第十三章紫外－可见分光光度法
Ultraviolet and Visible
Spectrophotometry
第十三章 紫外－可见分光光度法
（ Ultraviolet and Visible Spectrophotometry）
定义,
通常是指研究 200-700nm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 。
第十三章 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 颜色深浅第十三章 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 年代 信息技术，高新技术，联用技术第十三章 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十三章 紫外－可见分光光度法
（ Ultraviolet and Visible Spectrophotometry）
13-1 选择吸收及吸收光谱
13-2 光的吸收定律及定量分析方面
13-3 光度分析的拓展及其应用第十三章 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。
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
谱
1,选择吸收量子解释 （ 3）
(1) 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 。
(2) 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 。
(3) 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 。
谱
1,选择吸收透光度,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 强度特征谱
2,吸收 光谱
KMnO4吸收 光谱：
A -? 图
525n m Amax
max
谱
2,吸收 光谱
Cary分光光度计谱
3,吸收 光谱的获得
HP分光光度计谱
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～?
谱
3,吸收 光谱的获得单波长,双光束分光光度计谱
3,吸收 光谱的获得
3,双 波长,
双光束分光光度计
A～?
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)
谱
3,吸收 光谱的获得谱
3,吸收 光谱的获得谱
3,吸收 光谱的获得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)
第十三章 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 ）
第十三章 紫外－可见分光光度法 13-1 选择吸收及吸收光谱
4,光谱类型第十三章 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
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‘*?E1E1' 红移
n*?E2E2‘ 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↑
第十三章 紫外－可见分光光度法 13-1 选择吸收及吸收光谱
4,光谱类型第十三章 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 ） 精细结构第十三章 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
第十三章 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?,5?电子配合物的结构研究
1?2
第十三章 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?
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 。
d X2 -Y2
dXY
dZ2 dX2-Y2
dXY dXZ dYZ
d dZ2
dZ2 dX2-Y2 dXY dXZ dZY
dXZ dYZ
四面体场 球形对称场 八面体场 正方形场第十三章 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
▲?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
第十三章 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
③ 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
1,吸收定律及 影响因素
① 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
第十三章 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十三章 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→I x 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定律第十三章 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?
从统计学的观点看光的俘获分数?dIx?dn 俘获光子的几率
—— = ——
Ix s
第十三章 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
第十三章 紫外－可见分光光度法 15-3 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。
科学启示第十三章 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
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
第十三章 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 ---化学误差例二 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 黄色第十三章 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 影响因素第十三章 紫外－可见分光光度法 15-3 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
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?02?01
●?0,一定
A 正比于 c
A 随 (?A)2变化,使 A ～ c 曲线 （ 向 c 弯曲 ）
第十三章 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 影响因素第十三章 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↓
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
● 内反射损失第十三章 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十三章 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 ——
几点说明,TM I0 + Is (I/I0)+S T +S
● 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十三章 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十三章 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 为主要因素
T = k1 = ± 0.005?c/c = 1.5 - 3 %
± 0.003?c/c = 1 – 2 %
在 10-80% T 时 （ 即 0.1-1.0 A）,误差小高级分 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 小第十三章 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
ⅰ 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
ⅱ 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
第十三章 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
● 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
ⅱ 物质的化学掩蔽
ⅲ 信息分离处理
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 异丙醇环己烷第十三章 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,定量分析方面第十三章 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 = a1%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）
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 值第十三章 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 的选择,单个标样时 cs
应与 cx 值接近,系列标样时应使 cx 值处于系列标样溶液浓度中间 。
㈡ 用于简单试样体系 。
㈢ 系列标样比单个标样更准确第十三章 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 计算第十三章 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 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 。
第十三章 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 =∑ ∑(K ji 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）
第十三章 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 ）
測定 Axj,求 cxi
求解 方程 组,① m = n 方法
② m﹥ n 方法
ⅱ 标准加入法 应如何？
第十三章 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
第十三章 紫外－可见分光光度法
13-3 光度分析的拓展及其应用
● 注意点
ⅰ 同一? 值,不同元素,因其 F 值不同,S 不同 。
ⅱ 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 。
ⅲ 一般元素 S 值为 0.001~ 0.01?g?cm-2。
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
ⅳ 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 。
第十三章 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
▲ 加长吸光光程用
1,定量分析中的两个重要摡念 ① 灵敏度
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十三章 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十三章 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～ cx 非线性用
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%
第十三章 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 的透光度第十三章 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：
（ 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 %
（ 2） 如何证明 （?cx/cx ） G > （?cx/cx ） 示差第十三章 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
第十三章 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 光度法第十三章 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
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？
第十三章 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 光度法第十三章 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
② 双波长 分光光度法 ● 系数倍率双波长方法提问 3,三 组份时,如何用 双波长方法消除二个 组份的干扰？
提问 4,双 组份时，用 三波长方法消除 组份干扰的原理？
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。
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 。
第十三章 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 。 ）
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 …
第十三章 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十三章 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十三章 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 ！
第十三章 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
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
？？？
第十三章 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
光程缩短会发生什么结果？？？
第十三章 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 当有效吸收光 程 dl 时
A=log(I0/I)=? b c 微分关系成立 -dI =I0? c dl
↓
超薄池 光 程?l 时 有通式 Ia =I0? c?l
× 102～ 103?m 新原理灵敏度极差第十三章 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 。
第十三章 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 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]
第十三章 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 。
第十三章 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乊长，是发展方向乊一。 。
第十三章 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
《紫外－可见分光光度法》
结束请预习第十五章
Ultraviolet and Visible
Spectrophotometry
第十三章 紫外－可见分光光度法
（ Ultraviolet and Visible Spectrophotometry）
定义,
通常是指研究 200-700nm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 。
第十三章 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 颜色深浅第十三章 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 年代 信息技术，高新技术，联用技术第十三章 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十三章 紫外－可见分光光度法
（ Ultraviolet and Visible Spectrophotometry）
13-1 选择吸收及吸收光谱
13-2 光的吸收定律及定量分析方面
13-3 光度分析的拓展及其应用第十三章 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。
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
谱
1,选择吸收量子解释 （ 3）
(1) 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 。
(2) 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 。
(3) 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 。
谱
1,选择吸收透光度,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 强度特征谱
2,吸收 光谱
KMnO4吸收 光谱：
A -? 图
525n m Amax
max
谱
2,吸收 光谱
Cary分光光度计谱
3,吸收 光谱的获得
HP分光光度计谱
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～?
谱
3,吸收 光谱的获得单波长,双光束分光光度计谱
3,吸收 光谱的获得
3,双 波长,
双光束分光光度计
A～?
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)
谱
3,吸收 光谱的获得谱
3,吸收 光谱的获得谱
3,吸收 光谱的获得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)
第十三章 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 ）
第十三章 紫外－可见分光光度法 13-1 选择吸收及吸收光谱
4,光谱类型第十三章 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
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‘*?E1E1' 红移
n*?E2E2‘ 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↑
第十三章 紫外－可见分光光度法 13-1 选择吸收及吸收光谱
4,光谱类型第十三章 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 ） 精细结构第十三章 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
第十三章 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?,5?电子配合物的结构研究
1?2
第十三章 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?
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 。
d X2 -Y2
dXY
dZ2 dX2-Y2
dXY dXZ dYZ
d dZ2
dZ2 dX2-Y2 dXY dXZ dZY
dXZ dYZ
四面体场 球形对称场 八面体场 正方形场第十三章 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
▲?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
第十三章 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
③ 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
1,吸收定律及 影响因素
① 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
第十三章 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十三章 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→I x 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定律第十三章 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?
从统计学的观点看光的俘获分数?dIx?dn 俘获光子的几率
—— = ——
Ix s
第十三章 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
第十三章 紫外－可见分光光度法 15-3 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。
科学启示第十三章 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
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
第十三章 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 ---化学误差例二 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 黄色第十三章 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 影响因素第十三章 紫外－可见分光光度法 15-3 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
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?02?01
●?0,一定
A 正比于 c
A 随 (?A)2变化,使 A ～ c 曲线 （ 向 c 弯曲 ）
第十三章 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 影响因素第十三章 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↓
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
● 内反射损失第十三章 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十三章 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 ——
几点说明,TM I0 + Is (I/I0)+S T +S
● 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十三章 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十三章 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 为主要因素
T = k1 = ± 0.005?c/c = 1.5 - 3 %
± 0.003?c/c = 1 – 2 %
在 10-80% T 时 （ 即 0.1-1.0 A）,误差小高级分 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 小第十三章 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
ⅰ 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
ⅱ 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
第十三章 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
● 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
ⅱ 物质的化学掩蔽
ⅲ 信息分离处理
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 异丙醇环己烷第十三章 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,定量分析方面第十三章 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 = a1%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）
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 值第十三章 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 的选择,单个标样时 cs
应与 cx 值接近,系列标样时应使 cx 值处于系列标样溶液浓度中间 。
㈡ 用于简单试样体系 。
㈢ 系列标样比单个标样更准确第十三章 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 计算第十三章 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 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 。
第十三章 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 =∑ ∑(K ji 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）
第十三章 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 ）
測定 Axj,求 cxi
求解 方程 组,① m = n 方法
② m﹥ n 方法
ⅱ 标准加入法 应如何？
第十三章 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
第十三章 紫外－可见分光光度法
13-3 光度分析的拓展及其应用
● 注意点
ⅰ 同一? 值,不同元素,因其 F 值不同,S 不同 。
ⅱ 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 。
ⅲ 一般元素 S 值为 0.001~ 0.01?g?cm-2。
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
ⅳ 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 。
第十三章 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
▲ 加长吸光光程用
1,定量分析中的两个重要摡念 ① 灵敏度
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十三章 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十三章 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～ cx 非线性用
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%
第十三章 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 的透光度第十三章 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：
（ 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 %
（ 2） 如何证明 （?cx/cx ） G > （?cx/cx ） 示差第十三章 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
第十三章 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 光度法第十三章 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
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？
第十三章 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 光度法第十三章 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
② 双波长 分光光度法 ● 系数倍率双波长方法提问 3,三 组份时,如何用 双波长方法消除二个 组份的干扰？
提问 4,双 组份时，用 三波长方法消除 组份干扰的原理？
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。
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 。
第十三章 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 。 ）
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 …
第十三章 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十三章 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十三章 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 ！
第十三章 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
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
？？？
第十三章 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
光程缩短会发生什么结果？？？
第十三章 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 当有效吸收光 程 dl 时
A=log(I0/I)=? b c 微分关系成立 -dI =I0? c dl
↓
超薄池 光 程?l 时 有通式 Ia =I0? c?l
× 102～ 103?m 新原理灵敏度极差第十三章 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 。
第十三章 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 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]
第十三章 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 。
第十三章 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乊长，是发展方向乊一。 。
第十三章 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
《紫外－可见分光光度法》
结束请预习第十五章
