第13章 紫外－可见分光光度法 Ultraviolet and Visible Spectrophotometry

第13章 紫外－可见分光光度法 （Ultraviolet and Visible Spectrophotometry） 定义： 通常是指研究200-780nm光谱区域内，物质分子或离子对光辐射吸收的一种方法，也称为吸光光度法或分光光度法。 利用有色溶液对可见光的吸收来进行定量测定， 称为比色法。

第13章 紫外－可见分光光度法 （Ultraviolet and Visible Spectrophotometry） 历史（1） 公元60年 古希腊 普里尼 五倍子浸出液估测醋中Fe 十九世纪30-40年代 比色是一种普遍分析方法 利用金属离子本身颜色或无机显色剂 MnO4- NH3 使Cu2+ Co2+显色 方法：目视比色法 系列标样 Cs C2s C3s C4s C5s  Cx 比较颜色深浅

第13章 紫外－可见分光光度法 （Ultraviolet and Visible Spectrophotometry） 历史（2） 1852年 Beer定律 1868年 布特列洛夫 1870年 杜包斯克 目视比色计 浦氏光度计 1911年 贝格尔 硒光电池比色计 1918年 美国国家标准局 第一台分光光度计 20世纪30-40年代 E.B.Sandell“痕迹金属比色测定” 20世纪50年代 有机显色剂 近二、三十年 信息技术，高新技术，联用技术

第13章 紫外－可见分光光度法 （Ultraviolet and Visible Spectrophotometry） 13-1 选择吸收及吸收光谱的获得 13-2 紫外可见吸收光谱的主要类型 13-3 光的吸收定律及定量分析方法 13-4 显色反应与光度测量 13-5 吸光光度的其他分析技术 13-6 分光光度法在化学研究中的应用

第13章 紫外－可见分光光度法 （Ultraviolet and Visible Spectrophotometry） 选择吸收及吸收光谱 光的吸收定律及定量分析方面 光度分析的拓展及其应用

第13章 紫外－可见分光光度法 13-1 选择吸收及吸收光谱 第13章 紫外－可见分光光度法 13-1 选择吸收及吸收光谱 1. 选择吸收 宏观现象 KMnO4 (紫红色) 吸收白光中的 黄绿色 CuSO4 (蓝色) 吸收白光中的 黄色 互补色 结论 ⑴同一种物质对不同波长的光表现出不同的吸收能力，称之谓选择吸收现象。 ⑵不同的物质对光的选择吸收性质是不同的。 ⑶溶液的颜色并不是某一个波长，而是一个波长带。

第13章 紫外－可见分光光度法 13-1 选择吸收及吸收光谱 1. 选择吸收 第13章 紫外－可见分光光度法 13-1 选择吸收及吸收光谱 1. 选择吸收 量子解释（1） 入射光的能量 能级间的能量差 h = hc/ = E2-E1 = E 普朗克条件 E ？ 一个分子的总能量 E =E内能+ E平动能+ E电+ E振+ E转 固有 连续变化 量子化 E = E电+E振+E转

第13章 紫外－可见分光光度法 13-1 选择吸收及吸收光谱 1. 选择吸收 第13章 紫外－可见分光光度法 13-1 选择吸收及吸收光谱 1. 选择吸收 量子解释（2） E = E电+E振+E转 1~10eV 0.05~1eV 10-4~0.05eV 10 10~100 5eV ± 0.1eV ±0.005eV n V 250nm ± 5nm ± 0.25nm J=±1 V=±1 n=±1 J J=±1 V=±1 J=±1

第13章 紫外－可见分光光度法 13-1 选择吸收及吸收光谱 1. 选择吸收 第13章 紫外－可见分光光度法 13-1 选择吸收及吸收光谱 1. 选择吸收 量子解释（3） 物质对光呈现选择吸收的原因： 单一吸光物质的分子或离子只有有限数量的量子化能级的缘故。 选择吸收的性质：反映了分子内部结构的差异，各物质分子能级千差万别，内部各能级间的间隔也不相同。 形成吸收带：电子跃迁时不可避免要同时发生振动能级和转动能级的跃迁。

第13章 紫外－可见分光光度法 13-1 选择吸收及吸收光谱 2. 吸收光谱 第13章 紫外－可见分光光度法 13-1 选择吸收及吸收光谱 2. 吸收光谱 透光度： T= I / I0 单色光 I0 I 吸光度： A=lgT-1=lg(I0/I) 透射光谱： T~ 图 吸收光谱：A~ 图 max Amax  吸收峰值波长 吸收峰值吸光度 吸收带宽 max （半峰宽） 摩尔吸光系数 物质的能量特征 强度特征

第13章 紫外－可见分光光度法 13-1 选择吸收及吸收光谱 2. 吸收光谱 第13章 紫外－可见分光光度法 13-1 选择吸收及吸收光谱 2. 吸收光谱 KMnO4吸收光谱： A -  图 525n m

第13章 紫外－可见分光光度法 13-1 选择吸收及吸收光谱 3. 吸收光谱的获得 第13章 紫外－可见分光光度法 13-1 选择吸收及吸收光谱 3. 吸收光谱的获得 Cary分光光度计

第13章 紫外－可见分光光度法 13-1 选择吸收及吸收光谱 3. 吸收光谱的获得 第13章 紫外－可见分光光度法 13-1 选择吸收及吸收光谱 3. 吸收光谱的获得 HP分光光度计

第13章 紫外－可见分光光度法 13-1 选择吸收及吸收光谱 3. 吸收光谱的获得 第13章 紫外－可见分光光度法 13-1 选择吸收及吸收光谱 3. 吸收光谱的获得 紫外可见分光光度计基本结构有五部分组成 主要类型有： 手动型 1、单波长、单光束分光光度计     I0′ I I0 A 光源 单色光器 吸收池 检测器 显示记录 钨灯 滤光片 光电池 电表 卤钨灯 单色器- 光栅 光电管 记录仪 氢灯或氘灯 棱镜 光电倍增管 计算器系统

第13章 紫外－可见分光光度法 13-1 选择吸收及吸收光谱 3. 吸收光谱的获得 第13章 紫外－可见分光光度法 13-1 选择吸收及吸收光谱 3. 吸收光谱的获得 单色器后单束平行光，参比液和样品液轮流进入光路。 常用于简易型的仪器。 适合定波长的吸光度测量，进行定量分析。 扫描型 2、单波长、双光束分光光度计      I0′ I I0 A～

第13章 紫外－可见分光光度法 13-1 选择吸收及吸收光谱 3. 吸收光谱的获得 第13章 紫外－可见分光光度法 13-1 选择吸收及吸收光谱 3. 吸收光谱的获得 单波长、双光束分光光度计 

第13章 紫外－可见分光光度法 13-1 选择吸收及吸收光谱 3. 吸收光谱的获得 第13章 紫外－可见分光光度法 13-1 选择吸收及吸收光谱 3. 吸收光谱的获得 3、双波长、 双光束分 光光度计  A～

第13章 紫外－可见分光光度法 13-1 选择吸收及吸收光谱 3. 吸收光谱的获得 第13章 紫外－可见分光光度法 13-1 选择吸收及吸收光谱 3. 吸收光谱的获得 阵列型 4、全波长光度计   多色仪 检测器 二极管阵列 CCD(Charge coupled device)

第13章 紫外－可见分光光度法 13-1 选择吸收及吸收光谱 3. 吸收光谱的获得 第13章 紫外－可见分光光度法 13-1 选择吸收及吸收光谱 3. 吸收光谱的获得

第13章 紫外－可见分光光度法 13-1 选择吸收及吸收光谱 3. 吸收光谱的获得 第13章 紫外－可见分光光度法 13-1 选择吸收及吸收光谱 3. 吸收光谱的获得

第13章 紫外－可见分光光度法 13-1 选择吸收及吸收光谱 4. 光谱类型 第13章 紫外－可见分光光度法 13-1 选择吸收及吸收光谱 4. 光谱类型 不同的物质对光有不同的选择吸收——有何规律 max ， max 描述 ①概念 生色团 助色团 红移 (向红) max 蓝移 (向蓝) 浓色效应(增色效应) 浅色效应(减色效应) 强带 (max>104) 较强带 (104 > max> 103) max 弱带 (max <103)

第13章 紫外－可见分光光度法 13-1 选择吸收及吸收光谱 4. 光谱类型 第13章 紫外－可见分光光度法 13-1 选择吸收及吸收光谱 4. 光谱类型 ② 类型 O n电子（n轨道） 有机物 H C 电子（轨道） 电子（轨道） H * 反键轨道 * 反键轨道 n未成键轨道  成键轨道  成键轨道 * * n* n* max ﹤ ﹤190nm ≈﹥200 nm ﹥200nm（S,N,Br,I） ～300nm max 较强带 强带 ﹤190nm (O,Cl) 更弱带 (共轭时，红移 ) 弱带 （杂环时，较强带 ）

第13章 紫外－可见分光光度法 13-1 选择吸收及吸收光谱 4. 光谱类型 第13章 紫外－可见分光光度法 13-1 选择吸收及吸收光谱 4. 光谱类型 ② 类型 有机物（* ，* ， n* ， n* ） 说明一：含O、Cl有机物， 常用作紫外吸收光谱测量的溶剂 说明二： *共轭体系中发生红移 共轭体系（K带） max（红移） max (增色） C=C 177 nm 10000（气） C=C-C=C 210 nm 21000（己烷） C=C-C=C-C=C 250 nm 22500（己烷） 共轭封闭体系（苯） max max E 带* 185 nm 50000 E1吸收带 无精细结构 204 nm 7000 E2吸收带 低分辨率精细结构 B带 254 nm 200 B吸收带 精细结构吸收带 取代基时， E 带红移

第13章 紫外－可见分光光度法 13-1 选择吸收及吸收光谱 4. 光谱类型 第13章 紫外－可见分光光度法 13-1 选择吸收及吸收光谱 4. 光谱类型 ② 类型 有机物（* ，* ， n* ， n* ） 说明三： n* ，*在有机化合物中最有用。 ●溶剂效应 溶剂极性影响电子极性 稳定 能量↓（n电子*电子电子） ⑴ max E1 E2   E1‘ E2‘ * E1E1' 红移 n* E2E2‘ 蓝移 非极性溶剂 极性溶剂 例：环己烷→乙醇 * 红移 10-20 nm 环己烷→乙醇 n* 蓝移 -7 nm 环己烷→水 n* 蓝移 –15 nm ⑵吸收带结构 气相 -精细结构, 非极性溶剂-部分消失, 极性溶剂-进一步消失 ●温度影响 很低温度时，max红移，精细结构吸收峰出现，max↑

第13章 紫外－可见分光光度法 13-1 选择吸收及吸收光谱 4. 光谱类型 第13章 紫外－可见分光光度法 13-1 选择吸收及吸收光谱 4. 光谱类型 ② 类型 有机物（* ，* ， n* ， n* ） 苯（B 带）精细结构

第13章 紫外－可见分光光度法 13-1 选择吸收及吸收光谱 4. 光谱类型 第13章 紫外－可见分光光度法 13-1 选择吸收及吸收光谱 4. 光谱类型 ② 类型 有机物、无机物中电荷转移吸收带 h D—A  D+—A 电子给予体 电子接受体 分子内部的氧化还原过程，激发态是这一过程的产物 h = ID - EA - C D电离电位 A电子亲和势 A-D 间静电作用力 特点：▲谱带较宽的强带 ▲谱带处于长波长处 ▲ max>104 例如： h Fe3+—CNS  Fe2+—CNS

第13章 紫外－可见分光光度法 13-1 选择吸收及吸收光谱 4. 光谱类型 第13章 紫外－可见分光光度法 13-1 选择吸收及吸收光谱 4. 光谱类型 ② 类型 无机物中配位体场吸收带 max=10-1-102 弱带 max 可见光区（少量落在紫外及近红外光区） d-d 跃迁（吸收峰较宽） f-f 跃迁（吸收峰较窄） 过渡金属 镧系和锕系元素 3d，4d电子 4 f，5 f电子 配合物的结构研究 ?1 ?2

第13章 紫外－可见分光光度法 13-1 选择吸收及吸收光谱 4. 光谱类型 第13章 紫外－可见分光光度法 13-1 选择吸收及吸收光谱 4. 光谱类型 ② 类型 无机物中配位体场吸收带 为什么在配位场作用下才可能发生d -d ，f-f 跃迁呢？ ▲ 过渡元素、镧系和锕系元素在真空下，原子、离子的d轨道和f轨道是简并的。 ▲ 在配位体场影响下，简并能级发生分裂成不同能量组轨道。

第13章 紫外－可见分光光度法 13-1 选择吸收及吸收光谱 4. 光谱类型 第13章 紫外－可见分光光度法 13-1 选择吸收及吸收光谱 4. 光谱类型 ② 类型 无机物中配位体场吸收带 为什么d-d跃迁的吸收峰较宽，f-f跃迁的吸收峰较窄呢？ ▲外层d电子跃迁时容易受外界环境（溶剂、配位体）的影响 ▲ f电子在内层，受外层轨道电子的屏蔽，不易受溶剂、配位体影响 Ce58 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f 2 5s2 5p6 6s2 Pr59 4f 3 Nd60 4f 4 … Ho67 4f 11

第13章 紫外－可见分光光度法 13-1 选择吸收及吸收光谱 4. 光谱类型 第13章 紫外－可见分光光度法 13-1 选择吸收及吸收光谱 4. 光谱类型 小结 波数cm-1 lg  100000 50000 33000 25000 20000 16667 14286 12500 6 远UV UV Vis 5   * 共轭 电荷转移 4   * n 杂环 * 3 n  * 2 n  * 共轭 1 配位体场吸收带 10 100 200 300 400 500 600 700 800nm

第13章 紫外－可见分光光度法 13-2 光的吸收定律及定量分析方面 第13章 紫外－可见分光光度法 13-2 光的吸收定律及定量分析方面 吸收定律及影响因素 Beer定律 (Lambert-Beer定律) A = a b c 吸光度 改为 mol/L 时 A=lgT-1 吸光系数 吸收光程 浓度 A =  b c =lg(I0/I) (吸收池厚度) 无量纲 cm-1 (g/L)-1 cm g/L 摩尔吸光系数 cm-1 (mol /L)-1 A.Beer, Ann.der Physik.Chemie, (3), 26, 78(1852). 133

第13章 紫外－可见分光光度法 13-2 光的吸收定律及定量分析方面 1. 吸收定律及影响因素 第13章 紫外－可见分光光度法 13-2 光的吸收定律及定量分析方面 1. 吸收定律及影响因素 ① Beer定律 ▲单色光 ▲∥⊥入射 ▲溶液均匀 ▲ 吸光质点行为相互无关 Lambert定律 Beer定律 -dIx=kxIxdx -dIc=kcIcdc -dIx/Ix=kx dx -dIc/Ic=kcIcdc 积分，I0→Ix 0→b I0 → Ix 0 →c ln(I0/I) = kx b ln(I0/I) = kc c A = lg(I0/I) = k1 b A = lg(I0/I) = k2c 合并 A = lg(I0/I) = a b c Lambert-Beer定律 简称Beer定律

第13章 紫外－可见分光光度法 13-2 光的吸收定律及定量分析方面 1.吸收定律及影响因素 ① Beer定律 吸光质点总数 n I0 IX I 吸光体的总截面积 s dx b 分子的俘获截面  从统计学的观点看 dIx dn 光的俘获分数 —— = —— 俘获光子的几率 Ix s

第13章 紫外－可见分光光度法 13-2 光的吸收定律及定量分析方面 1.吸收定律及影响因素 ① Beer定律 ( 用量子观点推导Beer定律 )光束通过b厚度 ，积分。 由吸光度的定义： I0  n A = lg — = —— I 2.303s n s = V / b A = 0.4343NA   b  —— NAV dm3 Avogadro常数 cm 吸光质点的浓度c（moldm3） A = 0.43436.0231023103 b c = 2.6141020 b c A =  b c

第13章 紫外－可见分光光度法 13-2 光的吸收定律及定量分析方面 1.吸收定律及影响因素 ① Beer定律 几点说明 ⅰ 推导Beer定律的四点假定 ⅱ 加和性 A = b （ 1 c1 +  2 c2 + 3 c3+ …… +  n cn） （1）n 种互不作用的吸光物质 （2）同一波长 ⅲ  = 2.6141020  = (1/3)   统计常数 分子大小截面 跃迁几率 10-15cm2 (0.05 ~ 0.5) 可以估算得  ≯105 , 实际情况  在 104~103。 科学启示

第13章 紫外－可见分光光度法 13-2 光的吸收定律及定量分析方面 1. 吸收定律及影响因素 第13章 紫外－可见分光光度法 13-2 光的吸收定律及定量分析方面 1. 吸收定律及影响因素 ② 影响因素——吸收定律的适应性及可靠性 物质 ↑↓ → 信号 A =  b c 令b=1cm A =  c 能量 ● 样品溶液因素 ⅰ 基本限制 ≯ 0.01 mol / L 浓度→分子或离子间距缩小→电荷分布改变→吸收能力 高浓度 → n 改变 →  改变 ⅱ 溶剂影响 ⅲ “非真”吸收 ⅳ 试剂，溶剂中的杂质

第13章 紫外－可见分光光度法 13-2 光的吸收定律及定量分析方面 1. 吸收定律及影响因素 第13章 紫外－可见分光光度法 13-2 光的吸收定律及定量分析方面 1. 吸收定律及影响因素 ② 影响因素——吸收定律的适应性及可靠性 ● 样品溶液因素 ⅴ 溶液组分间的相互作用不可避免---即平衡影响---化学误差 ： 例一 Cr2O72-离子在水溶液中存在着二聚平衡 Cr2O72-+H2O  2HCrO42-  2H+ + 2CrO42- 橙 黄 吸收绿蓝 光（450nm） 吸收蓝 光（375nm） A 比尔定律 发生了正偏差 0.033 0.050 0.100 c

第13章 紫外－可见分光光度法 13-2 光的吸收定律及定量分析方面 1. 吸收定律及影响因素 第13章 紫外－可见分光光度法 13-2 光的吸收定律及定量分析方面 1. 吸收定律及影响因素 ② 影响因素——吸收定律的适应性及可靠性 ● 样品溶液因素 ⅴ 溶液组分间的相互作用不可避免---即平衡影响---化学误差 例: Fe3+ - 水杨酸受 pH 影响 pH ＜4 ———— 9 ———— 12＞ Fe(C7H4O3)+ Fe(C7H4O3)2- Fe(C7H4O3)33- Fe(OH)3↓ 紫色 红色 黄色

第13章 紫外－可见分光光度法 13-2 光的吸收定律及定量分析方面 1. 吸收定律及影响因素 第13章 紫外－可见分光光度法 13-2 光的吸收定律及定量分析方面 1. 吸收定律及影响因素 ② 影响因素——吸收定律的适应性及可靠性 ● 能量測量因素（仪器因素） ⅰ 仪器的单色光 单色器提供的单色光 0 是具有一定的通带宽度，(即带宽） 定量分析时取  为吸收峰宽 ′的1/8—1/10时，误差可不计 a.对測量的具体影响 ● 0一定 ↑ A↑ A A实 -A真 = A为二次方影响 ↓ A实≈A真 ↓↓↓ ，A≈0不切实际  0

第13章 紫外－可见分光光度法 13-2 光的吸收定律及定量分析方面 1. 吸收定律及影响因素 第13章 紫外－可见分光光度法 13-2 光的吸收定律及定量分析方面 1. 吸收定律及影响因素 ② 影响因素——吸收定律的适应性及可靠性 ● 能量測量因素（仪器因素） ⅰ仪器的单色光 A1 a.对測量的具体影响 A2 ●  一定 不同0，A不同 01：峰 A1小 A影响小 02：陡坡 A2大 A影响大 ● 0， 一定 A 正比于c 02 01 A 随(A)2变化，使A -c 曲线（向c 弯曲）

第13章 紫外－可见分光光度法 13-2 光的吸收定律及定量分析方面 1. 吸收定律及影提供响因素 第13章 紫外－可见分光光度法 13-2 光的吸收定律及定量分析方面 1. 吸收定律及影提供响因素 ② 影响因素——吸收定律的适应性及可靠性 ● 能量測量因素（仪器因素） ⅰ仪器的单色光 b.狭缝对提供单色光性能的关系 I  1′ 0 2′ 1 0 2 1″0 2″ 入射狭缝S1＜出射狭缝S2 S1 =S2 S1＞ S2 单色光不纯 0 ,Imax 光不纯 ,I↓

第13章 紫外－可见分光光度法 13-2 光的吸收定律及定量分析方面 1. 吸收定律及影提供响因素 第13章 紫外－可见分光光度法 13-2 光的吸收定律及定量分析方面 1. 吸收定律及影提供响因素 ② 影响因素——吸收定律的适应性及可靠性 ● 能量測量因素（仪器因素） ⅱ 光程问题 ●光束倾斜 ● 试样容器的窗面平行 n n’ n ∠R A/A % ±0.02mm 20 0.020 R 50 0.11 100 0.38 ●内反射损失

第13章 紫外－可见分光光度法 13-2 光的吸收定律及定量分析方面 1. 吸收定律及影提供响因素 第13章 紫外－可见分光光度法 13-2 光的吸收定律及定量分析方面 1. 吸收定律及影提供响因素 ② 影响因素——吸收定律的适应性及可靠性 ● 能量測量因素（仪器因素） ⅲ 杂散光 定义 表示法：杂散光分数 S = Is / I0 杂散光存在时的测量值 1 I + Is 1+S 1+S A M =lg — = lg ——— =lg ———-- = lg —— TM I0 + Is (I/I0)+S T +S 几点说明： ● 一台高质量的紫外可见光光度计，杂散光应很小 ● 在仪器光谱感应区的极端，杂散光引起的误差较大 ● 高吸光度时，杂散光引起的相对误差大

第13章 紫外－可见分光光度法 13-2 光的吸收定律及定量分析方面 1. 吸收定律及影提供响因素 第13章 紫外－可见分光光度法 13-2 光的吸收定律及定量分析方面 1. 吸收定律及影提供响因素 ② 影响因素——吸收定律的适应性及可靠性 ● 能量測量因素（仪器因素） ⅳ 光度误差 c/c A = -lgT = a b c → c/c = (0.4343 T)/(T lgT) T 与 T 的关系 T = k1 a.暗电流，放大器噪声，0%T值的不精确性 b.热噪声 c.有限读出分辨率 T= k2(T＋T2)1/2 d.信号的散粒噪声 T = k3 T e.光源的闪变噪声 f.吸收池定位的不精确性

第13章 紫外－可见分光光度法 13-2 光的吸收定律及定量分析方面 1. 吸收定律及影提供响因素 第13章 紫外－可见分光光度法 13-2 光的吸收定律及定量分析方面 1. 吸收定律及影提供响因素 ② 影响因素——吸收定律的适应性及可靠性 ● 能量測量因素（仪器因素） ⅳ 光度误差 c/c 低中档仪器 c(有限读出分辨率)为主要因素 T = k1 = ±0.005 c/c = 1.5 - 3 % ±0.003 c/c = 1 – 2 % 在 10-80% T 即 0.1-1.0 A）时，误差小

第13章 紫外－可见分光光度法 13-2 光的吸收定律及定量分析方面 1. 吸收定律及影提供响因素 第13章 紫外－可见分光光度法 13-2 光的吸收定律及定量分析方面 1. 吸收定律及影提供响因素 ② 影响因素——吸收定律的适应性及可靠性 ● 能量測量因素（仪器因素） ⅳ 光度误差 c/c 高级分光光度计 d. f.为主要因素 一般 k2 = ±0.003 误差小 0.2 - 2.5 A k3 = ±0.003 A →∞ c/c → 0 综合 k2， k3 一般在 0.8 - 1.5 A c/c 小

第13章 紫外－可见分光光度法 13-2 光的吸收定律及定量分析方面 2. 定量分析方面 第13章 紫外－可见分光光度法 13-2 光的吸收定律及定量分析方面 2. 定量分析方面 ① 定量測定的溶液体系 ● 在測量条件下，仅有单一物质有吸收 被測物质本身有较大吸收，即 max 大 物质溶液体系直接測量 A 被測物质本身吸收小，无 物质转化为有色物測量 A 显色反应 显色剂-------无机显色剂 有机显色剂（具有不饱和键基团） —N=N ＞C=O ＞C=S —NO2 —N=O 影响显色反应因素 络合物稳定性, 显色剂用量, pH , 温度, 时间, 溶剂

第13章 紫外－可见分光光度法 13-2 光的吸收定律及定量分析方面 2. 定量分析方面 第13章 紫外－可见分光光度法 13-2 光的吸收定律及定量分析方面 2. 定量分析方面 ① 定量測定的溶液体系 ● 在測量条件下，仅有单一物质有吸收 ● 在測量条件下，体系内有多种物质有吸收 ⅰ 物质分离各组分 第四篇 ⅱ 物质的化学掩蔽 滴定分析中有讨论 ⅲ 信息分离处理 见下面13-3内容

第13章 紫外－可见分光光度法 13-2 光的吸收定律及定量分析方面 2. 定量分析方面 第13章 紫外－可见分光光度法 13-2 光的吸收定律及定量分析方面 2. 定量分析方面 ② 定量測定的光度測量 ●波长 max ●单色器宽度 单≤ (1/8—1/10）吸 ● A 值 落在c/c 较小区域 ●参比液 消除除測定组分外引起吸收变化的影响 ●溶剂 溶解能力,吸收峰,稳定性,对被測吸收峰的影响 A=1时，短波长端临界波长值（nm） 200 210 230 245 265 280 305 330 水 甲醇 甘油 氯仿 四氯化碳 苯 吡啶 丙酮 正己烷 乙醇 二氯甲烷 正庚烷 异丙醇 环己烷

第13章 紫外－可见分光光度法 13-2 光的吸收定律及定量分析方面 2. 定量分析方面 第13章 紫外－可见分光光度法 13-2 光的吸收定律及定量分析方面 2. 定量分析方面 ③ 定量校正方法 xi xi’ 编码 解码 间接法 直接法 用标准物校正 用确定的 y=f(x) 计算 定函数 y=f(x) A = a 1%1cm, max · c 定量基本关系式 A =  bc = K c 标准吸光系数 待定 绝对法 与实验条件有关 （吸光系数法）

第13章 紫外－可见分光光度法 13-2 光的吸收定律及定量分析方面 2. 定量分析方面 第13章 紫外－可见分光光度法 13-2 光的吸收定律及定量分析方面 2. 定量分析方面 ③ 定量校正方法 ● 单组份測定 A = K c ⅰ 外标法 ▲单个标样cs --直接比较法--求待定系数K---解析法 （标准对照法） cx=(Ax · cs)/As ▲系列标样---标准曲线法---求K 的平均----图解法 （工作曲线法） 作As — cs 图，求K 由图查Ax 的cx 值 解析法 拟合线性方程，定K 由方程解Ax 的cx 值

第13章 紫外－可见分光光度法 13-2 光的吸收定律及定量分析方面 2. 定量分析方面 第13章 紫外－可见分光光度法 13-2 光的吸收定律及定量分析方面 2. 定量分析方面 ③ 定量校正方法 ● 单组份測定 ⅰ 外标法 注意点： ㈠ 标准样cs 的确定 单个标样时cs 应与cx 值接近 系列标样时cx 值应处于系列溶液浓度中间 ㈡ 用于简单试样体系 ㈢ 系列标样比单个标样更准确

第13章 紫外－可见分光光度法 13-2 光的吸收定律及定量分析方面 2 . 定量分析方面 第13章 紫外－可见分光光度法 13-2 光的吸收定律及定量分析方面 2 . 定量分析方面 ③ 定量校正方法 ● 单组份測定 ⅱ 标准（试样）加（减）入法 〔增（减）量法〕 ▲单个标样加入---标准加入法—— 解析法 （试样）（减） cx= (Vs · cs/ V）〔Ax / （As+ x -Ax）〕 ▲系列标样加入---系列标准加入法----图解法 （连续标样加入） （连续标准加入法）作A— Vs 图，求A=0 时Vs 值 由 cx= -Vs · cs/ V 计算 解析法 拟合线性方程，由方程解Ax时的Vs 值 由 cx= Vs · cs/ V 计算

第13章 紫外－可见分光光度法 13-2 光的吸收定律及定量分析方面 2.定量分析方面 第13章 紫外－可见分光光度法 13-2 光的吸收定律及定量分析方面 2.定量分析方面 ③ 定量校正方法 ● 单组份測定 ⅱ 标准(试样)加(减)入法[增(减)量法] 注意点： ㈠标准样cs 的确定 加入标准样cs ﹥cx · 100，Vs＜V/100 保持各測试溶液浓度在同一数量级，基体相似 ㈡ 用于复杂试样体系，或试样量少场合。 ㈢ 系列标样加入比单个标样加入更准确。

第13章 紫外－可见分光光度法 13-2 光的吸收定律及定量分析方面 2.定量分析方面 第13章 紫外－可见分光光度法 13-2 光的吸收定律及定量分析方面 2.定量分析方面 ③ 定量校正方法 ● 多组份体系測定（信号重叠时） 加和性原则 m 个波长处，建 m 个方程 A 1 A1=A1a+A1b+ … =K1a ca+K1b cb+ … a 2 A2=A2a+A2b+ … =K2a ca+K2b cb+ … b m Am =Ama+Amb+ … =Kma ca+Kmb cb+ … 1 2  m m n m n ∑ Aj =∑ ∑ Aji =∑ ∑(Kji ci) j=1,2, … m 波长点数 j=1 j=1 i=1 j=1 i=1 i=1,2, … n 组份数（m≥n）

第13章 紫外－可见分光光度法 13-2 光的吸收定律及定量分析方面 2. 定量分析方面 第13章 紫外－可见分光光度法 13-2 光的吸收定律及定量分析方面 2. 定量分析方面 ③ 定量校正方法 ● 多组份体系測定(信号重叠时） ⅰ 外标法 单组 (n个组份)混合标样 csi , 測定Asj , 求Kji （j=1,2, … m ，i=1,2, … n ） 測定Axj , 求cxi 系列组 (n个组份)混合标样 csi ×组数 測定Asj ×组数, 求平均Kji （j=1,2, … m ，i=1,2, … n ） 求解方程组：① m = n 方法 ② m﹥ n 方法 ⅱ 标准加入法?

第13章 紫外－可见分光光度法 13-3 光度分析的拓展及其应用 第13章 紫外－可见分光光度法 13-3 光度分析的拓展及其应用 1. 定量分析中的两个重要摡念 ① 灵敏度 ●一般定义 S’=dY/dX 吸光度法中 S’=dA/dc 或 S’= A/c 当 b=1 时， S’ =  ●桑德尔（Sandell）灵敏度S 定义 一定波长，一定带宽，光程1cm时， 测得吸光度为0.001， 每毫升溶液所含吸光物质的微克数，单位gcm-2。  = F/S

第13章 紫外－可见分光光度法 13-3 光度分析的拓展及其应用 1. 定量分析中的两个重要摡念 ① 灵敏度 第13章 紫外－可见分光光度法 13-3 光度分析的拓展及其应用 1. 定量分析中的两个重要摡念 ① 灵敏度 ●注意点 1 同一  值，不同元素，因其 F 值不同，S 不同。 2 经显色反应，组份变为吸光物质，使用S 时并不要求知道吸光物质组成。 3 一般元素 S 值为 0.001~ 0.01 g cm-2。 4 最小检测浓度 cmin= S / b = F /  b (g  cm-3) 例：Fe2+--邻二氮菲 F：55.85 : 1.1×104 b:1 cm cmin= 0.0050 g  cm-3 =1×10-7 mol/L 5 使用灵敏度摡念时，要区分光度(显色)反应灵敏度和分析方法灵敏度，光度反应灵敏度是分析方法灵敏度的核心。

第13章 紫外－可见分光光度法 13-3 光度分析的拓展及其应用 1. 定量分析中的两个重要摡念 ① 灵敏度 第13章 紫外－可见分光光度法 13-3 光度分析的拓展及其应用 1. 定量分析中的两个重要摡念 ① 灵敏度 ●提高灵敏度的基本途径 试样 ⅰ 改善分子的光度特性 ▲ 更灵敏的显色试剂 ▲ 多元配合物或表面活性剂 ⅱ 利用化学反应 ▲ 放大反应，转换为 大的物质 ▲ 利用动态的化学动力学方法 仪器 ⅲ 改进測量技术 ▲ 下降最小A 值，下降散射光 ▲ 提高单色性，利用吸收窄峰 ▲ 加长吸光光程

第13章 紫外－可见分光光度法 13-3 光度分析的拓展及其应用 1. 定量分析中的两个重要摡念 第13章 紫外－可见分光光度法 13-3 光度分析的拓展及其应用 1. 定量分析中的两个重要摡念 ② 选择性（干扰问题） ● 选择性试剂 特效试剂 ● 分离是消除干扰 ● 提高分光光度法选择性的途径 试样(1)寻求高选择性的试剂，引入分析功能团  (2)用化学方法改进溶液体系，掩蔽法 仪器(3)采用新的测量技术，包括信息处理技术

第13章 紫外－可见分光光度法 13-3 光度分析的拓展及其应用 2.光度滴定法及示差分光光度法 第13章 紫外－可见分光光度法 13-3 光度分析的拓展及其应用 2.光度滴定法及示差分光光度法 用于高浓度方向，提高光度法測量精密度（准确度） ① 光度滴定法 ●光度滴定法的定量关系是建立在化学反应计量关系上 ●滴定过程中吸光度变化来指示滴定终点 ●自学要点： （1）与一般的滴定分析法（目视定终点）比较 （2）与常规光度法比较 （3）直接光度滴定法的滴定曲线形状 （4）间接光度滴定的滴定终点条件

第13章 紫外－可见分光光度法 13-3 光度分析的拓展及其应用 2.光度滴定法及示差分光光度法 第13章 紫外－可见分光光度法 13-3 光度分析的拓展及其应用 2.光度滴定法及示差分光光度法 ②示差分光光度法 ● 提高測量精密度，測高含量 ▼ 通过降低读数误差T 的方法达到 办法是扩展标尺，充分利用仪器的灵敏度 ● 測量上的差异 方法 调节Td=0% 调节Ts=100% 表观吸光度 Af G 普通法 关光闸 溶剂 Af=A=  b cx A 高吸光度法 关光闸 标准液cs(﹤cx) Af= b(cx –cs) B 低吸光度法 标准液cd (﹥cx) 溶剂 Af～cx 非线性 c 最精密法 标准液cd (﹥cx) 标准液cs(﹤cx) Af～c 非线性

第13章 紫外－可见分光光度法 13-3 光度分析的拓展及其应用 2.光度滴定法及示差分光光度法 第13章 紫外－可见分光光度法 13-3 光度分析的拓展及其应用 2.光度滴定法及示差分光光度法 ②示差分光光度法 ● 标尺扩展示意 A C B 4%10% 40%48% 60% 90%96% 0%cxcs cd cx cs cd cx100% 光闸 溶剂 TG普通法 0% 10 20 30 48% 70 80 90 100% 40% 60%

第13章 紫外－可见分光光度法 13-3 光度分析的拓展及其应用 2.光度滴定法及示差分光光度法 第13章 紫外－可见分光光度法 13-3 光度分析的拓展及其应用 2.光度滴定法及示差分光光度法 ②示差分光光度法 ● 表达式 A 高吸光度法 (Td=0) –lgTf=Af= b(cx-cs) C 最精密法 -lg(TfTs-TfTd+Td)= bcx B 低吸光度法(Ts=1) -lg(Tf-TfTd+Td)= bcx 表现透光度 普通法时标准液 cs 的透光度 普通法时标准液 cd 的透光度

第13章 紫外－可见分光光度法 13-3 光度分析的拓展及其应用 2.光度滴定法及示差分光光度法 第13章 紫外－可见分光光度法 13-3 光度分析的拓展及其应用 2.光度滴定法及示差分光光度法 ②示差分光光度法 ●示差法光度误差 以使用较多的高吸光度法为例，导出其光度误差公式 cx 0.4343 Tf __________ ====________________________________________ cx Tf · lg（Tf · Ts ) （同一仪器中 Tf = T） 思考： 问题1: 绘制（cx/cx ）~Tf 曲线（G.A.B.C 四种方法） 已知： T=0.005 , A: Ts = 10 % B: Td = 90 % C: Ts = 55 % , Ts = 45 % 问题2:如何证明 (cx/cx )G > (cx/cx )示差

第13章 紫外－可见分光光度法 13-3 光度分析的拓展及其应用 3. 双波长分光光度法及导数光度法 第13章 紫外－可见分光光度法 13-3 光度分析的拓展及其应用 3. 双波长分光光度法及导数光度法 用数学方法，分离混合信号（信息分离） ① 多组份体系的光度分析的一般方法 ● 信号重叠 ● 加和性原则 ● 联立方程求解 经典方法 m=n 现代方法 m>n 参考： (1) 胡鑫尧、孙扬名、王心枢，计算机在分析化学中的应用，北京，清华大学出版社，1982 (2) 李克安、童沈阳，分析化学中的数值方法——计算机在分析化学中的应用，北京，北京大学出版社，1990

第13章 紫外－可见分光光度法 13-3 光度分析的拓展及其应用 3. 双波长分光光度法及导数光度法 第13章 紫外－可见分光光度法 13-3 光度分析的拓展及其应用 3. 双波长分光光度法及导数光度法 ② 双波长分光光度法（1952年提出，70-80年代大发展） ● 等吸收点双波长方法 A 1 组份1 A1 A1=A11-A12 =（11-12）bc1 A2=0 2 组份2 令 A2=A21-A22 =（21-22）bc2 = 0 组份1 ,2混合 1 2 A = A1 - A2 = (A11 + A21)-(A12 + A22) = (A11 - A12)+(A21 - A22) 组份 2 作为干扰被消除 = A1 + A2 = 0 = kc 定量分析基本关系式

第13章 紫外－可见分光光度法 13-3 光度分析的拓展及其应用 3. 双波长分光光度法及导数光度法 第13章 紫外－可见分光光度法 13-3 光度分析的拓展及其应用 3. 双波长分光光度法及导数光度法 ② 双波长分光光度法 ● 等吸收点双波长方法 本方法关键：如何选择波长对 1，2 。 原则是：干扰组份 A2=0 组份A1 足够大 避开 dA/d 大处 1 ，2 尽可能接近 提问1：如果要测组份2含量，应如何选择波长对1，2？ 提问2：如果在干扰组份2的吸收光谱上找不到等吸收点，怎么对组份1定量？

第13章 紫外－可见分光光度法 13-3 光度分析的拓展及其应用 3. 双波长分光光度法及导数光度法 第13章 紫外－可见分光光度法 13-3 光度分析的拓展及其应用 3. 双波长分光光度法及导数光度法 ② 双波长分光光度法 ● 等吸收点双波长方法 答提问 2 ● 系数倍率双波长方法 K 组份1 A1=A11- A12 =（11- 12）bc1 组份2 令 A2=A21- A22 =（21- 22）bc2 = 0 组份1 ,2混合 A = A1 - A2 = (A11 + A21)- (A12 + A22) = (A11 - A12)+(A21 - A22) 组份 2 作为干扰被消除 = A1 + A2 = 0 = kc 定量分析基本关系式

第13章 紫外－可见分光光度法 13-3 光度分析的拓展及其应用 3. 双波长分光光度法及导数光度法 第13章 紫外－可见分光光度法 13-3 光度分析的拓展及其应用 3. 双波长分光光度法及导数光度法 ② 双波长分光光度法 ● 系数倍率双波长方法 提问3：根据以上讨论,你能设计一个双波长方法中选择波长对的计算机程序吗? 提问4：三组份时，如何用双波长方法消除二个组份的干扰？ 提问5：双组份时，用三波长方法消除组份干扰的原理？ 提问6：双波长方法及三波长方法中,光度误差的表达式如何? 参考：王淑仁，徐广仁，买光昕，双波长分光光度法，济南，山东科学技术出版社， 1986

第13章 紫外－可见分光光度法 13-3 光度分析的拓展及其应用 3. 双波长分光光度法及导数光度法 第13章 紫外－可见分光光度法 13-3 光度分析的拓展及其应用 3. 双波长分光光度法及导数光度法 ② 双波长分光光度法 ● 系数倍率双波长方法 例:测复方盐酸丙苯醇胺中的扑尔敏 pH=1, 水参比 λ1=248.0 nm, λ2=264.4 nm 1-盐酸丙苯醇胺(100μg/ml) 2-扑尔敏(16μg/ml)

第13章 紫外－可见分光光度法 13-3 光度分析的拓展及其应用 3. 双波长分光光度法及导数光度法 第13章 紫外－可见分光光度法 13-3 光度分析的拓展及其应用 3. 双波长分光光度法及导数光度法 ③ 导数光度法 （1953年提出，80年代起引人注目） ●导数光谱的波形特征 Gauss曲线表示光谱

第13章 紫外－可见分光光度法 13-3 光度分析的拓展及其应用 3. 双波长分光光度法及导数光度法 第13章 紫外－可见分光光度法 13-3 光度分析的拓展及其应用 3. 双波长分光光度法及导数光度法 ③ 导数光度法 ●导数光谱的波形特征 三条规律性的现象 （1）导数阶数 n ↑ ，谱带极值数↑ ，并有n+1个，峰形复杂化。 （2） n 奇阶，峰值波长0 ；(d nA/dn )0 =0 。 n 偶阶，峰值波长0 ；(d nA/dn )0 为最大，负、正极值交替出现。 （3）吸收光谱拐点1处,(d nA/dn ) 0的情况与（2）恰好相反。

第13章 紫外－可见分光光度法 13-3 光度分析的拓展及其应用 3. 双波长分光光度法及导数光度法 第13章 紫外－可见分光光度法 13-3 光度分析的拓展及其应用 3. 双波长分光光度法及导数光度法 ③ 导数光度法 ●提高分辨率，灵敏度 （1）识别效应：辨认放大肩峰 分辨重叠峰（相同峰值波长的宽谱带与窄谱带重叠，用导数光谱法分离出窄峰。）

第13章 紫外－可见分光光度法 13-3 光度分析的拓展及其应用 3. 双波长分光光度法及导数光度法 第13章 紫外－可见分光光度法 13-3 光度分析的拓展及其应用 3. 双波长分光光度法及导数光度法 ③ 导数光度法 ●提高分辨率，灵敏度 （2）消除背景干扰：吸收光谱可用幂级数函数表达 A  =C0+C1  + C2  2+C3  3+U  消失 A  ′=C1+ 2C2  +3C3  2+U  ′ 消失 A 〃 = 2C2+6C3  +U  〃 消失 …

第13章 紫外－可见分光光度法 13-3 光度分析的拓展及其应用 3. 双波长分光光度法及导数光度法 第13章 紫外－可见分光光度法 13-3 光度分析的拓展及其应用 3. 双波长分光光度法及导数光度法 ③ 导数光度法 ●提高分辨率，灵敏度 （3）结论 高阶导数技术能消除低阶的背景函数，在分析化学上意味着干扰背景被消除了。 吸收光谱的形状变得复杂了，也提高了分辨率和灵敏度

第13章 紫外－可见分光光度法 13-3 光度分析的拓展及其应用 3. 双波长分光光度法及导数光度法 第13章 紫外－可见分光光度法 13-3 光度分析的拓展及其应用 3. 双波长分光光度法及导数光度法 ③ 导数光度法 ●获得导数光谱的方法 （1）光学微分法 （一次微分 ，基线水平难） （2）输出信号微分法 RC电路模拟微分法 （简单，基线平直；高次微分分辨率差，信噪比不高，峰值波长向扫描方向移动。） 计算机微分法（信噪比好，基线平直，波长扫描速度、光源、光学系统无影响。） 差分计算微分法 卷积法

第13章 紫外－可见分光光度法 13-3 光度分析的拓展及其应用 3. 双波长分光光度法及导数光度法 第13章 紫外－可见分光光度法 13-3 光度分析的拓展及其应用 3. 双波长分光光度法及导数光度法 ③ 导数光度法 ●定量关系 (d nA/dn ) = kc 注意： （1）要获得良好的导数光谱，要求原光谱的噪声要低。 （2）实际求导过程用 代替d，即A/ ≈ dA/ d （3）分辨效应与吸收光谱测绘时的单色器缝宽（W ），导数的阶数（n），求导 波长间隔（  ）有关。 这种信息处理技术具有普遍意义！

第13章 紫外－可见分光光度法 13-3 光度分析的拓展及其应用 3. 双波长分光光度法及导数光度法 第13章 紫外－可见分光光度法 13-3 光度分析的拓展及其应用 3. 双波长分光光度法及导数光度法 ③ 导数光度法 例:苯的 1, 4, 7 阶导数光谱图

第13章 紫外－可见分光光度法 13-3 光度分析的拓展及其应用 4. 改变吸收光程的意义 第13章 紫外－可见分光光度法 13-3 光度分析的拓展及其应用 4. 改变吸收光程的意义 ① 长光程技术（灵敏度增大） A=abc c=A/(ab) 对同一物质，Amin b=1 cm → 100cm cmin·1cm/cmin·100cm= ??? 答：=102 ！！！ 实验结果＞ 102 ？？？

第13章 紫外－可见分光光度法 13-3 光度分析的拓展及其应用 4. 改变吸收光程的意义 第13章 紫外－可见分光光度法 13-3 光度分析的拓展及其应用 4. 改变吸收光程的意义 ① 长光程技术 cmin↓的原因（灵敏度增大的原因） n2 1m长光程，内径1～2mm  n1 管壁反射 增加了b ＞1m I0 I 螺旋型，光导纤维型使用条件： 全反射 Sin(90°-  ) ≥n2 / n1 ↓ ↓ ↓ 选择合适溶剂 使折射率 n溶剂 ＞n材料 ↓ ↓ ↓ 1.6 1.474 选用 例：CS2(＞45%)+C3H7OH Pyrcx

第13章 紫外－可见分光光度法 13-3 光度分析的拓展及其应用 4. 改变吸收光程的意义 第13章 紫外－可见分光光度法 13-3 光度分析的拓展及其应用 4. 改变吸收光程的意义 ②超薄吸收池概念 常规法 A=log(I0/I)= b c ↓ 超薄池光程 l 时 ×102～103 m 灵敏度极差 当有效吸收光程 dl 时 微分关系成立 -dI =I0  c dl 超薄池光程 l 时 有通式 Ia =I0  c l 新原理

第13章 紫外－可见分光光度法 13-3 光度分析的拓展及其应用 4. 改变吸收光程的意义 第13章 紫外－可见分光光度法 13-3 光度分析的拓展及其应用 4. 改变吸收光程的意义 ②超薄吸收池概念 特点 （1）改变了测量方式。测吸收光强 Ia，而不是吸光度A。充分利用了入射光强 I0 的信息。 （2）灵敏度增强。 I0 ↑，测量灵敏度↑ （  Ia / c）/（  A/  c）= I0 /2.303 （3）信噪比S/N的增强因子 （ Ia /  Ia ）/（ A/  A ）≥3 （4）技术上 ，Ia = I0 – I ，差分放大器即可实现。

第13章 紫外－可见分光光度法 13-3 光度分析的拓展及其应用 5. 其他应用 第13章 紫外－可见分光光度法 13-3 光度分析的拓展及其应用 5. 其他应用 ①有机化合物鉴定 ② 研究离子平衡 ●指示剂离解常数 [其实质是求解联立方程 ] ●配合物研究 [组成（配位数） 稳定常数] 摩尔比法 M + L= ML 总浓度为c时有 Am=  b c A =  b [ML] Am 配合物的离解度  =(c-[ML]) /c=(Am-A)/Am A 平衡时有 [ML ] = (1)c [M] = c [L] = c [ML] (1)c A/ Am K稳= ———— = ———— = ——————— 0.5 1.0 1.5 [M] [L]  c  c {(Am-A)/Am }2 c [L] / [M]

第13章 紫外－可见分光光度法 13-3 光度分析的拓展及其应用 5. 其他应用 第13章 紫外－可见分光光度法 13-3 光度分析的拓展及其应用 5. 其他应用 ①有机化合物鉴定 ② 研究离子平衡 ③介绍一种联用技术——光谱电化学 (紫外一可见区) 以电化学方法激发信号，光谱技术跟踪检测。 利用分子在氧化态和还原态时吸光度的变化，由吸光度的变化求得氧化态和还原态浓度比。再根据所加的电极电位，由能斯特方程，作图求出斜率，求得电子转移数n；由截距求得式电位0´。还可研究电化学其他参数，电极过程。

第13章 紫外－可见分光光度法 13-3 光度分析的拓展及其应用 5. 其他应用 第13章 紫外－可见分光光度法 13-3 光度分析的拓展及其应用 5. 其他应用 ①有机化合物鉴定 ② 研究离子平衡 ③介绍一种联用技术——光谱电化学 这方法在生物分子研究中很有用 联用技术 取各方法 之长，是 发展方向 之一。。

《紫外－可见分光光度法》 结束 请预习第15章