【正文】 00 700 ?/nm350525545Cr2O72 MnO4Absorbance350Cr2O7 MnO4的吸收光譜n 吸收曲線表明了某種物質(zhì)對不同波長光的吸收能力分布。曲線上的各個峰叫吸收峰。峰越高，表示物質(zhì)對相應(yīng)波長的光的吸收程度越大。其中最高的那個峰叫最大吸收峰，它的最高點所對應(yīng)的波長叫最大吸收波長，用 λmax表示。 （ 2）吸收峰和最大吸收波長 ?maxn 不同的物質(zhì) ，吸收曲線的形狀不同， 最大吸收波長不同 。n 同一種物質(zhì)對不同波長光的吸光度不同。n 對 同一物質(zhì) ，其濃度不同時，吸收 曲線形狀和最大吸收波長 不變，只是 吸收程度 要發(fā)生變化，表現(xiàn)在曲線上就是曲線的 高低 發(fā)生變化n 不同濃度的同一種物質(zhì)，在某一定波長下吸光度 A 有差異，在 λmax處吸光度 A 的差異最大。 此特性可作作為物質(zhì)定量分析的依據(jù)。n 在 λmax處吸光度隨濃度變化的幅度最大，所以測定最靈敏 。吸收曲線是定量分析中選擇入射光波長的重要依據(jù) 。（ 3）物質(zhì)的吸收曲線和最大吸收波長的特點三、光的選擇性吸收與物質(zhì)顏色的關(guān)系1．可見光的顏色和互補色：在可見光范圍內(nèi)，不同波長的光的顏色是不同的。平常所見的白光（日光、白熾燈光等）是一種復(fù)合光，它是由各種顏色的光按一定比例混合而得的。利用棱鏡等分光器可將它分解成紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫等不同顏色的單色光。白光白光除了可由所有波長的可見光復(fù)合得到外，還可由適當(dāng)?shù)膬煞N顏色的光按一定比例復(fù)合得到。能復(fù)合成白光的兩種顏色的光叫互補色光。?/nm 顏色 互補光400450 紫 黃綠450480 藍(lán) 黃480490 綠藍(lán) 橙490500 藍(lán)綠 紅500560 綠 紅紫560580 黃綠 紫580610 黃 藍(lán)610650 橙 綠藍(lán)650760 紅 藍(lán)綠當(dāng)白光照射到物質(zhì)上時，如果物質(zhì)對白光中某種顏色的光產(chǎn)生了選擇性的吸收，則物質(zhì)就會顯示出一定的顏色。物質(zhì)所顯示的顏色是吸收光的互補色。2．物質(zhì)的顏色與吸收光的關(guān)系 完全吸收完全透過吸收黃色光光譜示意 表觀現(xiàn)象示意復(fù)合光物質(zhì)顏色吸收光物質(zhì)顏色吸收光顏色 波長范圍（ nm） 顏色 波長范圍 (nm)黃綠 紫 400～ 450 紫 黃綠 560～ 580黃 藍(lán) 450～ 480 藍(lán) 黃 580～ 600橙 綠藍(lán) 480～ 490 綠藍(lán) 橙 600～ 650紅 藍(lán)綠 490～ 500 藍(lán)綠 紅 650～ 760紫紅 綠 500～ 560 當(dāng)強度為 I0的一定波長的單色入射光束通過裝有均勻待測物的溶液介質(zhì)時，該光束將被部分吸收 I3，部分反 射 I2，余下的則通過待測物的溶液I1，即有：I0=I1+I2+I3如果吸收介質(zhì)是溶液（測定中一般是溶液），式中反射光強度主要與器皿的性質(zhì)及溶液的性質(zhì)有關(guān)，在相同的測定條件下，這些因素是固定不變的，并且反射光強度一般很小。所以可忽略不記，這樣： I0=I1+I3四、光吸收定律LamberBeer定律? 透光率 —— 透光率表示透過光強度與入射光強度的比值，用 T來表示，計算式為：T= I1 /I0T常用百分比（ T%）表示。? 吸光度 —— 透光率的倒數(shù)的對數(shù)叫吸光度。用 A表示： A=lgT當(dāng)用一束強度為 I0的單色光垂直通過厚度為 b、吸光物質(zhì)濃度為 c的溶液時，溶液的吸光度正比于溶液的厚度 b和溶液中吸光物質(zhì)的濃度 c的乘積。數(shù)學(xué)表達(dá)式為：A=lgT= k b c定律內(nèi)容n k比例常數(shù)叫 “消光系數(shù) ”，它的大小可表示出吸光物質(zhì)對某波長光的吸收程度。它與吸光物質(zhì)的性質(zhì)、入射光的波長及溫度等因素有關(guān)。n ?——消光系數(shù)，物理意義： 吸光物質(zhì)在單位濃度、單位厚度的吸光度。在標(biāo)準(zhǔn)曲線是斜率。某種有色溶液對于一定波長的入射光，具有一定數(shù)值。n k的值隨著 b和 c的單位不同而不同。下面就介紹 k的幾種不同的表示方法。(1)比例常數(shù) k的幾種表示方法當(dāng)溶液濃度 c的單位為 g/L,溶液液層厚度 b的單位為 cm時， K叫 “消光系數(shù) ”，用 α表示，其單位為L/gcm，此時：A=αbc由式可知： α=A/bc，它表示的是當(dāng) c=1g/L、b=1cm時溶液的吸光度。 ?消光系數(shù)當(dāng)溶液濃度 c的單位為 mol/L，液層厚度 b的單位為 cm時， K叫 “摩爾吸光系數(shù) ”，用 ?λ表示，其單位為 L/molcm，此時：A=?λbc由此式可知： ?λ=A/bc，它表示的是當(dāng) c=1mol/L， b=1cm時，物質(zhì)對波長為 λ的光的吸光度。n 對于 K的這兩種表示方法，它們之間的關(guān)系為：?λ=αMM為吸光物質(zhì)的分子量??λ摩爾消光系數(shù)n ελ和 α的大小都可以反映出吸光物質(zhì)對波長為 λ的單色光的吸收能力。但更常用和更好的是用 ελ來表示吸光物質(zhì)對波長為 λ的光的吸收能力。摩爾吸光系數(shù)越大，表示物質(zhì)對波長為 λ的光的吸收能力越強，同時在分光光度法中測定的靈敏度也越大。 n 必須是使用單色光為入射光；n 溶液為稀溶液：一般 c＜ n 吸收定律能夠用于彼此不相互作用的多組分溶液。它們的吸光度具有加合性，且對每一組分分別適用，即：A總 =A1+A2+A3…+An=ε1bc1+ε2bc2+ε3bc3…+εnbn 吸收定律對紫外光譜、可見光譜、紅外光譜都適用。：n 例題 ：已知某化合物的相對分子量為 251，將此化合物用已醇作溶劑配成濃度為 mmol/L溶液，在 480nm處用 為 %，求該化合物在上述條件下的摩爾吸光系數(shù)和吸光系數(shù) 。解：由 LambertBeer定律得：ε480=A/cb=（ 103） =103(L/（ molcm)由 ε480=αM,得 :a=ε480/M=ε480/251=L/（ gcm)：：被測物質(zhì)濃度與吸光度不成線性關(guān)系的現(xiàn)象，如下圖。 AC： 嚴(yán)格地說吸收定律只適用于入射光為單色光的情況。但在紫外可見光分光光度法中，入射光是由連續(xù)光源經(jīng)分光器分光后得到的，這樣得到的入射光并不是真正的單色光 ，而是一個有限波長寬度的復(fù)合光，這就可能造成對吸收定律的偏離。n 對非單色光引起的偏離，其原因是由于同一物質(zhì)對不同波長的光的摩爾吸光系數(shù)不同造成的。所以只要在入射光的波長范圍內(nèi)，摩爾吸光系數(shù)差別不是太大，由此引起的偏離是較小的。當(dāng)入射光是非平行光時，所有光通過介質(zhì)的光的光程不同，引起小的偏離。另外，當(dāng)溶液中含有懸浮物或膠粒等散射質(zhì)點時，入射光通過溶液時就會有一部分光因散射而損失掉，使透過光強度減小，測得的吸光度增大，從而引起偏離吸收定律。 n 離解作用：在可見光區(qū)域的分析中常常是將待測組分同某種試劑反應(yīng)生成有色配合物來進行測定的。有色配合物在水中不可避免的要發(fā)生離解，從而使得有色配合物的濃度要小于待測組分的濃度，導(dǎo)致對吸收定律的偏離。特別是在稀溶液中時，更是如此。離解作用、酸效應(yīng)、溶劑作用： n 酸效應(yīng)：如果待測組分包括在一種酸堿平衡體系中，溶液的酸度將會使得待測組分的存在形式發(fā)生變化，而導(dǎo)致對吸收定律的偏離。n 溶劑作用：溶劑對吸收光譜的影響是比較大的，溶劑不同時，物質(zhì)的吸收光譜不同。五、顯色反應(yīng)及其影響因素：：在光度分析中將試樣中的待測組分轉(zhuǎn)變成有色化合物的反應(yīng)叫顯色反應(yīng)。分類 ：配位反應(yīng)和氧化還原反應(yīng)。Fe3＋ ＋ SCN－ =FeSCN－ ；Mn2＋ － 5e＋ 4H2O=MnO4－ ＋ 8H＋在這兩類反應(yīng)中，用得較多的是配位反應(yīng)。：與待測組分生成有色化合物的試劑叫顯色劑（ 1）無機顯色劑（ 2）有機顯色劑優(yōu)點：n 具有鮮明的顏色， ε都很大（一般可達(dá)到 104以上），所以測定的靈敏度很高；n 生成的一般為螯合物，穩(wěn)定性很好，一般離解常數(shù)都很??；n 選擇性好n 有些有色配合物易溶于有機溶劑，可進行萃取光度分析，提高了測定的靈敏度和選擇性。：n 磺基水楊酸： 它可用于測定三價鐵離子。n 鄰二氮菲（鄰菲羅啉， 1， 10—二氮菲）： 直接在 PH=3～ 9時與 Fe2+生成紅色螯合物。用于鐵的測定。n 雙硫腙：也叫二苯 —硫腙。 測定很多重金屬離子，如：鉛、鋅、銅、銀、汞、鎘等。n 偶氮胂 Ⅲ （鈾試劑 Ⅲ ）：可用于測定鈾、釷、鋯等。n 選擇性要好； n 靈敏度要高； n 有色化合物的組成要恒定，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定； n 顯色劑的顏色與有色化合物的顏色差別要大 ；n 反應(yīng)的條件要易于控制。：：顯色反應(yīng)就是將待測組分轉(zhuǎn)變成有色化合物的反應(yīng)，其反應(yīng)一般可用下式代表：n M＋ R=MRn 反應(yīng)具有一定的可逆性，當(dāng)加入 R的用量時，有利于反應(yīng)向右進行。n 注意，加入的顯色劑用量也不能太多，否則產(chǎn)生副反應(yīng)，對測定產(chǎn)生不利。例如：用 SCN與 Fe3+反應(yīng)生成紅色配合物測定鐵時，當(dāng)加入的顯色劑太多時，就會對測定產(chǎn)生不利。選擇顯色劑的用量方法n 對于不同的情況，顯色劑的用量對顯色反應(yīng)的影響是不同的。在實際選用時，一般是通過實驗來確定的。n 實驗的方法為：固定待測組分的濃度和其它條件，分別加入不同量的顯色劑，分別測定它們的吸光度，以吸光度為縱坐標(biāo)，顯色劑用量為橫坐標(biāo)作圖，可得到吸光度 —顯色劑用量的曲線，其結(jié)果分為三種情況：（ a)a—b平坦區(qū)選擇一個合適的顯色劑用量。這類反應(yīng)生成的有色化合物穩(wěn)定，對顯色劑用量不需嚴(yán)格控制，適用于光度分析。(b)測定時必須嚴(yán)格控制顯色劑用量。 169。必須十分嚴(yán)格地控制顯色劑用量。 酸度對顯色反應(yīng)的影響很大，因為溶液酸度直接影響著金屬離子、顯色劑的存在形式和有色化合物的組成、穩(wěn)定性等。n 酸度對金屬離子存在形式的影響：很多高價金屬離子都要水解，酸度較低時，不利于顯色反應(yīng)的進行n 酸度對顯色劑濃度的影響：很多顯色劑都是有機弱酸，在溶液中有如下平衡： HR=H+＋ R－而顯色反應(yīng)為 M＋ R=MR所以酸度太高對反應(yīng)不利n 酸度對配合物組成的影響：有些顯色反應(yīng)當(dāng)酸度不同時，要生成配位比不同的配合物，其顏色也有所不同。如： Fe3+與水揚酸的配合物：pH＜ 4 Fe(C7H4O3)+ 紫色4＜ pH＜ 9 Fe(C7H4O3)2－ 紅色pH＞ 9 Fe(C7H4O3)33－ 黃色n 適宜的酸度要由實驗來確定。n 酸度對顯色劑顏色的影響：很多顯色劑本身就是酸堿指示劑，酸度不同時，它們的顏色不同。如果控制不好酸度，就會使指示劑顏色與有色化合物的顏色相近而影響測定。n 比如：用二甲酚橙為顯色劑，它與金屬離子形成的配合物為紅色，它本身在pH，而在 pH＞ 為紅紫色。所以在 pH＞ ，就無法進行測定。顯色反應(yīng)的速度有快有慢，快的幾乎是瞬間完成，顏色很快達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，并且能保持較長時間。大多數(shù)顯色反應(yīng)的速度是比較慢的，需要一定時間才能達(dá)到穩(wěn)定。而且有些有色化合物放置過久也會褪色。n 適宜的顯色時間要由實驗來確定一般顯色反應(yīng)在室溫下進行，但是也有一些反應(yīng)要加熱到一定溫度下才能進行。而且還有一些有色配合物在室溫下要分解。n 影響有色化合物的溶解度；n 影響有色化合物的顏色；n 影響顯色反應(yīng)進行的速度 .： ；； ；；離子的干擾；；：以上方法均不奏效時，采用預(yù)先分離的方法。第二節(jié) 紫外 — 可見分光光度計光源 單色器吸收池檢測器顯示一、基本組成在整個紫外光區(qū)或可見光譜區(qū)可以發(fā)射連續(xù)光譜，具有足夠的輻射強度、較好的穩(wěn)定性、較長的使用壽命 。 可見光區(qū)：鎢燈作為光源，其輻射波長范圍在 320～ 2500 nm。 紫外區(qū)：氫、氘燈。發(fā)射 185～ 400 nm的連續(xù)光譜。1.光源 將光源發(fā)射的復(fù)合光分解成單色光并可從中選出一任波長單色光的光學(xué)系統(tǒng)。 ① 入射狹縫： 光源的光由此進入單色器； ② 準(zhǔn)光裝置： 透鏡或返射鏡使入射光成為平行光束； ③ 色散元件： 將復(fù)合光分解成單色光； 棱鏡或光柵； ④ 聚焦裝置： 透鏡或凹面反射鏡，將分光后所得單色光聚焦至出射狹縫； ⑤ 出射狹縫 :用以截取分光后光譜中某一狹窄波段的光。由于狹縫很窄，只有幾個納米寬，因此得到的單色光比較純。 其核心部分是色散元件，起分光的作用入射狹縫 準(zhǔn)直透鏡棱鏡聚焦透鏡出射狹縫白光紅紫λ 1λ2800600500400棱鏡有玻璃和石英兩種材料 。玻璃棱鏡： 350~3200nm的可見光波長可見光范圍石英棱鏡可使用的波長范圍較寬，可從 185~4000nm，即可用于紫外、可見和近紅外三 個光域。光柵是利用光的衍射與干涉作用制成的，它可用于紫外、可見及紅外光域，而且在整個波長區(qū)具有良好的、幾乎均勻一致的分辨能力（樣品室） 樣品室放置各種類型的吸收池（比色皿）和相應(yīng)的池架附件。吸收池主要有石英池和玻璃池兩種。在紫外區(qū)須采用石英池，可見區(qū)一般用玻璃池。分光光度分析中一組合格的吸收池透射比之差應(yīng)該小于 %。 利用光電效應(yīng)將透過吸收池的光信號變成可測的電信號，常用的有光電池、光電管或光電倍增管 。5. 結(jié)果顯示記錄系統(tǒng) 檢流計、數(shù)字顯示、微機進行儀器自動控制和結(jié)果處理二、分光光度計的類型：光源 單色器吸收池檢測器顯示結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜。主要適用于定量分析，而不適用于作定性分析。 要求光源和檢測器具有很高的穩(wěn)定性。特點分光光度計的使用方法：（ 1）接通電源；（ 2） 使用前預(yù)熱15min； （ 3）選擇波長；（ 4）選擇檢測器；（ 5）如果可能的話，選擇正確的縫寬；（ 6）插入適當(dāng)?shù)目瞻讓φ?；?7）調(diào)解到 0%的透過率；（ 8）將吸光值調(diào)到零；（ 9）分析樣品；（ 10）每測量 10個樣品后，用空白對照校驗零刻度；（11）檢測儀器的可重復(fù)性。 比值光源 單色器吸收池 檢測器 顯示光束分裂器n 雙光束分光光度計是自動比較了透過參比溶液和樣品溶液的光的強度，可消除光源不穩(wěn)定、檢測器靈敏度變化等因素的影響。n 雙光束分光光度計還能進行波長掃描，并自動記錄下各波長下的吸光度，很快就可得到試液的吸收光譜。所以能用于定性