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紫外可见吸收光谱的名师讲堂产生

将频率为v的电磁波通过一层固体、液体或气体物质，名师讲堂而电磁波的名师讲堂能量正好 等于物质的某两个能态（如基态和某一激发态）之间的能量差时，如hv=EA-E0，名师讲堂 物质就会吸收辐射，名师讲堂此时电磁辐射能被转移到组成物质的名师讲堂分子或原子上，物质从较低能态激发到较高能态或激发态。名师讲堂 

可以通过实验得到吸光度对波长或频率的名师讲堂函数图，即吸收光谱。名师讲堂由此而建立的名师讲堂分析方法称为吸光光度分析法。

核酸中含有嘌呤和嘧啶，名师讲堂具有能强烈吸收紫外光的名师讲堂共轭双键结构，使核酸显示特定的名师讲堂紫外光吸收光谱，高峰为260纳米,名师讲堂低峰为230纳米。

1.紫外可见吸收光谱：

分子价电子能级跃迁。名师讲堂 

波长范围：100-800 nm.

(1) 远紫外光区: 100-200nm  

(2) 近紫外光区: 200-400nm 

(3)可见光区:400-800nm

可用于结构鉴定和定量分析。

与紫外可见吸收光谱相关的分子内部三种运动形式： 

（1）电子相对于原子核的运动：电子能级 

（2）原子核在其平衡位置附近的相对振动：振动能级 

（3）分子本身绕其重心的转动：转动能级

三种能级都是量子化的，且各自具有相应的能量

分子的内能：电子能量Ee 、振动能量Ev 、转动能量Er

即：

电子跃迁相关的能级跃迁的能量差（E=h c/λ)

（1）转动能级间的能量差ΔEr：0.005～0.050eV，跃迁产生吸收光谱位于远红外区。远红外光谱或分子转动光谱。

（2）振动能级的能量差ΔEv约为：0.05～１eV，跃迁产生的吸收光谱位于红外区，红外光谱或分子振动光谱。

（3）电子能级的能量差ΔEe较大1～20eV。

电子跃迁产生的吸收光谱在 

紫外—可见光区

紫外—可见光谱或分子的电子光谱

能级跃迁

紫外-可见光谱属于电子跃迁光谱。

 电子能级间跃迁的同时总伴随有振动和转动能级间的跃迁，呈现带状光谱带。

分子吸收光谱是带状光谱 

分子在吸收过程中发生电子能级跃迁的同时伴随振动 能级和转动能级的能量变化。

一般原子对电磁辐射的吸收只涉及原子核外电子能量的变化，是一些分离的特征锐线，而分子的吸收光谱是由成千上万条彼此靠得很紧的谱线组成， 看起来是一条连续的吸收带。

电子能级的跃迁产生的吸收光谱， 包含了大量的谱线，这些谱线的重叠而成为连续的吸收带，且由于绝大多数分子光谱分析，都是用液体样品，加之仪器的分辨率有限，因而所记录的分子光谱为带状光谱。

2. 物质对光的选择性吸收及吸收曲线

量子化 ；选择性吸收。

分子结构的复杂性使其对不同波长光的吸收程度不同； 

用不同波长的单色光照射， 测吸光度— 吸收曲线与最大吸波长λmax； 

光的互补：蓝↔黄

（1）同一种物质对不同波长光的吸光度不同。吸光度最大处对应的波长称为最大吸收波长，记为λmax。 

（2）不同浓度的同一种物质，其吸收曲线形状相同，λmax 不变。不同物质的的吸收曲线形状和λmax一般不同。因此，吸收曲线是物质定性分析的依据之一，可提供物质的结构信息，也是定量分析中选择入射光波长的依据。 

（3）不同浓度的同一种物质，在某一定波长下吸光度是不同的，吸光度大小是物质定量分析的依据。在λmax处吸光度A的变化最大，测定灵敏度最高。

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金属配合物的吸收光谱

金属配合物的生色机理主要有三种类型：

1） 金属离子微扰的配位体内电子跃迁

金属离子的微扰，将引起配位体吸收波长和强度的变化。变化与成 键性质有关，若静电引力结合，变化一般很小。若共价键和配位键结合， 则变化非常明显。 

2）配位体微扰的金属离子d一d电子跃迁和ｆ一ｆ电子跃迁

含d电子的过渡金属离子跃迁会产生配位体场吸收带。依据配位场理论，无配位场存在时，能量简并；当过渡金属离子处于配位体形成的负电场中时，5个简并的d轨道会分裂成能量不同的轨道。不同配位体场， 如八面体场、四面体场、 正方平面配位场等使能级分裂不等。

一般配位体场吸收带在可见区，εmax～0.1-100，吸收很弱。因此配位体场吸收带对定量分析用处不大。虽然配位体跃迁在定量分析应用上不如电荷转移跃迁重要，但它可用于研究配合物的结构及性质。

某些过渡金属离子的吸光度

3）电荷转移跃迁

当吸收紫外可见辐射后，分子中原定域在金属M轨道上电荷的转移到配位体L的轨道，或按相反方向转移，这种跃迁称为电荷转移跃迁，所产生的吸收光谱称为荷移光谱。 

电荷转移跃迁本质上属于分子内氧化还原反应，因此呈现荷移光谱的必要条件是构成分子的二组分，一个为电子给予体， 另一个应为电子接受体。 

电荷转移吸收带涉及的是给体的一个电子向受体的一个电子轨道上的跃迁，激发态是这一内氧化还原过程的产物。

电荷转移过程可表示如下：

式中D与A分别代表电子给体与受体。

下面三例是能产生电荷转移吸收带的一些化合物 。

 Fe3＋与SCN－形成血红色配合物，在490nm处有强吸收峰。

其实质是：

Fe3+ 电子受体， SCN- 电子给体

荷移光谱的最大吸收波长及吸收强度与电荷转移的难易程度有关。电荷转移吸收带出现于紫外区或可见区，一个特点是吸收强度大，εmax >， 被广泛应用于微量金属的测定。

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光吸收定律

1.朗伯—比耳定律

· 布格(Bouguer)和朗伯(Lambert)先后于1729年和1760年阐明了光的吸收程度和吸收层厚度的关系。A∝b

· 1852年比耳(Beer)又提出了光的吸收程度和吸收物浓度之间也具有类似的关系。A∝ c

· 二者的结合称为朗伯—比耳定律，其数学表达式为：

透光度(透光率)T 透过度T  

描述入射光透过溶液的程度:

吸光度A与透光度T的关系:

朗伯—比耳定律是吸光光度法的理论基础和定量测定的依据。应用于各种光度法的吸收测

量； 

摩尔吸光系数ε在数值上等于浓度为1 mol/L、液层厚度为1cm时该溶液在某一波长下的吸光度； 

吸光系数a(L·g-1·cm-1）相当于浓度为1 g/L、液层厚度为1cm时该溶液在某一波长下的吸光度。

2.摩尔吸光系数ε的讨论 

（1）吸收物质在一定波长和溶剂条件下的特征常数； 

（2）不随浓度c和光程长度b的改变而改变。在温度和波长等条件一定时，ε仅与吸收物质本身的性质有关； 

（3）可作为定性鉴定的参数； 

（4）同一吸收物质在不同波长下的ε值是不同的。在最大吸收波长λmax 处的摩尔吸光系数，常以εmax表示。εmax表明了该吸收物质最大限度的吸光能力，也反映了光度法测定该物质可能达到的最大灵敏度。 

（5）εmax越大表明该物质的吸光能力越强，用光度法测定该物质的灵敏度越高。

ε>：超高灵敏； ε=(6～10）× ：高灵敏；ε<2× ：不灵敏。

3.偏离朗伯—比耳定律的原因 

标准曲线法测定未知溶液的浓度时，发现：标准曲线常发生弯曲（尤其当溶液浓度较高时），这种现象称为对朗伯—比耳定律的偏离。

引起偏离的因素： 

（1）物理性因素

非单色光、杂散光、非平行入射光都会引起对朗伯—比耳定律的偏离，最主要的是非单色光作为入射光引起的偏离。

朗—比耳定律的前提条件之一是入射光为单色光。分光光度计只能获得近乎单色的狭窄光带,难以获得真正的纯单色光。复合光可导致对朗伯—比耳 定律的正或负偏离。

非单色光作为入射光引起的偏离 

假设由波长为λ1和λ2的两单色光 ，组成的入射光通过浓度为c的溶液，则：

讨论:

(2) 化学性因素

朗—比耳定律的假定：所有的吸光质点之间不发生相互作用；假定只有在稀溶液(c<mol/L)时才基本符合。 当溶液浓度c > mol/L 时，吸光质点间可能发生缔合等相互作用， 直接影响了对光的吸收。

故：朗伯—比耳定律只适用于稀溶液。

溶液中存在着离解、聚合、互变异构、配合物的形成等化学平衡时 。使吸光质点的浓度发生变化，影响吸光度。 

例：铬酸盐或重铬酸盐溶液中存在下列平衡： 

溶液中、的颜色不同，吸光性质也不相同。故此时溶液pH对测定有重要影响。

4. 吸光度A或透光率T的实验测定

设入射光I通过含有吸光质的液体样品

5. 多吸光质的朗伯—比耳定律 

若样品中包含多种吸光物质，朗伯—比耳定律可表述为：

含义：样品的吸光度是各种吸光质的吸光度的和

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分光光度计

1.光源

在整个紫外光区或可见光谱区可以发射连续光谱，具有足够的辐射强度、较好的稳定性、较长的使用寿命。 

可见光区：钨灯作为光源，其辐射波长范围在320～2500 nm。 

紫外区：氢、氘灯。发射185～ 400 nm的连续光谱。

2.单色器

将光源发射的复合光分解成单色光并可从中选出一任波长单色光的光学系统。 

①入射狭缝：光源的光由此进入单色器； 

②准光装置：透镜或返射镜使入射光成为平行光束； 

③色散元件：将复合光分解成单色光；棱镜或光栅； 

④聚焦装置：透镜 或凹面反射镜，将分光后所得单色光聚焦至出射狭缝； 

⑤出射狭缝。

3. 样品室

样品室放置各种类型的吸收池（比色皿）和相应的池架附件。吸收池主要有石英池和玻璃池两种。在紫外区须采用 石英池，可见区一般用玻璃池。

4. 检测器 

利用光电效应将透过吸收池的光信号变成可测的电信号， 如：光电池、光电管、光电二极管或光电倍增管(目前常用)。

5.分光光度计的类型

单光束

简单，价廉，适于在给定波长处测量吸光度或透光度，一般不能作全波段光谱扫描，要求光源和检测器具有很高的稳定性。 

双光束 

自动记录，快速全波段扫描。可消除光源不稳定、检测器灵敏度变化等因素的影响，特别适合于结构分析。仪器复杂，价格较高。

双波长 

将不同波长的两束单色光(λ1、λ2) 快束交替通过同一吸收池而后到达检测器。产生交流信号。无需参比池。△λ=1～2nm。两波长同时扫描即可获得导数光谱。

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显色与测定条件的选择

显色反应：被测组分转变为有色化合物的反应

显色反应的选择

1.对显色反应的要求

· 选择性好，显色条件易于控制，重现性好； 

· 灵敏度高，一般ε>; 

· 生成的显色化合物稳定； 

· 显色化合物与显色剂的颜色差异大，显色剂在测定波长处无明显吸收。 

两种有色物最大吸收波长之差：“对比度”，要求△λ >  60nm。

2. 金属离子显色反应的类型 

（1）氧化还原反应： 

某些元素的氧化态，如Mn（Ⅶ）、Cr（Ⅵ）在紫外或可见光区能强烈吸收，可利用氧化还原反应对待测离子进行显色后测定。

例如：钢中微量锰的测定，是将Mn2＋ 氧化成紫红色的MnO4-后，在525 nm 处进行测定。 

（2）配位显色反应 

当金属离子与有机显色剂形成配合物时，通常会发生电荷转移跃迁， 产生很强的紫外—可见吸收光谱。

3.金属离子显色剂 

无机显色剂：硫氰酸盐、钼酸铵、过氧化氢等几种。 

有机显色剂：种类繁多 

偶氮类显色剂：本身是有色物质，生成配合物后，颜 色发生明显变化；具有性质稳定、显色反应灵敏度高、选择性好、对比度大等优点，应用最广泛。偶氮胂Ⅲ、PAR等。 

三苯甲烷类：铬天青S、二甲酚橙等

显色反应条件的选择（单因素试验法）

1.显色剂用量

吸光度A与显色剂用量CR的关系会出现如图所示的几种情况。

选择曲线变化平坦处。

2.反应体系的酸度

在相同实验条件下，分别测定不同pH值条件下显色溶液的吸光度。选择曲线中吸光度较大且恒定的平坦区所对应的pH范围。

3.显色时间与温度

实验确定

4.溶剂

一般尽量采用水相测定。

共存离子干扰的消除

1.加入掩蔽剂

选择掩蔽剂的原则是：掩蔽剂不与待测组分反应；掩蔽剂本身及掩蔽剂与干扰组分的反应产物不干扰待测组分的测定。

2. 选择适当的显色反应条件

3. 分离干扰离子

测定条件的选择

1.选择适当的入射波长

一般应该选择λmax为入射光波长。如果λmax处有共存组分干扰时，则应考虑选择灵敏度 稍低但能避免干扰的入射光波长。

2.选择合适的参比溶液 

为什么需要使用参比溶液？ 

测得的的吸光度真正反映待测溶液吸光强度。 

参比溶液的选择一般遵循以下原则： 

（1）若仅待测组分与显色剂反应产物在测定波长处有吸收，其它所加试剂均无吸收，用纯溶剂（水)作参比溶液； 

（2）若显色剂或其它所加试剂在测定波长处略有吸收，而试液本身无吸 收，用“试剂空白”(不加试样溶液)作参比溶液； 

（3）若待测试液在测定波长处有吸收，而显色剂等无吸收，则可用“试样空白”(不加显色剂)作参比溶液； 

（4）若显色剂、试液中其它组分在测量 波长处有吸收，则可在试液中加入适当 掩蔽剂将待测组分掩蔽后再加显色剂， 作为参比溶液。

3.控制适宜的吸光度（读数范围） 

不同的透光度读数，产生的误差大小不同：

最佳读数范围与最佳值

设：ΔT =1%，则可绘出溶液浓度

相对误差Δc/c与其透光度T 的关系曲线。

如图所示：

当：ΔT =1%，T 在20%～65%之间时，浓度相对误差较小，最佳读数范围。

用仪器测定时应尽量使溶液透光度值在T %=20～65% 

吸光度 A =0.70～0.20。

可求出浓度相对误差最小时的透光度Tmin为：

Tmin＝36.8%, Amin＝0.434

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定量分析

普通分光光度法

1.单组分的测定

通常采用 A-C 标准曲线法定量测定。

2.多组分的同时测定

 ⑴ 若各组分的吸收曲线互不重叠，则可在各自最大吸收波长处分别进行测定。这本质上与单组分测定没有区别。

 ⑵ 若各组分的吸收曲线互有重叠，则可根据吸光度的加合性求解联立方程组得出各组分的含量。

示差分光光度法（示差法）

普通分光光度法一般只适于测定微量组分，当待测组分含量较高时 ，将产生较大的误差。需采用示差法。即并采用浓度稍低于待测溶液浓度的标准溶液作参比溶液。

测得的吸光度相当于普通法中待测溶液与标准溶液的吸光度之差ΔＡ 。

测得的吸光度相当于普通法中待测溶液与标准溶液的吸光度之差ΔA 。

示差法测得的吸光度与Δc呈直线关系。由标准曲线上查得相应的Δc值，则待测溶液浓度Cx ：

示差法标尺扩展原理： 

普通法：Cs的T=10%；Cx的T=5% 

示差法：Cs 做参比，调T=100% 

则：Cx的T=50% ；标尺扩展10倍

即：T标尺扩展几倍，浓度测定误差缩小几倍

(责任编辑：娱乐)