在 2001000nm 范圍內(nèi)無吸收帶，在紫外吸收范圍內(nèi)無吸收帶，在紫外吸收光譜分析中常用作溶劑（如己烷、庚烷、環(huán)己光譜分析中常用作溶劑（如己烷、庚烷、環(huán)己烷等）。烷等）。 當(dāng)飽和單鍵碳?xì)浠衔镏械臍浔谎?、氮、?dāng)飽和單鍵碳?xì)浠衔镏械臍浔谎?、氮、鹵素、硫等雜原子取代時，吸收峰向長波長方鹵素、硫等雜原子取代時，吸收峰向長波長方向移動向移動, 這種現(xiàn)象稱為深

20、色移動或稱紅移這種現(xiàn)象稱為深色移動或稱紅移（bathochromic shift）, 此時產(chǎn)生此時產(chǎn)生 n* 躍遷。躍遷。 例如甲烷一般躍遷的范圍在例如甲烷一般躍遷的范圍在125135nm，碘甲烷（碘甲烷（CH3I）的吸收峰則處在）的吸收峰則處在150210nm（*躍遷）及躍遷）及259nm（n*躍遷）：躍遷）：HC IHH*(150210nm)n*(259nm) CH2I2 及及 CHI3 的吸收峰則分別是的吸收峰則分別是 292292nm 及及 349349nm ( (n* 躍遷躍遷) )。 這種能使吸收峰波長向長波長方向移動的這種能使吸收峰波長向長波長方向移動的雜原子基團(tuán)稱為助色團(tuán)（雜原

21、子基團(tuán)稱為助色團(tuán)（auxochrome）。）。 如如NH2， NR2 ,OH，OR,SR，Cl，Br，I 等等。等等。 . .不飽和脂肪烴不飽和脂肪烴 這類化合物如乙烯、丁二烯，它們含有這類化合物如乙烯、丁二烯，它們含有鍵電子，吸收能量后產(chǎn)生鍵電子，吸收能量后產(chǎn)生* 躍遷。躍遷。 若在飽和碳?xì)浠衔镏?，引入含有若在飽和碳?xì)浠衔镏校牒墟I的鍵的不飽和基團(tuán)，將使這一化合物的吸收峰出現(xiàn)在不飽和基團(tuán)，將使這一化合物的吸收峰出現(xiàn)在紫外及可見區(qū)范圍內(nèi)，這種基團(tuán)稱為生色團(tuán)紫外及可見區(qū)范圍內(nèi)，這種基團(tuán)稱為生色團(tuán)（chromophore）。）。 生色團(tuán)是含有生色團(tuán)是含有* 或或 n* 躍遷的基團(tuán)躍遷的基團(tuán)

22、, 如如:C=C、CC 、C=N、C=O 、N=N等。等。 具有共軛雙鍵的化合物如：共軛二烯、具有共軛雙鍵的化合物如：共軛二烯、,-不飽和酮、不飽和酮、,-不飽和酸、多烯、芳香核與雙鍵不飽和酸、多烯、芳香核與雙鍵或羰基的共軛等等，由于或羰基的共軛等等，由于-共軛效應(yīng)生成大共軛效應(yīng)生成大鍵。使各能級間的距離較近（鍵的平均化），鍵。使各能級間的距離較近（鍵的平均化），所以吸收峰的波長就增加，生色作用大為加強(qiáng)。所以吸收峰的波長就增加，生色作用大為加強(qiáng)。 例如乙烯的例如乙烯的max為為171nm（15530Lmol-1cm-1)； 丁二烯（丁二烯（CH2=CH-CH=CH2）吸收峰發(fā)生深色移動）吸收峰

23、發(fā)生深色移動（max217nm），吸收強(qiáng)度也顯著增加（），吸收強(qiáng)度也顯著增加（21000 Lmol-1cm-1）。）。 由于共軛雙鍵中由于共軛雙鍵中* 躍遷所產(chǎn)生的吸收帶稱為躍遷所產(chǎn)生的吸收帶稱為K 吸收帶。吸收帶。 特點：特點：1、強(qiáng)度大，摩爾吸光系數(shù)、強(qiáng)度大，摩爾吸光系數(shù)max通常在通常在10000200000（104）L mol-1 cm-1之間；之間； 2、吸收峰位置（、吸收峰位置（max）一般處在近紫外及可見）一般處在近紫外及可見光范圍內(nèi)。光范圍內(nèi)。 K 吸收帶的波長及強(qiáng)度與共軛體系中共軛雙鍵的吸收帶的波長及強(qiáng)度與共軛體系中共軛雙鍵的數(shù)目等有關(guān)。共軛雙鍵愈多，深色移動愈顯著據(jù)此數(shù)目等

24、有關(guān)。共軛雙鍵愈多，深色移動愈顯著據(jù)此可以判斷共軛體系的存在情況，這是紫外吸收光譜的可以判斷共軛體系的存在情況，這是紫外吸收光譜的重要應(yīng)用。重要應(yīng)用。 K 吸收帶還常用于定量分析。吸收帶還常用于定量分析。. . 羰基化合物羰基化合物 羰基化合物含有羰基化合物含有 基團(tuán)，主要可以產(chǎn)生基團(tuán)，主要可以產(chǎn)生 n* , n* 及及* 三個吸收帶。三個吸收帶。 n* 吸收帶又稱吸收帶又稱 R 帶，落于紫外光區(qū)（帶，落于紫外光區(qū)（270 350nm）。它的特點是強(qiáng)度低）。它的特點是強(qiáng)度低(max 為為1020)，并且，并且譜帶略寬，是羰基化合物的特征吸收帶。譜帶略寬，是羰基化合物的特征吸收帶。 當(dāng)醛、酮的羰

25、基與雙鍵共軛時，形成了當(dāng)醛、酮的羰基與雙鍵共軛時，形成了 ， -不不飽和醛酮類化合物。由于羰基與乙烯基共軛，即產(chǎn)生飽和醛酮類化合物。由于羰基與乙烯基共軛，即產(chǎn)生共軛作用，使共軛作用，使* 和和 n* 吸收帶向紅移動，吸收帶向紅移動，前一吸收帶強(qiáng)度高前一吸收帶強(qiáng)度高(max 104)，后一吸收帶強(qiáng)度低，后一吸收帶強(qiáng)度低(max 102)。這一特征可以用來識別。這一特征可以用來識別 ， -不飽和醛、不飽和醛、酮。酮。 CO 乙酰苯的紫外吸收光譜（正庚烷溶劑）：由乙酰苯的紫外吸收光譜（正庚烷溶劑）：由于乙酰苯中的羰基與苯環(huán)的雙鍵共軛，因此可于乙酰苯中的羰基與苯環(huán)的雙鍵共軛，因此可以看到很強(qiáng)的以看到很

26、強(qiáng)的 K 吸收帶（吸收帶（lglg4 4）。另外，）。另外，還出現(xiàn)還出現(xiàn)R 吸收帶及吸收帶及苯環(huán)的苯環(huán)的 B 吸收帶。吸收帶。CCH3O *, K吸收帶 n*, R吸收帶.苯及其衍生物苯及其衍生物 苯在苯在 185nm（= 47000）和）和204nm (= 7900)處有兩處有兩個強(qiáng)吸收帶，分別稱為個強(qiáng)吸收帶，分別稱為 E1和和 E2 吸收帶，是由苯環(huán)結(jié)構(gòu)吸收帶，是由苯環(huán)結(jié)構(gòu)中的環(huán)狀共軛系統(tǒng)的躍遷所產(chǎn)生的。中的環(huán)狀共軛系統(tǒng)的躍遷所產(chǎn)生的。 若苯環(huán)上有助色團(tuán)如若苯環(huán)上有助色團(tuán)如 OH、Cl 等取代，由于等取代，由于 n- 共軛，使共軛，使 E2 吸收帶向長波方向移動，一般在吸收帶向長波方向移動

27、，一般在 210nm 左右；左右； 若有生色團(tuán)取代而且與苯環(huán)共軛（若有生色團(tuán)取代而且與苯環(huán)共軛（共軛），共軛），則則 E2 吸收帶與吸收帶與 K 吸收帶合并且發(fā)生深色移動。吸收帶合并且發(fā)生深色移動。 除此之外，在除此之外，在230270nm處（處（256nm處處= 200 ）還有較弱的一系列精細(xì)結(jié)構(gòu)吸收帶，稱為還有較弱的一系列精細(xì)結(jié)構(gòu)吸收帶，稱為B吸收帶，這吸收帶，這是由于是由于* 躍遷和苯環(huán)的振動的重疊引起的。躍遷和苯環(huán)的振動的重疊引起的。 如果對位二取代苯的一個取代基是推如果對位二取代苯的一個取代基是推電子基團(tuán)，而另一個是拉電子基團(tuán)，深色電子基團(tuán)，而另一個是拉電子基團(tuán)，深色移動就非常大。例

28、如：移動就非常大。例如：NO2NH2H2NNO2 m a x= 2 6 9 n m m a x= 2 3 0 n m m a x= 3 8 1 n m.稠環(huán)芳烴及雜環(huán)化合物稠環(huán)芳烴及雜環(huán)化合物 稠環(huán)芳烴，如萘、蒽、菲等，均顯示苯的三個稠環(huán)芳烴，如萘、蒽、菲等，均顯示苯的三個吸收帶，但這三個吸收帶均發(fā)生紅移，且強(qiáng)度增加。吸收帶，但這三個吸收帶均發(fā)生紅移，且強(qiáng)度增加。隨著苯環(huán)數(shù)目增多，吸收波長紅移越多，吸收強(qiáng)度隨著苯環(huán)數(shù)目增多，吸收波長紅移越多，吸收強(qiáng)度也相應(yīng)增加。也相應(yīng)增加。 當(dāng)芳環(huán)上的當(dāng)芳環(huán)上的 CH 基團(tuán)被氮原子取代后，則相基團(tuán)被氮原子取代后，則相應(yīng)的氮雜環(huán)化合物應(yīng)的氮雜環(huán)化合物(如吡啶、喹

29、啉、如吡啶、喹啉、)的吸收光譜，與的吸收光譜，與相應(yīng)的碳環(huán)化合物極為相似，即吡啶與苯相似，喹相應(yīng)的碳環(huán)化合物極為相似，即吡啶與苯相似，喹啉與萘相似。啉與萘相似。 此外，由于引入含有此外，由于引入含有 n 電子的電子的 N 原子，這類雜原子，這類雜環(huán)化合物還可能產(chǎn)生環(huán)化合物還可能產(chǎn)生 n * 吸收帶，如吡啶在非極吸收帶，如吡啶在非極性溶劑的相應(yīng)吸收帶出現(xiàn)在性溶劑的相應(yīng)吸收帶出現(xiàn)在270 nm 處處(max = 450 L L molmol-1-1 cmcm-1-1 )。. . 吸收光譜的應(yīng)用吸收光譜的應(yīng)用 官能團(tuán)的檢出及同分異構(gòu)體的判別官能團(tuán)的檢出及同分異構(gòu)體的判別 根據(jù)化合物的紫外及可見區(qū)吸收

30、光譜可以根據(jù)化合物的紫外及可見區(qū)吸收光譜可以推測化合物所含的官能團(tuán)。例如一化合物在推測化合物所含的官能團(tuán)。例如一化合物在220800nm范圍內(nèi)無吸收峰，它可能是脂肪族范圍內(nèi)無吸收峰，它可能是脂肪族碳?xì)浠衔铮缓p鍵或環(huán)狀共軛體系，沒有碳?xì)浠衔?，不含雙鍵或環(huán)狀共軛體系，沒有醛、酮或溴、碘等基團(tuán)。醛、酮或溴、碘等基團(tuán)。 如果在如果在 210250nm 有強(qiáng)吸收帶，可能含有強(qiáng)吸收帶，可能含有二個雙鍵的共軛單位；在有二個雙鍵的共軛單位；在 260350nm 有強(qiáng)有強(qiáng)吸收帶，表示有吸收帶，表示有35個共軛單位。個共軛單位。 如化合物在如化合物在 270350nm 范圍內(nèi)出現(xiàn)的吸范圍內(nèi)出現(xiàn)的吸收峰很弱

31、（收峰很弱（=10100 ）而無其它強(qiáng)吸收峰，則）而無其它強(qiáng)吸收峰，則說明只含非共軛的，具有說明只含非共軛的，具有 n 電子的生色團(tuán)，電子的生色團(tuán)，如如 。 如在如在 250300nm 有中等強(qiáng)度吸收帶且有有中等強(qiáng)度吸收帶且有一定的精細(xì)結(jié)構(gòu)，則表示有苯環(huán)的特征吸收。一定的精細(xì)結(jié)構(gòu)，則表示有苯環(huán)的特征吸收。CO 判別同分異構(gòu)體判別同分異構(gòu)體: : 例如乙酰乙酸乙酯存在下述酮例如乙酰乙酸乙酯存在下述酮- -烯醇互變烯醇互變異構(gòu)體：異構(gòu)體： H3CCOH2CCOC2H5OH3CCOHHCCOOC2H5酮式烯醇式 又如又如1,2-二苯乙烯具有順式和反式兩種異二苯乙烯具有順式和反式兩種異構(gòu)體：構(gòu)體：CH

32、CHCHCH反式順式反式：反式：max=295nm max=27000順式：順式：max=280nm max=10500例例1.苯酰丙酮在乙醚和在水中的苯酰丙酮在乙醚和在水中的 UV 光光譜圖如下圖所示，解釋該化合物在不同譜圖如下圖所示，解釋該化合物在不同溶劑中的主要存在形式及吸收峰歸屬。溶劑中的主要存在形式及吸收峰歸屬。 OHCH COCH3COCH2CCH3OC解：由圖可知：苯酰丙酮在乙醚中解：由圖可知：苯酰丙酮在乙醚中(1)主要以主要以烯醇式存在，因為在烯醇式存在，因為在 300nm 處存在強(qiáng)的處存在強(qiáng)的 K 吸收帶（紅移），前一吸收帶屬苯環(huán)的吸收帶（紅移），前一吸收帶屬苯環(huán)的 B 吸收

33、帶。在水中吸收帶。在水中(2)主要以酮式存在，在主要以酮式存在，在 250nm 處也有較強(qiáng)的處也有較強(qiáng)的 K 吸收帶，吸收帶，300nm 處處的吸收是其中烯醇式的的吸收是其中烯醇式的 K 吸收帶（紅移）。吸收帶（紅移）。 例例2. 由紅外光譜得知某化合物含苯環(huán)、酮羰由紅外光譜得知某化合物含苯環(huán)、酮羰基、甲基、亞甲基。分子式為基、甲基、亞甲基。分子式為 C9H10O，UV數(shù)據(jù)為：數(shù)據(jù)為：245nm(lg=4.1)，280nm(lg=3.1)，320nm(lg=1.9)， 確定化合物結(jié)構(gòu)并說明吸收峰屬于什么吸收確定化合物結(jié)構(gòu)并說明吸收峰屬于什么吸收帶？帶？ 由由 UV 數(shù)據(jù)可進(jìn)一步確定其結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)

34、可進(jìn)一步確定其結(jié)構(gòu)：245nm處強(qiáng)吸收峰屬于處強(qiáng)吸收峰屬于*躍遷（共軛體系）的躍遷（共軛體系）的K吸吸收帶與收帶與 E2 帶合并的吸收帶。帶合并的吸收帶。 280nm 處的中等強(qiáng)度吸收屬于苯環(huán)的處的中等強(qiáng)度吸收屬于苯環(huán)的 B 吸吸收帶。收帶。320nm 處的弱吸收屬于羰基結(jié)構(gòu)的處的弱吸收屬于羰基結(jié)構(gòu)的 R 吸吸收帶（收帶（n*）解：由紅外官能團(tuán)的確定，可知其結(jié)構(gòu)應(yīng)為：解：由紅外官能團(tuán)的確定，可知其結(jié)構(gòu)應(yīng)為：COCH2CH3苯丙酮. . 溶劑對有機(jī)物紫外吸收光譜的影響溶劑對有機(jī)物紫外吸收光譜的影響a.a.極限波長極限波長 極限波長即溶劑在紫外光區(qū)產(chǎn)生吸收的極限波長即溶劑在紫外光區(qū)產(chǎn)生吸收的最大波

35、長。最大波長。如果我們的測定在溶劑的極限波如果我們的測定在溶劑的極限波長以下（小于極限波長），則溶劑本身的吸長以下（小于極限波長），則溶劑本身的吸收將影響測定，所以測定只能在極限波長以收將影響測定，所以測定只能在極限波長以上進(jìn)行。上進(jìn)行。 溶劑溶劑 最低波最低波長極限長極限 nmnm 溶劑溶劑 最低波最低波長極限長極限 nmnm 乙醚乙醚 220220 甘油甘油 220220 環(huán)已烷環(huán)已烷 210210 1 1，2 2二氧乙烷二氧乙烷 230230 正丁醇正丁醇 210210 二氯甲烷二氯甲烷 233233 水水 210210 氯仿氯仿 245245 異丙醇異丙醇 210210 乙酸正丁酯乙酸

36、正丁酯 260260 b. 溶劑極性的影響溶劑極性的影響 極性溶劑往往對吸收峰的波長、強(qiáng)度及形狀產(chǎn)極性溶劑往往對吸收峰的波長、強(qiáng)度及形狀產(chǎn)生影響。比如，對于生影響。比如，對于 n* 躍遷來說，溶劑極性增躍遷來說，溶劑極性增大，溶質(zhì)吸收峰產(chǎn)生藍(lán)移，而大，溶質(zhì)吸收峰產(chǎn)生藍(lán)移，而* 躍遷吸收峰產(chǎn)躍遷吸收峰產(chǎn)生紅移。生紅移。En*n*n*n*無溶劑效應(yīng)極性溶劑效應(yīng) c . 溶劑酸度的影響溶劑酸度的影響 對于具有酸堿性的被測物質(zhì)，溶劑的對于具有酸堿性的被測物質(zhì)，溶劑的 pH 變化，則溶質(zhì)的存在形式發(fā)生變化，使變化，則溶質(zhì)的存在形式發(fā)生變化，使 分子中共軛效應(yīng)發(fā)生變化，則使吸收紅移分子中共軛效應(yīng)發(fā)生變化，

37、則使吸收紅移 或藍(lán)移?；蛩{(lán)移。 如酚酞指示劑如酚酞指示劑 ： COCOH2OCOHCOOHHOOHHOOHCOHCOO-HOOHOH-H+H+CCOO-O-OH-H+COHCOO-OO-OH-無色無色離子紅色離子(醌式)無色(羧酸鹽式)pKa=9.1-H2O, -H2O無色O 以上結(jié)構(gòu)變化也可以簡單地表示為：以上結(jié)構(gòu)變化也可以簡單地表示為： 無色分子無色分子 無色離子無色離子 紅色離子紅色離子 無色離子無色離子 根據(jù)測定，當(dāng)根據(jù)測定，當(dāng) pH8 時，呈無色時，呈無色 pH10 時，呈紅色時，呈紅色 pH12 時，呈無色時，呈無色OH-H+OH-H+強(qiáng)堿H+1 13 3 吸收定律吸收定律 1.1

38、.朗伯比耳定律朗伯比耳定律（the Beer-Lambert Lawthe Beer-Lambert Law） 光吸收的基本定律是朗伯光吸收的基本定律是朗伯- -比耳定律，比耳定律，這個定律是比色分析和分光光度法的定量這個定律是比色分析和分光光度法的定量依據(jù)。依據(jù)。 （1 1）. .溶液對光的形為及有關(guān)術(shù)語溶液對光的形為及有關(guān)術(shù)語 溶液對光的形為是一部分光被吸收，一部分溶液對光的形為是一部分光被吸收，一部分光被界面反射，其余的光則透過溶液。光被界面反射，其余的光則透過溶液。 即入射光強(qiáng)度即入射光強(qiáng)度 I0 0 可表示為：可表示為：I0 0 = I t + I a + I r 上式中，上式中，

39、I a 為吸收光的強(qiáng)度，為吸收光的強(qiáng)度， I t 為透射光的為透射光的強(qiáng)度，強(qiáng)度， I r 為反射光的強(qiáng)度。為反射光的強(qiáng)度。 溶液對光的反射損失很小，可以忽略不溶液對光的反射損失很小，可以忽略不計，則當(dāng)一束平行單色光照射溶液時，一部計，則當(dāng)一束平行單色光照射溶液時，一部分光被溶液吸收分光被溶液吸收, ,其余的光透過溶液。其余的光透過溶液。 我們把透射光強(qiáng)度與入射光強(qiáng)度的比值我們把透射光強(qiáng)度與入射光強(qiáng)度的比值稱為透光度或透光率稱為透光度或透光率(Transmittance)(Transmittance)，用，用“T ”表示。表示。 則：則： TIt/I0 T 還常用百分透光率表示：還常用百分透光

40、率表示：TT100 溶液對光的吸收程度常用吸光度溶液對光的吸收程度常用吸光度（Absorbance）表示，符號為）表示，符號為“A ”。 A 的定義為：吸光度等于透光度的負(fù)對數(shù)的定義為：吸光度等于透光度的負(fù)對數(shù)或透光度倒數(shù)的對數(shù)。即：或透光度倒數(shù)的對數(shù)。即： A = -lgT = lg = lg T 和和 A 都是用來表征入射光被吸收程度都是用來表征入射光被吸收程度的一種量度。的一種量度。T1t0II 溶液的吸光程度與該溶液的濃度、液溶液的吸光程度與該溶液的濃度、液層厚度以及入射光的強(qiáng)度有關(guān)，如果保持層厚度以及入射光的強(qiáng)度有關(guān)，如果保持入射光強(qiáng)度不變，則光吸收程度就只與溶入射光強(qiáng)度不變，則光吸

41、收程度就只與溶液濃度和液層厚度有關(guān)。液濃度和液層厚度有關(guān)。 描述它們之間定量關(guān)系的定律稱為朗描述它們之間定量關(guān)系的定律稱為朗伯比耳定律，這個定律是由朗伯定律和伯比耳定律，這個定律是由朗伯定律和比耳定律兩個定律組成的。比耳定律兩個定律組成的。 （2 2）. .朗伯定律（朗伯定律（LambertLamberts Laws Law） 朗伯定律是朗伯定律是德國物理學(xué)家德國物理學(xué)家 J.H.Lambert 于于17601760年提出的。年提出的。 朗伯定律：如果溶液的濃度一定，則光朗伯定律：如果溶液的濃度一定，則光的吸收程度與液層的厚度成正比。的吸收程度與液層的厚度成正比。 即：即： A = lg =

42、k1 1b ( (濃度濃度 c c 一定一定) ) 式中：式中： k1 1比例系數(shù)比例系數(shù) b液層厚度或叫光程長度液層厚度或叫光程長度 Dt0II（3 3）. .比耳定律（比耳定律（BeerBeers Laws Law） 比耳定律是由比耳定律是由德國物理學(xué)家德國物理學(xué)家 A. Beer Beer 于于18521852年研究發(fā)現(xiàn)的，比耳研究了各種無機(jī)鹽水年研究發(fā)現(xiàn)的，比耳研究了各種無機(jī)鹽水溶液對紅光的吸收，從而得出這樣一個結(jié)論：溶液對紅光的吸收，從而得出這樣一個結(jié)論： 當(dāng)單色光通過液層厚度一定的溶液時，溶當(dāng)單色光通過液層厚度一定的溶液時，溶液的吸光度與溶液的濃度成正比。這就是比耳液的吸光度與溶液

43、的濃度成正比。這就是比耳定律的內(nèi)容。表示式為：定律的內(nèi)容。表示式為： A = lg = k2c （b 一定）一定） 式中：式中： c溶液濃度溶液濃度 k2 2比例常數(shù)比例常數(shù) D D t0II 從上面兩個定律的表示式可以知道，當(dāng)從上面兩個定律的表示式可以知道，當(dāng)c、b 變化時，變化時，A將與兩者乘積成正比，即朗伯將與兩者乘積成正比，即朗伯比耳定律的數(shù)學(xué)表示式為：比耳定律的數(shù)學(xué)表示式為： A = abc (1) (1) a 稱為吸光系數(shù)（稱為吸光系數(shù)（AbsorptivityAbsorptivity）。如）。如果液層厚度用果液層厚度用“”表示，濃度以表示，濃度以“ “ gLgL-1 -1 ”為單

44、位，則為單位，則 a 的單位是的單位是“ “ LgLg-1-1-1 -1 ”。 通常濃度以通常濃度以“ “ molLmolL-1 -1 ”為單位為單位, ,此時的此時的吸光系數(shù)稱為摩爾吸光系數(shù)（吸光系數(shù)稱為摩爾吸光系數(shù)（Molar Molar absorptivityabsorptivity), ), 用用“”表示表示, ,單位：單位：“ “ LmolLmol-1-1-1 -1 ”，所以朗伯比耳定律也，所以朗伯比耳定律也可以表示為：可以表示為： A =bc (2) (2) （1 1）、（）、（2 2）兩式是朗伯比耳定律的數(shù)學(xué)表示式。）兩式是朗伯比耳定律的數(shù)學(xué)表示式。它的物理意義是：當(dāng)一束平行單

45、色光通過單一均勻的、它的物理意義是：當(dāng)一束平行單色光通過單一均勻的、非散射的吸光物質(zhì)溶液時，溶液的吸光度與溶液濃度非散射的吸光物質(zhì)溶液時，溶液的吸光度與溶液濃度和液層厚度的乘積成正比。和液層厚度的乘積成正比。 稱為摩爾吸光系數(shù)，它表示物質(zhì)的量濃度為稱為摩爾吸光系數(shù)，它表示物質(zhì)的量濃度為 1 1 molLmolL-1-1, ,液層厚度為液層厚度為1 1 時溶液的吸光度。時溶液的吸光度。 反映吸光物質(zhì)對光的吸收能力，也反映用吸光反映吸光物質(zhì)對光的吸收能力，也反映用吸光光度法測定該吸光物質(zhì)的靈敏度光度法測定該吸光物質(zhì)的靈敏度, ,是選擇顯色反應(yīng)的重是選擇顯色反應(yīng)的重要依據(jù)。要依據(jù)。 從和 a 的單位

46、可看出，兩者的換算關(guān)系為： = = M a （ M 是摩爾質(zhì)量）是摩爾質(zhì)量）例：已知含例：已知含CdCd2+2+濃度為濃度為 140140 gLgL-1 -1 的溶液，的溶液，用雙硫腙比色法測定用雙硫腙比色法測定 Cd,Cd,比色皿厚度為比色皿厚度為 2 2，在在= 520nm = 520nm 處測得的吸光度為處測得的吸光度為 A= 0.220= 0.220，計算該配合物的計算該配合物的 a 和和。 解：根據(jù)定律：解：根據(jù)定律： a = A/(bc) = 0.220/(214010-6) =786 (Lg-1-1) Cd Cd 的原子量為的原子量為 112112，則：，則： =Ma =1127

47、86=8.80104 (Lmol-1-1) 在多組分體系中，如果各組分對光都有吸在多組分體系中，如果各組分對光都有吸收，并且它們之間無相互作用，這時體系的總收，并且它們之間無相互作用，這時體系的總吸光度等于各組分吸光度之和，也就是說，吸吸光度等于各組分吸光度之和，也就是說，吸光度具有加和性：光度具有加和性： A總總=A1+A2+An =1bc1+2bc2+nbcn 1-4 1-4 分析儀器的基本部件分析儀器的基本部件 光度分析所用的儀器叫光度計，因為光度分析所用的儀器叫光度計，因為光度分析包括光電比色法和分光光度法兩光度分析包括光電比色法和分光光度法兩種方法，這兩種方法所用的儀器分別稱為種方法

48、，這兩種方法所用的儀器分別稱為光電比色計和分光光度計。光電比色計和分光光度計。 分光光度計有分光光度計有 72、721型等，這些都是用型等，這些都是用于可見光區(qū)的，波長范圍為于可見光區(qū)的，波長范圍為 400800nm，另外，另外，751型、型、751G型分光光度計可用于紫外和可見型分光光度計可用于紫外和可見光區(qū)，波長：光區(qū)，波長：2001000nm。 希爾格希爾格Hilger H700， Unicam SP500型，型，島津島津QR50型等。型等。WFD-G型紫外可見光度型紫外可見光度計是采用光柵單色器。計是采用光柵單色器。儀器儀器一一. . 光源（光源（Source） 光源是提供符合要求的入

49、射光的裝置，作光源是提供符合要求的入射光的裝置，作為光源必須滿足三個條件：為光源必須滿足三個條件： 1.必須能夠產(chǎn)生具有足夠強(qiáng)度的光束。必須能夠產(chǎn)生具有足夠強(qiáng)度的光束。 2.發(fā)出光的強(qiáng)度要穩(wěn)定。發(fā)出光的強(qiáng)度要穩(wěn)定。 3.光源提供的波長范圍應(yīng)能滿足分析的要求；光源提供的波長范圍應(yīng)能滿足分析的要求； 常用的可見光光源是鎢絲燈，它可發(fā)射常用的可見光光源是鎢絲燈，它可發(fā)射 3202500nm 范圍的連續(xù)光譜，包括了可見光區(qū)和范圍的連續(xù)光譜，包括了可見光區(qū)和近紅外光區(qū)。近紅外光區(qū)。 常用的紫外光源是氫燈或氘燈，它可發(fā)射的波常用的紫外光源是氫燈或氘燈，它可發(fā)射的波長范圍是長范圍是 180375nm。二二.

50、 . 單色器（單色器（Monochromater） 將光源發(fā)出的連續(xù)光譜分解為單色將光源發(fā)出的連續(xù)光譜分解為單色光的裝置，稱為單色器。單色器由棱鏡光的裝置，稱為單色器。單色器由棱鏡或光柵等色散元件及狹縫和透鏡等組成。或光柵等色散元件及狹縫和透鏡等組成。此外，常用的濾光片也起單色器的作用。此外，常用的濾光片也起單色器的作用。 棱鏡單色器的原理：棱鏡單色器的原理： 光通過入射狹縫，經(jīng)透鏡以一定角度射到棱鏡光通過入射狹縫，經(jīng)透鏡以一定角度射到棱鏡上，在棱鏡的兩界面上發(fā)生折射而色散，后被聚焦在上，在棱鏡的兩界面上發(fā)生折射而色散，后被聚焦在一個帶有出射狹縫的表面上，移動棱鏡或移動出射狹一個帶有出射狹縫的

51、表面上，移動棱鏡或移動出射狹縫的位置，就可使所需波長的光通過狹縫照射到試液縫的位置，就可使所需波長的光通過狹縫照射到試液上。使用棱鏡等單色器可以獲得純度較高的單色光上。使用棱鏡等單色器可以獲得純度較高的單色光( (半寬度半寬度 5 5lOnm)lOnm)。 三三. . 吸收池（吸收池（Absorption cell） 吸收池也稱比色皿，是用于盛裝試液并吸收池也稱比色皿，是用于盛裝試液并決定溶液液層厚度的器皿。比色皿一般是長決定溶液液層厚度的器皿。比色皿一般是長方體形，有兩個側(cè)面是光學(xué)玻璃制成的透光方體形，有兩個側(cè)面是光學(xué)玻璃制成的透光面，這兩個透光面之間的距離就是光程長度。面，這兩個透光面之間

52、的距離就是光程長度。另兩個側(cè)面是毛玻璃面。另兩個側(cè)面是毛玻璃面。四四. . 信號檢測器（信號檢測器（Signal detector） 測量吸光度時，由于測量吸光度時，由于 A=lg（I0/It）, 入入射光強(qiáng)度射光強(qiáng)度 I0 0 是一定的，則是一定的，則 A 與與 It t 之間有之間有固定的函數(shù)關(guān)系。固定的函數(shù)關(guān)系。 但在測量吸光度時，并不是直接測量透但在測量吸光度時，并不是直接測量透過吸收池的光強(qiáng)度，而是把光強(qiáng)度轉(zhuǎn)化成電過吸收池的光強(qiáng)度，而是把光強(qiáng)度轉(zhuǎn)化成電信號進(jìn)行測量，這種光電轉(zhuǎn)換器件就稱為檢信號進(jìn)行測量，這種光電轉(zhuǎn)換器件就稱為檢測器。測器。 實際上廣泛使用的光電轉(zhuǎn)換器是實際上廣泛使用的

53、光電轉(zhuǎn)換器是光電管（光電管（Phototube）、或光電倍增管）、或光電倍增管（Photomultiplier tube）。它們作為光電）。它們作為光電轉(zhuǎn)換器的原理都是：當(dāng)光子照射時，可轉(zhuǎn)換器的原理都是：當(dāng)光子照射時，可以發(fā)射電子而產(chǎn)生電流，電流的大小與以發(fā)射電子而產(chǎn)生電流，電流的大小與照射光強(qiáng)度成正比。照射光強(qiáng)度成正比。 光電管響應(yīng)的光譜范圍和靈敏度取光電管響應(yīng)的光譜范圍和靈敏度取決于沉積在陰極上材料的性質(zhì)。例如：決于沉積在陰極上材料的性質(zhì)。例如：氧化銫氧化銫-銀對近紅外光區(qū)敏感，氧化鉀銀對近紅外光區(qū)敏感，氧化鉀-銀銀和銫和銫-銀最敏感的范圍在紫外和可見光區(qū)。銀最敏感的范圍在紫外和可見光區(qū)。

54、由于熱電子發(fā)射，光電管會產(chǎn)生暗電流。由于熱電子發(fā)射，光電管會產(chǎn)生暗電流。五五. . 信號顯示器（信號顯示器（Signal display system） 信號顯示器是將光電轉(zhuǎn)換器輸出的信號顯示出信號顯示器是將光電轉(zhuǎn)換器輸出的信號顯示出來的裝置。來的裝置。 1.直讀式直讀式 通常是一個檢流計（微安表或毫安表），由通常是一個檢流計（微安表或毫安表），由它來測量光電流的大小，測出的光電流再以吸它來測量光電流的大小，測出的光電流再以吸光度光度 A 或或 T% 的形式反映到表盤上。的形式反映到表盤上。 2.電位調(diào)節(jié)指零型裝置電位調(diào)節(jié)指零型裝置 3 .數(shù)字顯示型數(shù)字顯示型美國美國 HACH 公司的公司的

55、DR/4000 UV-VIS 分光光度計分光光度計1-5 光度分析法的誤差光度分析法的誤差 吸光光度法的誤差主要來自兩方面吸光光度法的誤差主要來自兩方面:一是偏離朗伯一是偏離朗伯-比爾定律；二是吸光度測比爾定律；二是吸光度測量引起的誤差。量引起的誤差。 一一. . 對朗伯對朗伯- -比爾定律的偏離比爾定律的偏離 在固定液層厚度及入射光的波長和強(qiáng)度的情況下，在固定液層厚度及入射光的波長和強(qiáng)度的情況下，測定一系列標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度，以吸光度為縱坐標(biāo)，標(biāo)測定一系列標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度，以吸光度為縱坐標(biāo)，標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度為橫坐標(biāo)作圖，準(zhǔn)溶液濃度為橫坐標(biāo)作圖，應(yīng)得到一條通過原點的直線，應(yīng)得到一條通過原點的直線，該

56、直線稱為標(biāo)準(zhǔn)曲線或工作該直線稱為標(biāo)準(zhǔn)曲線或工作曲線。在相同情況下測得試曲線。在相同情況下測得試液的吸光度，從工作曲線上液的吸光度，從工作曲線上就可以查得試液的濃度，這就可以查得試液的濃度，這就是工作曲線法。就是工作曲線法。 偏離比爾定律的主要原因是目前儀器偏離比爾定律的主要原因是目前儀器不能提供真正的單色光（由同一波長的光不能提供真正的單色光（由同一波長的光子組成的光），目前儀器所提供的入射光子組成的光），目前儀器所提供的入射光實際上是由波長范圍較窄的光帶組成的復(fù)實際上是由波長范圍較窄的光帶組成的復(fù)合光。由于物質(zhì)對不同波長光的吸收程度合光。由于物質(zhì)對不同波長光的吸收程度不同，因而引起了對比爾定

57、律的偏離。不同，因而引起了對比爾定律的偏離。 假設(shè)入射光由兩種波長假設(shè)入射光由兩種波長1 1和和2 2的光組成，比爾定的光組成，比爾定律分別在這兩種波長下是適用的。律分別在這兩種波長下是適用的。對對1 1（入射光強(qiáng)為（入射光強(qiáng)為I0）吸光度為）吸光度為 A , ,摩爾吸光摩爾吸光系數(shù)為系數(shù)為1，則：則：A=lg(I0/It1)1bc ， It1 =I010-1bc 對于對于2 2 （入射光強(qiáng)為（入射光強(qiáng)為I0），吸光度為），吸光度為 A, ,摩爾吸光摩爾吸光系數(shù)為系數(shù)為2，則則 Alg(I0/It2) , It2 = =I010-2bc 測定時入射光強(qiáng)度為（測定時入射光強(qiáng)度為（I0 0I0 0

58、），透射光強(qiáng)度），透射光強(qiáng)度為（為（It1 + + It2）, ,則所得吸光度值為：則所得吸光度值為： 或或 ：)() (lg2100IIIIA)10 10() (lg210000bcbcIIIIA實驗證明，若能選用一束吸光度隨波長變實驗證明，若能選用一束吸光度隨波長變化不大的復(fù)合光作入射光來進(jìn)行測定，由于化不大的復(fù)合光作入射光來進(jìn)行測定，由于變化不大，所引起的偏離就小，可得到較好的變化不大，所引起的偏離就小，可得到較好的線性關(guān)系。線性關(guān)系。二二. . 吸光度測量的誤差吸光度測量的誤差 在分光光度計中，透光度的刻度是均勻的，在分光光度計中，透光度的刻度是均勻的，吸光度刻度是不均勻的。因此對于同

59、一臺儀器，吸光度刻度是不均勻的。因此對于同一臺儀器，讀數(shù)的波動對吸光度來說不是定值。由光度計讀數(shù)的波動對吸光度來說不是定值。由光度計讀數(shù)標(biāo)尺上吸光度與透光度的關(guān)系可以看出，讀數(shù)標(biāo)尺上吸光度與透光度的關(guān)系可以看出，吸光度越大，讀數(shù)波動引起的吸光度誤差也越吸光度越大，讀數(shù)波動引起的吸光度誤差也越大。大。檢流計標(biāo)尺上檢流計標(biāo)尺上 A 與與 T 的關(guān)系的關(guān)系 透透光度光度(或吸光度或吸光度)在什么范圍內(nèi)具有較小的在什么范圍內(nèi)具有較小的濃度測量誤差呢？濃度測量誤差呢？ 若在測量吸光度若在測量吸光度 A 時產(chǎn)生了一個微小的絕時產(chǎn)生了一個微小的絕對誤差對誤差 dA，則測量，則測量 A 的相對誤差的相對誤差(Er)為為: AdAEr 根據(jù)朗伯比爾定律根據(jù)朗伯比爾定律: A=bc當(dāng)當(dāng) b為定值時，兩邊微分得到為定值時，兩邊微分得到: dA=bdc dc 就是測量濃度就是測量濃度 c 的微小的絕對誤差。的微小的絕對誤差。二式相除得到二式相除得到: cdcAdAA與與 T 的測量誤差之間的關(guān)系如下的測量誤差之間的關(guān)系如下:A= - - lgT = - - 0.434lnT微分：微分： 兩式相除：兩式相除：TdTdA434. 0TTdTAdAln 可見，由于可見，由于 A 與與 T 不是正比關(guān)系，則它們不是正比關(guān)系，則它們的測量相對誤差并不