第九章 紫外-可见分光光度法 （紫外-可见吸收光谱法）

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1 第九章 紫外-可见分光光度法 （紫外-可见吸收光谱法）
第九章 紫外-可见分光光度法 （紫外-可见吸收光谱法） Ultraviolet -Visible Spectrophotometry UV—Vis

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5 § 9-1 分子吸收光谱 一、紫外-可见吸收光谱与紫外-可见吸收光谱法 1、 紫外-可见吸收光谱: 物质分子、离子价电子在
§ 分子吸收光谱 一、紫外-可见吸收光谱与紫外-可见吸收光谱法 1、 紫外-可见吸收光谱: 物质分子、离子价电子在 吸收紫外-可见辐射后，跃迁到高能级所产生的 吸收光谱，称～。 2、紫外-可见吸收光谱法 利用物质的分子或离子对紫外-可见光的吸收所产生的紫外-可见光 谱特性及吸收程度对物质的组成、含量和结构 进行分析、测定、推断的分析方法。

6 二、紫外-可见光区： 波长范围 能量范围 三、分子的能级与紫外-可见吸收 1、分子的运动形式和能级分布 电子运动: 价电子围绕原子核的运动；
波长范围 能量范围 真空（远）紫外区 近紫外区 可见光区 nm nm nm 1.2×102 ～ 6.2 ev 6.2 ～ 3.1 ev 3.1 ～ 1.6 ev 三、分子的能级与紫外-可见吸收 1、分子的运动形式和能级分布 电子运动: 价电子围绕原子核的运动； 振动运动：分子中原子在其平衡位置附近振动； 转动运动：分子整体绕轴心或轴的转动。

7 1-20 ev ev ev E分子 = E电子 E转动 + E振动

8 当分子从外界吸收能量，就有可能引起分子能级的跃迁，即由基态跃迁到某一激发态，且只有被吸收光子的能量恰好等于分子的某两个能级之差，即：
2、紫外-可见吸收的产生 （1）能级的量子化：能量的变化不是连续的，而是 分立的，称～。 分子的电子能级、振动能级和转动能级都是量子化的。 （2）分子能级跃迁产生吸收光谱 当分子从外界吸收能量，就有可能引起分子能级的跃迁，即由基态跃迁到某一激发态，且只有被吸收光子的能量恰好等于分子的某两个能级之差，即：

9 （能级2与能级1之差） 产生吸收 微观上：分子由低能级跃迁到高能级； 宏观上：入射光强度减弱。

10 四、紫外-可见吸收光谱特征及表示 （1）吸收光谱可能是无数条吸收谱线的集合
1、紫外-可见吸收光谱特征 （1）吸收光谱可能是无数条吸收谱线的集合 由于入射光不是单一波长的光，而是包含许多不同波长（不同能量）的光，所以在分子电子能级发生跃迁的同时，会发生振动和转动能级的跃迁，即不只出现一条线光谱，而可能是无数条谱线的集合。

11 （2）吸收光谱是带光谱 由于存在各种谱线变宽因素（多普勒变宽、劳仑兹变宽等），当产生的谱带增宽超过相邻谱线的间隔时，原来分立的线光谱成为带光谱，因此，分子吸收光谱呈现带光谱特征。

12 2、紫外-可见吸收光谱表示：将不同波长的光依次通 过一定浓度的溶液，分别测定每个波长下的吸光 度，以波长λ为横坐标，吸光度A为纵坐标，称
吸 收光谱曲线。 末端吸收 最强峰 肩峰 峰谷 次强峰 max  min  A

13 五、紫外-可见分光光度法的应用及特点 1、应用：
不仅可进行定量分析，还可利用吸收峰的特性进行定性分析和简单的结构分析，还可测定一些平衡常数、配合物配位比等。可用于无机化合物和有机化合物的分析，对于常量、微量、多组分都可测定。

14 2、特点： （1）灵敏度较高，可测定 1%～10-5%含量 (2) 准确度较高，相对标准偏差2～5%； (3) 操作方便、分析速度快； (4) 价格相对便宜 (5) 应用相当广泛：几乎所有的无机离子及 许多有机化合物都可直接或间接测定。

15 六、紫外-可见光谱（分子吸收）原子吸收光谱与比较
1、相同点 （1）同属吸收光谱范畴（即都是在电磁辐射作用 下，吸收辐射能，发生电子跃迁而产生）； （2）波长范围均在近紫外到红外区（ nm); （3）测量仪器组成部件类似。

16 2、不同点 （1）吸收机制不同 原子吸收光谱：原子外层电子跃迁产生吸收；线 状光谱；谱线窄（1-5×10-3nm）
（因为原子只有电子能级，不存在振动、转动能级） 分子吸收光谱：分子的价电子跃迁产生吸收；带 光谱；谱线宽（半宽度约10 nm） 原子吸收：锐线光源（空心阴极灯） 分子吸收：连续光源（钨灯或氘灯）

17 （3）仪器组件排列顺序不同 原子吸收：光源、原子化器、单色器、检测器、数据输出 分子吸收：光源、单色器、吸收池、检测器、数据输出

18 紫外-可见吸收光谱是由分子中价电子能级跃迁产生的——这种吸收光谱取决于价电子的分布和结构
§ 9-2 有机、无机化合物的紫外可见吸收光谱 一 、 有机化合物的紫外可见吸收光谱 紫外-可见吸收光谱是由分子中价电子能级跃迁产生的——这种吸收光谱取决于价电子的分布和结构 1、 有机化合物的价电子类型 根据分子轨道理论，有机化合物分子有三种不同性质的价电子：

19 形成单键（轨道头碰头）的σ电子 C-H、C-C
形成双键（轨道肩并肩）的π电子 C=C、C=O未成对的孤对电子n 电子 C=O： 例： O H C

20 2、有机化合物价电子轨道及电子跃迁类型 （1）轨道：电子围绕分子或原子运动的几率分布。 电子所具有的能量不同，轨道也不同。
分子轨道能量高低σ＜π＜n＜π*＜σ*　 成键轨道： σ， π 反键轨道： σ*、 π* 非键轨道： n

21 （2）电子跃迁类型 同种类型轨道上电子跃迁 非键轨道上的电子跃迁 条件： n→π*跃迁 σ→σ* n → σ* π→π* 能量
分子中电子的能级和跃迁 n→π*跃迁 σ→σ* n → σ* π→π* 能量 n σ σ* π* π 四种跃迁σ→σ* ， n→σ* ，π→π* ， n→π*

22 σ→σ*  n→σ*  π→π*  n→π* （3）电子跃迁能量及光谱区域 跃迁所需能量为： 3、 几个基本概念 紫外-可见区
所需能量最大，吸收在远紫外区 远、近紫外区 紫外-可见区 σ→σ*  n→σ*  π→π*  n→π* 3、 几个基本概念 （1） 红移：化合物的λmax向长波方向移动； 蓝移：化合物的λmax向短波方向移动； 增色效应：使化合物吸收能力增强的效应； 减色效应：使化合物吸收能力减弱的效应。

23 —OH，—OR，—NH2，—Cl，—Br，—I 等。
（2）生色团（ 发色团） 凡能导致有机化合物在紫外-可见区产生吸收的有机化合物基团。 主要是含有不饱和键，或含有未成对电子基团，能产生 n→π* 或π→π*跃迁的基团称为发色团。 （3） 助色团含杂原子的饱和基团 一些本身在紫外和可见光区无吸收，但当与生色团相连时，能使生色团吸收峰红移，吸收强度增大的基团称为助色团。 主要是带有未成键电子的基团，如： —OH，—OR，—NH2，—Cl，—Br，—I 等。

24 4、有机化合物中的价电子的跃迁 （1） σ→σ* 跃迁 λmax=254nm ε =230 λmax=270nm ε =1250
生色团 —OH 助色团 4、有机化合物中的价电子的跃迁 （1） σ→σ* 跃迁 成键σ电子跃迁 反键σ*轨道 特点：σ→σ*跃迁所需能量很大，相当于远紫外的 辐射能，＜200nm 吸收辐射能

25 A 这类跃迁所需能量比σ→σ*跃迁小，吸收波长增 加，于远紫外或紫外区（150~250nm）
CH λmax=125nm C2H λmax=135nm (2) n→σ* 跃迁 非键轨道电子 反键σ* 轨道 特点： A 这类跃迁所需能量比σ→σ*跃迁小，吸收波长增 加，于远紫外或紫外区（150~250nm） B 吸收概率较小， ε 在102~103范围内，中吸收。 吸收辐射能

26 对象：含有未共用电子对的杂原子（N、O、S、X） 的饱和化合物发生n→σ* 跃迁; 含-NH2 、-OH、-X
例：CH3OH λmax=183 nm CH3NH2 λmax=213 nm （3）π→π*跃迁 成键π轨道电子 反键π* 轨道 吸收辐射能

27 特点：A 这类跃迁所需能量比σ→σ*跃迁小，若无 轭，与n→σ*跃迁差不多，200 nm左右
B 吸收强度大， ε 在104~105范围内，强吸收 C 若有共轭体系，波长向长波方向移动，大 多位于紫外、可见区 对象：含不饱和键（双键、叁键）的有机化合物 发生π→π*跃迁 C=O , C=C, C≡C

28 n→π*跃迁比π→π*跃迁所需能量小，吸收波长长。
吸收辐射能 非键 n轨道电子 反键π* 轨道 特点：A 这类跃迁所需能量最小，吸收在紫外- 可见光 区 （200~400 nm） B 吸收强度小， ε ＜102，弱吸收 对象：含杂原子的双键不饱和有机化合物 C=S O=N- -N=N- 例：丙酮 λmax=280 nm n→π*跃迁比π→π*跃迁所需能量小，吸收波长长。

29 共同点：π→π*和n→π*跃迁都需要分子中 不饱和基团提供π轨道。 区别：n→π*与π→π*跃迁的区别比较如下：
吸收峰波长 与组成双键的 有关 原子种类基本无关 吸收强度 强吸收 104~ 弱吸收 ＜102 极性溶剂 向长波方向移动 向短波方向移动

30 （6）吸收带—吸收峰在吸收光谱上的波带位置
Ⅰ R 吸收带： n→π*跃迁 特点：a 跃迁所需能量较小，吸收峰位于 200~400 nm b 吸收强度弱， ε ～102 L/moL cm Ⅱ K 吸收带： 共轭双键中π→π*跃迁 特点：a 跃迁所需能量较R带大，吸收峰位 于210~280nm b 吸收强度强， ε  104 L/moL cm 随着共轭体系的增长，K 吸收带长移， 210 ~ 700nm， ε 增大

31 K 吸收带是共轭分子的特征吸收带，可用于判断共轭结构——应用最多的吸收带
例： λmax ε (L/mol cm) 1-己烯 1.5-己二烯 ×104 1.3-己二烯 × 104 1.3.5-己三烯 × 104 K 吸收带是共轭分子的特征吸收带，可用于判断共轭结构——应用最多的吸收带

32 Ⅲ B吸收带和E吸收带 —苯环带 B吸收带：有苯环必有B带， 230-270 nm 之间有一系列吸收峰，中吸收，芳香族化合物的特征吸收峰。
A λnm λ max 长移 苯环上有取代基并与苯环共轭，精细结构消失 λnm A 苯吸收曲线 λmax=254 nm

33 E1=185nm 强吸收 ε >104 L/moL cm E 吸收带：π→π*跃迁

34 精细结构： 苯在λ＝185nm和204nm处有两个强吸收带，分别称为E1和E2吸收带，是由苯环结构中三个乙烯的环状共轭体系的跃迁产生的，是芳香族化合物的特征吸收。 在230～270nm处有较弱的一系列吸收带，称为精细结构吸收带，亦称为B吸收带。B吸收带是π→π*跃迁和苯环振动重叠引起。 图 苯在乙醇中的紫外吸收光谱

35 5. 常见有机化合物的紫外可见吸收光谱 （1）饱和烃及其衍生物： A 饱和烃（脂肪烃、脂环烃） 只有电子，产生σ→σ*跃迁，所需能量高，
  （1）饱和烃及其衍生物： A 饱和烃（脂肪烃、脂环烃） 只有电子，产生σ→σ*跃迁，所需能量高， 所产生有吸收在远紫外区，λmax ＜150 nm B 饱和烃衍生物（取代脂肪烃、脂环烃） 如卤代烃，醇，醚等 可产生n→σ*跃迁，能量低于σ→σ*跃迁，吸 收波长红移，逐步向近紫外区。

36 例：在正己烷溶剂中 CH nm CH3Cl nm CH3Br nm CH3I nm λmax ： 饱和化合物的紫外吸收光谱对分析测定用途不大，但它们是测定其它类型有机化合物紫外-可见吸收的良好溶剂。

37 （2）不饱和烃及其共轭烯烃 A 简单的不饱和烃
即含有孤立双键的化合物，分子中有σ， π键，可产生σ→σ*， π→π*跃迁，一般位于远紫外区（ nm） 含杂原子的双键化合物可产生π→π* 、 n→π*、 n→σ*。 B 共轭双键的化合物 当两个或多个双键共轭，使π→π* 所需能量降低，吸收峰长移，吸收强度增强。

38 例： 1，3-丁二烯 nm 1,3,5-己三烯 nm 1,3,5,7-辛四烯 nm 1,3,5,7,9-癸五烯 nm

39 （3）羰基化合物 羰基化合物含有C=O，存在σ、 π、 n电子，可产生σ →σ*、 n→σ*、 n→π*、π→π*四类跃迁，一般在近紫外、紫外区有吸收。 A 醛、酮的n→π*吸收带在270~300 nm 附近，强度低， ε 为100~200，当醛、酮的羰基与双键共轭时，形成了，—不饱和醛酮，产生共轭，n→π*、π→π*跃迁的波长红移。 B 羧酸羰基与双键共轭时，产生 n→π*、π→π*跃迁的波长长移，共轭使π*轨道能量降低。

40 （4）芳香族化合物 A E带和B带是芳香族化合物的特征吸收带， π→π*跃迁 B 当苯环上有羟基、氨基等取代基时，吸收峰红
移，吸收强度增大。像羟基、氨基等一些助色 团，非键n电子，这样才能与苯环上的电子相 互作用，产生助色作用。 C 取代基不同，变化程度不同，可由此鉴定各种 取代基 例： B带 λmax E2 λmax 苯 甲苯 苯酚 苯甲酸

41 二 、无机化合物的紫外-可见吸收光谱（电子光谱）
产生无机化合物电子 光谱的电子跃迁类别 配位场跃迁 电荷转移跃迁 1.配位场跃迁 配位场理论：中心离子与配位体的静电引力是配合物稳定的主要原因，但中心金属离子原来能量相同的五个d 轨道或七个 f 轨道在配位体静电场的作用下，会分裂成几组能量不等的d 轨道或 f 轨道（轨道之间的能量差称为分裂能。

42 当无机分子或离子吸收光能后，低能态的 d 或 f 电子可以分别跃迁到高能态的d 轨道或 f 轨道，由于这两类跃必须在配体的配位场作用下才能产生，因此，称之为配位场跃迁。
（自由离子） （球性对称的静电场） （八面体场） 正八面体场中d轨道的分裂

43 （自由离子） （球性对称的静电场） （四面体场） 正四面体场中d轨道的分裂

44 配位场跃迁的特点： （1）吸收光谱一般位于可见区； （2）配位体的配位场越强，轨道分裂能越大， 吸收波长越短，产生蓝移。 例：H2O的配位场强度＜ NH3的配位场强度 [Cu(H2O)4]2+ 吸收峰在794 nm 浅蓝色 [Cu(NH3)4]2+ 吸收峰在663 nm 深蓝色 一些配位体配位场强度顺序 I-  Br-  Cl- F- OH-  C2O42- = H2O  SCN-  吡啶= NH3  乙二胺  联吡啶  邻二氮菲  NO2-  CN-

45 指用电磁辐射照射化合物时，电子从给予体向与接受体相联系的轨道跃迁。
（3）跃迁概率较小, 摩尔吸光系数ε一般较小，只有~100 L. mol-1·cm-1，定量分析价值不大,可用于配合物的结构研究 2. 电荷迁移跃迁 指用电磁辐射照射化合物时，电子从给予体向与接受体相联系的轨道跃迁。 电子从配位体轨道跃迁到中心金属离子轨道 e 电子接受体 电子给予体

46 产生电荷迁移跃迁的必要条件：一组分是电子给予体，另一组分是电子接收体。
h 产生电荷迁移跃迁的必要条件：一组分是电子给予体，另一组分是电子接收体。 例: [Fe3+ (SCN-)] [Fe2+（SCN)]2+ 特点： （1）电子给予体给电子能力越强（还原能力 强），发生电荷转移跃迁所需能量小， 吸收红移； 红色 淡黄色

47 （2）电荷迁移跃迁光谱的摩尔吸光系数ε较大，一般在104 L. mol-1·cm-1以上，是无机光谱分析的重要吸收，可提高检测灵敏度。

48 §9~3 光吸收基本定律 一、朗伯-比耳定律（Lambert-Beer Law） 1、公式推导：
§9~3 光吸收基本定律 一、朗伯-比耳定律（Lambert-Beer Law） 1、公式推导： 当一束平行单色光，照射到均匀、非散射介质（固体、液体、气体）， It 反射光 I0 入射光 透射光 Ir Ia 吸收光

49 入射光 I0 一部分吸收 Ia 一部分反射 Ir 一部分透过 It 根据光强度关系： I0 = Ia + Ir + It

50 当测量时，采用相同的器皿，且光洁度很高时， Ir很小且基本相同，可以相互抵销、忽略，于是：
I0 一定时， Ia 越大， It 越小，吸收大； I0 一定时， Ia 越小， It 越大，吸收小； I0 = Ia + It 定义：透光率（透光度）T为： 研究表明，物质对光的吸收强度 Ia = f (λ，C，b) 当入射光波长λ一定时， Ia = f (C，b)

51 （1）朗伯（ Lambert ）定律（1760年Lambert发现）
将吸收层分为无限薄的许多薄层 db, 设照射到薄层上的光强度为I，经薄层吸收后，光强度减弱 dI，则： I0 db b It I I-dI

52 积分： Lambert定律

53 （2）比耳（Beer）定律（1852年Beer发现）
——光吸收强度与溶液浓度C关系 若保持溶液厚度（光程）不变，用波长和强度一定的单色光照射不同浓度的溶液，研究发现： 吸光溶液浓度每增加dC，光的吸收程度增加，相应地，透射光强度减弱dI，同理有： 类似推导可得： 比耳定律

54 （3） Lambert-Beer定律 若同时考虑吸光溶液浓度和光程的变化，则当入射光波长一定时，有： k：比例系数，与入射光波长、物质性质、温度有关； I0：波长一定的入射光强度； It: 通过浓度为C、厚度为 b 的均匀、非散射介质后， 透过光强度 b: 溶液厚度（光程） C：溶液浓度

55 均匀变化 取值范围 0 ～ 1; 或 0 ～ 100% I0一定，It 越大，T越大， 越小， 吸光程度小；
已定义透光率： 均匀变化 取值范围 0 ～ 1; 或 0 ～ 100% I0一定，It 越大，T越大， 越小， 吸光程度小； I0一定，It 越小，T越小， 越大， 吸光程度大。 定义： 吸光度 非均匀变化 取值范围 0 ～

56 Lambert-Beer定律： T = 0，A T =1，A = 0，入射光全部透过溶液。 k: 常数，用摩尔吸光系数 表示，单位：
入射光全部被吸收； T =1，A = 0，入射光全部透过溶液。 Lambert-Beer定律： k: 常数，用摩尔吸光系数 表示，单位： < 一般 > 104 灵敏吸光物质； 103 不灵敏吸光物质；

57 例：光度分析中，在某浓度下，用厚度一定的比色皿测得透光率为T1，若浓度增大一倍，求透光率为多少？
解：

58 二、对Lambert-Beer定律的偏离及原因 1、对Lambert-Beer定律的偏离 根据Lambert-Beer定律，
当固定吸收光程 b 不变时， 即吸光度A与分析物浓度呈严格线性关系（通过零点），但在实际测定时，特别是在高浓度分析物下，常发生偏离现象，如图： 负偏差 正偏差

59 2、偏离Lambert-Beer定律的原因
（1）非单色光引起的偏差 严格讲， Lambert-Beer定律只适用于一定波长的单色光，但实际上，即使最先进的光度分析仪器，用最好的单色器，也不可能得到单一波长的光，只能得到一定波长范围的光： （详见武大教材推导） （2）非正常吸收引起的偏差 A 吸光质点散射：存在于测量溶液中的固体微粒对入 射光散射引起吸光度的表观增大。

60 Lambert-Beer定律只适用于均匀、非散射体系，实际测量溶液中，存在极少量的固体微粒，特别是在对胶体溶液、乳浊液或悬浊液测量时，存在严重的散射现象。
吸收程度相对增大； 透光率减小，实测吸光度增加，产生正偏差。 散射结果 B 荧光效应 hν hν’ 当吸光物质吸收辐射后，分子又以荧光形式发射，结果使溶液透光率相对增大，吸光度减法，产生负偏差。

61 当产生可见-紫外吸收的物质因离解、缔合、互变异构等，导致吸光物质浓度变化，从而对Lambert-Beer定律偏离。
（3）溶液中吸光质点的化学反应引起的偏差 当产生可见-紫外吸收的物质因离解、缔合、互变异构等，导致吸光物质浓度变化，从而对Lambert-Beer定律偏离。 例： 低浓度时，离解度大， 高浓度时，离解度小， 低浓度时，吸光度下降。

62 §9～4 紫外-可见分光光度法仪器 一、分类 1、按使用的波长范围 可见分光光度计 紫外分光光度计 紫外-可见分光光度计 2、按功能来分
§9～4 紫外-可见分光光度法仪器 一、分类 1、按使用的波长范围 可见分光光度计 紫外分光光度计 紫外-可见分光光度计 2、按功能来分 单光束分光光度计 双光束分光光度计 双波长分光光度计

63 二、仪器结构简图 三、主要部件功能简介 光源 单色器 吸收池 输出 复合光 单色光 I0 透射光It 1、辐射光源
光源 单色器 吸收池 检测器 信号处理及数据 输出 复合光 单色光 I0 透射光It 三、主要部件功能简介 1、辐射光源 （1）作用：提供能量足够高的紫外、可见辐射，供 吸 光物质吸收；

64 （2）要求： A 能量足够高； B 波长范围尽可能宽； C 良好的稳定性； D 使用寿命长。
（3） 常用光源 可见光区： 钨灯 nm 优点：发射强度大、使用寿命长

65 氢灯或氘灯 180-375nm， 氘灯的发射强度比氢灯大4倍。
紫外光区： 氢灯或氘灯 nm， 氘灯的发射强度比氢灯大4倍。 玻璃对这一波长有强吸收，必须用石英光窗。 紫外—可见分光光度计同时具有可见和紫外两种光源。 2、单色器 （1）作用： 从光源的连续光谱中，分出被测物质 所需要的、波长足够窄的入射单色光 的装置，是分光光度计的心脏部件。

66 棱镜单色器的缺点是色散率随波长变化，得到的光谱呈非均匀排列，而且传递光的效率较低。
（2）色散元件 棱镜 光栅：利用光的衍射与干射作用制成。 玻璃棱镜：适用400 ～800 nm可见光区； 石英棱镜：适用180 ～400 nm紫外光区； 棱镜单色器的缺点是色散率随波长变化，得到的光谱呈非均匀排列，而且传递光的效率较低。 光栅单色器在整个光学光谱区具有良好的几乎相同的色散能力，使用波长范围宽，分辨率高，成本低，易保存等，因此，现代紫外—可见分光光度计上多采用光栅单色器。

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68 （1）吸收池作用：是用于盛放待测溶液并提供一定 吸光厚度的器皿。
3、吸收池 （1）吸收池作用：是用于盛放待测溶液并提供一定 吸光厚度的器皿。 玻璃吸收池：可见光区使用； 石英吸收池：紫外光区使用 （2）类型 （3）规格： 0.5 cm, 1 cm, 2 cm, 5 cm, 10 cm

69 4、检测器 （1）检测器的作用：检测光信号，交将光信号转 变电信号。 （2）要求： A 灵敏度高； B 稳定性好； C 响应时间快 光电池
（3）类型 光电池 光电管 光电倍增管

70 A 光电管 光电管由一个半圆筒形阴极和一个金属丝阳极组成。当照射阴极上光敏材料时，阴极就发射电子。两端加压，形成光电流。 ——蓝敏光电管为铯锑阴极。适用波长范围： nm —— 红敏光电管为银和氧化铯阴极适用波长范围： nm。

71 B、光电倍增管 光电倍增管是检测微弱光信号的光电元件。 它由密封在真空管壳内的一个光阴极、多个倍增极（亦称打拿极）和一个阳极组成。
通常两极间的电压为75-100V。

72 由于透射光强度很弱，所以，照射到光电管后所产生的电流很小，需放大后才能测定，所以，通过系列信号放大过程后输出结果。
5、信号处理及数据输出系统 由于透射光强度很弱，所以，照射到光电管后所产生的电流很小，需放大后才能测定，所以，通过系列信号放大过程后输出结果。 常用的显示器有检流计、微安计、电位计、数字电压表、记录仪、示波器。 现代光度分析仪器已实现微机自动化，可直接输出结果，并自动处理复杂的数据。

73 五、常用光度分析仪器介绍 （一）单光束分光光度计 国产721型、722型、UV-1100型、英国SP-500型 光源 单色器 吸收池 检测器
0.575 光源 单色器 吸收池 检测器 显示 国产721型、722型、UV-1100型、英国SP-500型

74 （二）双光束分光光度计 比值 光源 单色器 吸收池 检测器 显示 光束分裂器

75 （三）双波长分光光度计 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

76 1为选好的测定波长，一般为待测物质的max
2为选好的参比波长，一般为待测物质的min 测得的是样品在两种波长1和2处的吸光度之差 A， A为扣除了背景吸收的吸光度  A=A 1 -A 2= （K 1 -K 2） C b 优点： （1）大大提高了测定准确度，可完全扣除背景 （2）可用于微量组分的测定 （3）可用于混浊液和多组分混合物的定量测定

77 §9-5 紫外-可见分光光度法测量误差及 分析条件
§9-5 紫外-可见分光光度法测量误差及 分析条件 一、光度测量误差来源及误差计算 1、光度测量误差来源 化学因素引起的误差：介质不均匀、吸 光 质点离解、缔合、互变异构等； 仪器测量误差：电子元件性能不稳定、 杂散光影响、单色器质量等。 两个原因 其中，仪器测量误差是影响光度分析准确度的主要因素。

78 2、仪器测量误差 标尺刻度均匀，A小，刻度稀疏， 小； A 大，刻度密集， 大。 百分透光率标尺刻度均匀，读数误差相等，约为：
在光度分析仪器中

79 ？ 结论：无论高吸光度或低吸光度，均可能引起较大的浓度测量误差。 当C 小，A 小， 小，根据 分析： 小，但由于C小，所以， 不一定小；
大，所以， 可能大； 结论：无论高吸光度或低吸光度，均可能引起较大的浓度测量误差。 根据 L-B定律： ？

80 浓度测量相对误差等于吸光度测量相对误差，但不等于透光率测量相对误差。
推导：

81 意义：浓度测量相对误差不仅与仪器透光率读数相对误差相关，而且与透光率计数值大小相关。
一般dT = ± 0.01， 利用 可计算不同T值时的 大小。

82 使浓度测量误差最小的透光率T称为T最佳：
一般 透光率在10 – 80% 吸光度在0.1 – 1.0 浓度测量相对误差较小。 实际测量，一般选择： T：15 ～ 65% A：0.2 ～ 0.8 使浓度测量误差最小的透光率T称为T最佳： 显然，要使 最小，则需 TlnT最大。

83 浓度测量相对误差最小

84 无干扰组分时：最大吸收原则（测定灵敏度高） 有干扰组分时：吸收最大，干扰最小（测定准确度高）。
二、分光光度法分析条件的选择 1、入射光波长选择 无干扰组分时：最大吸收原则（测定灵敏度高） 有干扰组分时：吸收最大，干扰最小（测定准确度高）。 A nm 丁二酮肟-镍吸收曲线 酒石酸铁吸收曲线 例：丁二酮肟光度法测钢中铁含量

85 措施 2、控制入射光强度（调节仪器狭缝宽度） 太宽：光的单色性下降，偏离L-B定 律严重，影响测定灵敏度。 狭缝宽度适当
太窄：入射光强度减弱，影响测定灵敏度。 3、控制适当的吸光度读数范围 一般选择： T：15 ～ 65% A：0.2 ～ 0.8 措施 控制待溶液浓度：称样量，稀释度（显色前） 选用不同宽度的比色皿 （显色后）

86 4、选择适当的参比溶液 在光度分析中，用来调节分光光度仪器 工作零点（T = 100%，A = 0），消除
由于吸收池器壁反射及溶剂、显色剂或干 扰组分对入射光的吸收可能带来的误差。 参比溶液： 不加显色剂的试液 试液 显色剂 溶剂 吸光物质 参比液组成 无吸收 光学透明 溶剂 有吸收 吸收 显色剂 显色剂 + 试液 + 待测组分的掩蔽剂

87 1、概念：将待测组分转变成在紫外-可见区能产生吸
三、“显色”反应及其影响因素 1、概念：将待测组分转变成在紫外-可见区能产生吸 收的物质的反应，称“显色”反应。 “显色剂”：能与被测组分生成紫外-可见吸光化合 物的试剂。 X R XR 被测组分 “显色剂” 吸光物质 氧化还原反应 配位反应

88 2、分光光度法对显色反应的要求 A 选择性好； B 灵敏度高（ 值大）； C 生成的吸光物质组成恒定，性质稳定；
D 生成的吸光物质的 与显色剂的 明显不同。

89 3、“显色反应”条件 A 酸度影响 B 显色温度 C 显色时间 4、分光光度法提高测定选择性的方法 （干扰及消除） A 控制溶液酸度 B 加入掩蔽剂 C 改变干扰离子价态 D 选择适当的参比溶液 E 选择合适的测定波长 F 分离干扰离子

90 §9-6 紫外-可见分光光度法测量方法与应用 一、有机化合物杂质的检查 判断杂质存在与否 可通过测定紫外-可见光谱来确定是否存在可能杂质
被检对象：紫外-可见区无吸收； 可能的杂质：有吸收 可通过测定紫外-可见光谱来确定是否存在可能杂质 例如要鉴定甲醇和乙醇中的杂质苯，可利用苯在254nm处的B吸收带，而甲醇或乙醇在此波长范围内几乎没有吸收。

91 利用紫外可见吸收光谱可确定有机化合物中不饱和基团，还可区分化合物的构型、构象、同分异构体
二、结构分析 用紫外可见吸收光谱鉴定未知物的结构较困难，因谱图简单，吸收峰个数少，主要表现化合物的发色团和助色团的特征。 利用紫外可见吸收光谱可确定有机化合物中不饱和基团，还可区分化合物的构型、构象、同分异构体

92 1.推测官能团 200～280nm 无吸收 不含不饱和键，不含苯环， 可能是饱和化合物 210～250nm 强吸收 π—π*，2个共轭单位 260～350nm 强吸收 π—π*，3—5个共轭单位 270～350nm 弱吸收 n—π*，无强吸收， 孤立含杂原子的双键C=O, -NO2, -N=N- 260nm（230～270）中吸收 π—π*，有苯环

93 2. 判断同分异构体 例：乙酰乙酸乙酯 酮式结构，无共轭 烯醇式结构，共轭体系， 中吸收 206nm 强吸收=1.8104, 245nm
(极性溶剂中为主） 烯醇式结构，共轭体系， 强吸收=1.8104, 245nm (非极性溶剂中为主）

94 1. 单组分物质的定量分析 三、 定量分析 无机化合物，测定主要在可见光区 大约可测定60多种元素 有机化合物，主要在紫外区 应用范围：
测定条件：A ：选择合适的分析波长（λmax） B： C：选择适当的参比溶液

95 （1）标准比较法（一标准法）： 在一定条件下，配制标准溶液和样品溶液， 在λmax下测 A 标准溶液 As=κbCs 被测溶液 Ax=κbCx 注意： Cs 与 Cx数值大致相当！！！

96 （2）标准曲线法（工作曲线法） 步骤：A 配制标准系列：根据样品中被测组分含量， 配制一系列浓度逐渐增大 的标准样品液； B 标准系列与样品液在完全相同条件下“显色”； C标准系列与样品液在完全相同条件下，测定吸 光度； D 用标准系列吸光度测定值对标准浓度值作图， 得标准曲线（工作曲线）； E 根据求知液吸光度值，从工作曲线上查找得 其浓度。

97 样品 标液 C C C C C CX A A A A3 A A AX A λ CX AX 当试样中只有一种组分，或虽有共存组分，介在被测组分 处不产生吸收，可用标准曲线法测定。

98 2. 多组分物质的同时测定（只讨论二组分，其余类推）
（1）吸收光谱互不重叠 a b  2 在1处测a组分，b组分不干扰 在2处测b组分，a组分不干扰

99 （2）吸收光谱单向重叠 吸光度加合性原理：多组分试液在某一给定波长处的总吸光度等于各组分同一波长处吸光度之和。

100 在1处a、b组分都吸收 在2处b组分吸收，a组 分不干扰 a b 1 2

101 首先在 2 处测定b组分，因a组分不干扰 在2处 求出C xb 其中： 在1处:

102 1处： 2 处： 1为a组分的最大吸收波长， 2为b组分的最大吸收波长 其中， 可分别由a, b组分纯物 质在1， 2 处求得！
λ λ1 λ2 a b （3）吸收光谱双向重叠 1为a组分的最大吸收波长， 2为b组分的最大吸收波长 1处： 2 处： 其中， 可分别由a, b组分纯物 质在1， 2 处求得！

103 （4）双波长测定法 1为a组分的最大吸收波长， 为测定波长 2为参比波长， 1处： 2 处： λ λ1测 λ2 参 E F A
a b

104 ∆A = E F A λ λ1测 λ2 参 a b 同法测 b组分！