第十二章紫外—可見(jiàn)分光光度法

1、Friday, June 03, 2022第十二章第十二章 紫外紫外可見(jiàn)分光光度法可見(jiàn)分光光度法 1 基本原理基本原理 2 光度法的誤差光度法的誤差 3 顯色反應(yīng)及顯色條件的選擇顯色反應(yīng)及顯色條件的選擇 4 紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)紫外可見(jiàn)分光光度計(jì) 5 定性與定量分析方法定性與定量分析方法 6 紫外可見(jiàn)吸收光譜與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系紫外可見(jiàn)吸收光譜與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系Friday, June 03, 20221 基本原理基本原理利用被測(cè)物質(zhì)的分子對(duì)利用被測(cè)物質(zhì)的分子對(duì)紫外紫外- -可見(jiàn)光具有選擇性可見(jiàn)光具有選擇性吸收的特性吸收的特性而建立的分析方法。而建立的分析方法。一、紫外可見(jiàn)吸光光度法的特點(diǎn)一、紫外可見(jiàn)

2、吸光光度法的特點(diǎn)（1）具有較高的靈敏度。具有較高的靈敏度。（2）有一定的準(zhǔn)確度，該方法相對(duì)誤差為有一定的準(zhǔn)確度，該方法相對(duì)誤差為2%-5%，可滿(mǎn)足對(duì)微量組分測(cè)定的要求?？蓾M(mǎn)足對(duì)微量組分測(cè)定的要求。（3）操作簡(jiǎn)便、快速、選擇性好、儀器設(shè)備簡(jiǎn)單。操作簡(jiǎn)便、快速、選擇性好、儀器設(shè)備簡(jiǎn)單。（4）應(yīng)用廣泛應(yīng)用廣泛Friday, June 03, 2022：只具有一種波長(zhǎng)的光。：只具有一種波長(zhǎng)的光。：由兩種以上波長(zhǎng)組成的光，如白光。：由兩種以上波長(zhǎng)組成的光，如白光。二、二、物質(zhì)對(duì)光的選擇性吸收物質(zhì)對(duì)光的選擇性吸收白光白光青藍(lán)青藍(lán)青青綠綠黃黃橙橙紅紅紫紫藍(lán)藍(lán)1、光的互補(bǔ)性與物質(zhì)的顏色、光的互補(bǔ)性與物質(zhì)的顏色

3、Friday, June 03, 2022是由于物質(zhì)對(duì)不同波是由于物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)的光具有選擇性的吸收作用而長(zhǎng)的光具有選擇性的吸收作用而產(chǎn)生的，產(chǎn)生的，。例：例：硫酸銅硫酸銅溶液吸收白光中的黃色光而呈藍(lán)色；溶液吸收白光中的黃色光而呈藍(lán)色； 高錳酸鉀高錳酸鉀溶液因吸白光中的綠色光而呈紫色。溶液因吸白光中的綠色光而呈紫色。 如果兩種適當(dāng)顏色的光按一定的強(qiáng)度比例混合可以如果兩種適當(dāng)顏色的光按一定的強(qiáng)度比例混合可以得白光，這兩種光就叫得白光，這兩種光就叫。物質(zhì)呈現(xiàn)的顏色和物質(zhì)呈現(xiàn)的顏色和吸收的光顏色之間是互補(bǔ)關(guān)系。吸收的光顏色之間是互補(bǔ)關(guān)系。Friday, June 03, 2022 /nm顏色顏色互補(bǔ)

4、光互補(bǔ)光400-450紫黃綠450-480藍(lán)藍(lán)黃黃480-490綠藍(lán)綠藍(lán)橙橙490-500藍(lán)綠藍(lán)綠紅紅500-560綠綠紅紫紅紫560-580黃綠黃綠紫紫580-610黃黃藍(lán)藍(lán)610-650橙橙綠藍(lán)綠藍(lán)650-760紅紅藍(lán)綠藍(lán)綠不同顏色的可見(jiàn)光波長(zhǎng)及其互補(bǔ)光不同顏色的可見(jiàn)光波長(zhǎng)及其互補(bǔ)光白光白光青藍(lán)青藍(lán)青青綠綠黃黃橙橙紅紅紫紫藍(lán)藍(lán)Friday, June 03, 20222、吸收光譜或吸收曲線(xiàn)、吸收光譜或吸收曲線(xiàn) 吸收曲線(xiàn)：測(cè)定某種物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)單色光的吸吸收曲線(xiàn)：測(cè)定某種物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)單色光的吸收程度，以收程度，以波長(zhǎng)波長(zhǎng)為橫坐標(biāo)，為橫坐標(biāo)，吸光度吸光度為縱坐標(biāo)作圖。為縱坐標(biāo)作圖。KMnO4

5、 的吸收曲線(xiàn)的吸收曲線(xiàn)最大吸收波長(zhǎng)，最大吸收波長(zhǎng)， max定量分析的基礎(chǔ)：某一波長(zhǎng)定量分析的基礎(chǔ)：某一波長(zhǎng)下測(cè)得的吸光度與物質(zhì)濃度下測(cè)得的吸光度與物質(zhì)濃度關(guān)系的有關(guān)關(guān)系的有關(guān)Friday, June 03, 2022Friday, June 03, 2022300400500600350525 545Cr2O72-MnO4-1.00.80.60.40.2AbsorbanceCr2O72-、MnO4-的吸收光譜的吸收光譜350光譜定性分析基礎(chǔ)：吸光譜定性分析基礎(chǔ)：吸收曲線(xiàn)的形狀和最大吸收曲線(xiàn)的形狀和最大吸收波長(zhǎng)收波長(zhǎng)Friday, June 03, 2022光的吸收定律光的吸收定律朗伯比爾定律朗

6、伯比爾定律I0：入射光強(qiáng)度：入射光強(qiáng)度I：透過(guò)光強(qiáng)度：透過(guò)光強(qiáng)度c ：溶液的濃度：溶液的濃度b：液層寬度：液層寬度0lgIAbcI T透光率（透射比）透光率（透射比）IT =I0tA吸光度吸光度T =10-AFriday, June 03, 2022 與入射光波長(zhǎng)、溶液的性質(zhì)及溫度有關(guān)。當(dāng)這些條件一定與入射光波長(zhǎng)、溶液的性質(zhì)及溫度有關(guān)。當(dāng)這些條件一定時(shí)，時(shí)，代表單位濃度的有色溶液放在單位寬度的比色皿中的吸光代表單位濃度的有色溶液放在單位寬度的比色皿中的吸光度。度。0lgIAbcI c的單位為的單位為gL-1，b的單位為的單位為cm時(shí)，時(shí)，以以a表示，稱(chēng)為吸光系表示，稱(chēng)為吸光系數(shù)，其單位為數(shù)，其

7、單位為L(zhǎng)g-1cm-1， A=abc。 c的單位為的單位為molL-1，b的單位為的單位為cm，用用表示。稱(chēng)為摩爾表示。稱(chēng)為摩爾吸光系數(shù)，其單位為吸光系數(shù)，其單位為L(zhǎng)mol-1cm-1， A=bc。Friday, June 03, 2022摩爾吸光系數(shù)摩爾吸光系數(shù)的討論的討論（1）吸收物質(zhì)在一定波長(zhǎng)和溶劑條件下的特征常數(shù)）吸收物質(zhì)在一定波長(zhǎng)和溶劑條件下的特征常數(shù)（2）不隨濃度）不隨濃度c和液層厚度和液層厚度b的改變而改變。的改變而改變。 在溫度和波長(zhǎng)等條件一定時(shí)，在溫度和波長(zhǎng)等條件一定時(shí)，僅與吸收物質(zhì)本身的僅與吸收物質(zhì)本身的性質(zhì)有關(guān)，與待測(cè)物濃度無(wú)關(guān)；性質(zhì)有關(guān)，與待測(cè)物濃度無(wú)關(guān)；（3）同一吸光

8、物質(zhì)在不同波長(zhǎng)下的）同一吸光物質(zhì)在不同波長(zhǎng)下的值是不同的。在最大值是不同的。在最大吸收波長(zhǎng)吸收波長(zhǎng)max處的摩爾吸光系數(shù)，常以處的摩爾吸光系數(shù)，常以max表示表示 max表明了該吸收物質(zhì)最大限度的吸光能力。表明了該吸收物質(zhì)最大限度的吸光能力。 Friday, June 03, 2022例例1 濃度為濃度為25.0g/50mL的的Cu2+溶液，用雙環(huán)已酮草酰二腙分光溶液，用雙環(huán)已酮草酰二腙分光光度法測(cè)定，于波長(zhǎng)光度法測(cè)定，于波長(zhǎng)600nm處，用處，用2.0cm比色皿測(cè)得比色皿測(cè)得T=50.1%，求吸光系數(shù)求吸光系數(shù)a和摩爾吸光系數(shù)和摩爾吸光系數(shù)。已知。已知M(Cu)=64.0。)1000.510

9、0 .50100 .251436LgLgc（11 -2-14.L.g103.001000. 50 . 2300. 0cmLgcmbcAa解解 已知已知T=0.501，則，則A=lgT=0.300，b=2.0cm,則根據(jù)朗伯則根據(jù)朗伯比爾定律比爾定律 A=abc，而而= Ma = 64.0gmol-13.00102 Lg-1cm-1=1.92104(Lmol-1cm-1)Friday, June 03, 2022解解: 由由A=-lgT=abc可得可得 T=10-abc 當(dāng)當(dāng)b1=1cm時(shí)，時(shí)，T1=10-ac=T 當(dāng)當(dāng)b2=2cm時(shí)，時(shí)，T2=10-2ac=T2例例2 某有色溶液，當(dāng)用某有色溶

10、液，當(dāng)用1cm比色皿時(shí)，其透光度為比色皿時(shí)，其透光度為T(mén)，若改用，若改用2cm比色皿，則透光度應(yīng)為多少？比色皿，則透光度應(yīng)為多少？Friday, June 03, 2022 定量分析時(shí)，通常液層定量分析時(shí)，通常液層厚度是相同的，按照比爾厚度是相同的，按照比爾定律，濃度與吸光度之間定律，濃度與吸光度之間的關(guān)系應(yīng)該是一條通過(guò)直的關(guān)系應(yīng)該是一條通過(guò)直角坐標(biāo)原點(diǎn)的直線(xiàn)。但在角坐標(biāo)原點(diǎn)的直線(xiàn)。但在實(shí)際工作中，往往會(huì)偏離實(shí)際工作中，往往會(huì)偏離線(xiàn)性而發(fā)生彎曲。線(xiàn)性而發(fā)生彎曲。2 光度法的誤差光度法的誤差 0 1 2 3 4 mg/mLA。 。 。 。*0.80.60.40.20工作曲線(xiàn)工作曲線(xiàn)Friday,

11、 June 03, 2022一、一、物理因素物理因素(1)(1)比爾定律的局限性比爾定律的局限性 比耳定律假設(shè)了吸收粒子之間是無(wú)相互作用的，比耳定律假設(shè)了吸收粒子之間是無(wú)相互作用的，因此僅在稀溶液因此僅在稀溶液（c 104)EE最低占有軌道最高空軌道躍遷幾率C=C 共軛 C=C( *); EFriday, June 03, 2022含孤立助色團(tuán)和生色團(tuán)的飽和有機(jī)化合物含孤立助色團(tuán)和生色團(tuán)的飽和有機(jī)化合物 孤立助色團(tuán)： n*躍遷， 長(zhǎng)孤立生色團(tuán)： n* (275295nm), n* (190nm), *(150180nm) 、-不飽和醛、酮、酸和酯 共軛C=C：K帶(max=200260nm，

12、104) C=O：R帶(max=310350nm， NHCOCH3O-NH2OCH3 OHBr Cl CH3E間位定位基：NO2CHOCOCH3COOHCOO-, CN-SO2NH2NH3+ w對(duì)位二取代 200nm 381nm， =181nm52+30=82nm 265nm，只比硝基苯(252nm)長(zhǎng)13nm O2NNH2HOOCNO2NO2NH2鄰、對(duì)位基間位基252nm,=52nm 230nm,=30nm Friday, June 03, 2022w鄰、間位二取代鄰、間位二取代 HONO2HONO2NO2OH 317.5nm 273.5nm 278.5nm 芳雜環(huán)類(lèi)（五元或六元）：飽和： max(平伏鍵）平伏鍵）共軛共軛 Friday