仪器分析教程--可见和紫外吸光光度法

可见和紫外吸光光度法

第2章

可见-紫外吸光光度法

Visible and Ultraviolet Absorption Spectroscopy

2.1

可见吸光光度法概述

可见和紫外吸光光度法

基于光与物质相互作用的性质而建立起来的分析

方法称之为光学分析法。最早出现了目视比色法，然后出现了光电比色法和 可见分光光度法。 这些方法都是依据物质对光的选择性吸收而建立 起来的分析方法，所以又称为吸光光度法。

可见和紫外吸光光度法

2.1.1

可见吸光光度法的特点

(1)灵敏度高： 测定浓度下限 10-5~10-6 mol·L-1或更低。

(2)准确度高：相对误差约为1~5%。

(3)操作简便快速。(4)仪器性价比高。 (5)应用范围广。

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2.1.2

光的基本性质

光是一种电磁波，它具有波粒二象性。光的波动性可用波长 、频率 、光速 c 等参

数来描述：c =

光是由光子流组成，光子的能量：E= h = hc/ (Planck常数：h = 6.626 × 10 -34 J ·S ) 光的波长越短，或频率越高，其光子所具有的能 量就越大。

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各种电磁波依其波长的不同，分别属于下列光谱区间：

γ 射线： 0.001~0.01nm ;X 射线： 0.01~10nm ;

紫外光： 10~380(400)nm ;可见光： 380~780nm ; 或(400~800nm);

红外线： 0.78(800)~1000 μm ;微波： 0.1~10cm ;

射频：

10cm 以上。

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单色光：最初指具有单一颜色的光。

现指波长范围很窄的光。光的波长范围越窄，其单色性就越好。 复合光：由不同波长的光组合而成的波长范围 较宽光。

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2.1.3

物质对光的选择性吸收

(1)光色的互补关系可见光的波长范围： 380~780 nm。

太阳光、白炽灯光的波长是多少呢？白光

380nm

780nm

实验表明，太阳光等“白光”可以分解成红、 橙、黄、绿、青、蓝、紫等各种颜色的光。

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将红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等各种颜色的 光按一定比例混合，就能得到白光。进一步研究表明，两种适当颜色的光以一定比例 相混合，也能够得到白光。这两种色光就叫做互补色 光。红 紫 橙

蓝

白

黄 绿

青蓝

青

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不同颜色的可见光具有不同的波长，见p.4,表2.2。

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(2)物质的颜色世界上的物质为什么会有各种各样的颜色呢？CuSO2 溶液：

KMnO4 溶液：K2CrO4 溶液：

物质呈现不同的颜色，是由于它对光的选择性吸收的结果，显示出的颜色是它吸收的颜 色的互补色。

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(3)物质对光的选择性吸收的实质 M + h 基态 E1

→

M +

热

M*激发态 E2

M + 荧光或磷光

E3h

E2

物质的分子、原子或离子具有确定 的组成和结构，因而具有一系列不连续 的量子化的特征能级。

E1

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如果照射光子的能量( h )等于其某两个特征能级差(△E)时 ：

E = E2 - E1 = h 光子的能量将向物质转移，产生对该 特定波长的光吸收，并从

基态跃迁至 激发态。各种物质具有不同的特征能h

E3 E2

E1

级，因此会对不同波长的光产生选择性吸收。

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1.2.4

吸收曲线 (Absorption Curves)

用不同波长的单色光照射试样，测量其对应的 吸光度值，可得到反映试样物质对不同波长的光的 吸收特性的曲线——吸收曲线(吸收光谱)。

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(1)同一种物质在不同波长处测得的吸光度不 同。 吸光度最大处所对应的波长叫 最大吸收波长 λmax。 (2)不同浓度的同一种物质，其吸收曲线形状 相似，λmax不变。浓度越高，吸光度越大。

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(3)在λmax处测定，吸光度最大，灵敏度最高。 通常选择λmax作为定量分析中的入射光波长。

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(4)不同物质的吸收曲线的形状不同。 (5)吸收曲线能提供物质的结构信息，可以作为 物质定性分析的依据，是物质的重要基本特性之一。

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2.2 光的吸收基本定律——朗伯—比耳定律2.2.1 朗伯定律

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= lg

I0 I

= k1b

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2.2.2 比耳定律1852年比耳( Beer )又提出了光的吸收程度和吸收物浓c

度之间的关系：

A= lg

I0 I

= k2c

将二者相结合，则可得 朗伯—比耳定律。

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2.2.3 朗伯—比耳定律(1)朗伯—比耳定律的表述把朗伯定律和比耳定律合并起来，便得到朗伯-比耳定律。它可表述为：当一束平行单色光通过单一

均匀的、非散射的吸光物质溶液时，溶液的吸光度与溶液浓度和厚度的乘积成正比。

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