第 13 章紫外－可见分光光度法 Ultraviolet and Visible Spectrophotometry

第 13 章

紫外－可见分光光度法

Ultraviolet and Visible Spectrophotometry

第 13 章紫外－可见分光光度法（ Ultraviolet and Visible Spectrophotometry ）

定义：通常是指研究 200-780nm 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。


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


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、三十年信息技术，高新技术，联用技术


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


• 选择吸收及吸收光谱 • 光的吸收定律及定量分析

方面• 光度分析的拓展及其应用

第 13 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

第 13 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

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

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

第 13 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

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。

• 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。

第 13 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

透光度： T= I / I0

单色光单色光 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

第 13 章紫外－可见分光光度法 13-1 选择吸收及吸收光谱 2. 吸收光谱

KMnO4 吸收光谱： A - 图 525n m

第 13 章紫外－可见分光光度法 13-1 选择吸收及吸收光谱 2. 吸收光谱

Cary分光光度计

第 13 章紫外－可见分光光度法 13-1 选择吸收及吸收光谱 3. 吸收光谱的获得

HP分光光度计


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


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～


单波长、双光束分光光度计


3 、双波长、双光束分光光度计

A～


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)




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 13 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 190﹤﹤ nm ≈ 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 13 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 13 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 13 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 13 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 f ， 5 f 电子配合物的结构研究 ?1 ?2

第 13 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 f 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。

第 13 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 ▲ f 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 13 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


13-2 光的吸收定律及定量分析方面

第 13 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 ▲∥⊥单色光 ▲∥⊥入射 ▲溶液均匀 ▲▲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→Ix 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


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 dIx dn 光的俘获分数 —— = —— 俘获光子的几率 Ix s


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 ns = V / b A = 0.4343NA b —— NAV dm3

Avogadro 常数 cm 吸光质点的浓度 c （ moldm3 ）

A = 0.43436.0231023103 b c = 2.6141020 b c

A = b c


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 = 2.6141020

= (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


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 2HCrO4

2- 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


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 : 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




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 ● 0，一定 A 正比于 c 02 01

A 随 (A)2变化，使 A -c 曲线（向 c 弯曲）




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


1. 吸收定律及影提供响因素


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 —— TM I0 + Is (I/I0)+S T +S

几点说明： ● 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


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 cc/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


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 cc/c 低中档仪器 c( 有限读出分辨率 ) 为主要因素 T = k1 = ±0.005 c/c = 1.5 - 3 %

±0.003 c/c = 1 – 2 %

在 10-80% T 即 0.1-1.0 A ）时，误差小


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 cc/c 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


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• 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• 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

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


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● 在測量条件下，体系内有多种物质有吸收

ⅰ 物质分离各组分第四篇 ⅱ 物质的化学掩蔽滴定分析中有讨论 ⅲ 信息分离处理见下面 13-3 内容

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


2. 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 = a 1%

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



③ 定量校正方法 ● 单组份測定 ⅰ 外标法

注意点：㈠标准样 cs 的确定单个标样时 cs 应与 cx 值接近

系列标样时 cx 值应处于系列溶液浓度中间

㈡用于简单试样体系㈢系列标样比单个标样更准确



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


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标准样 cs 的确定加入标准样 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。



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 AA

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 =∑ ∑(Kji 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 ）



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 cs

i ,

測定 Asj , 求 Kji （ j=1,2, … m ， i=1,2, … n ）

測定 Axj , 求 cx

i

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 cx

i

求解方程组：① m = n 方法 ②m﹥ n 方法 ⅱ 标准加入法 ?



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 gcm-2 。

= F/S


13-3 光度分析的拓展及其应用

●注意点1 同一值，不同元素，因其 F 值不同， S 不同。2 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。

3 一般元素 S 值为 0.001~ 0.01 g cm-2 。

4 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

5 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 13 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


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


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


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 TT 的方法达到的方法达到 ▼

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 ～ c

非线性



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%



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



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：



问题 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 %

问题 2:如何证明 (cx/cx )G > (cx/cx ) 示差

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


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=A11-A12 =（ 11-12） bc1 A2=0 2

组份 2 令A2=A21-A22

=（ 21-22） bc2 = 0

组份 1 ,2混合 1 2

A = A1 - A 2

= (A11 + A21)-(A12 + A22) = (A11 - A12)+(A21 - A22) 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？


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- A12

= （ 11- 1

2 ） bc1

组份 2 令 A2=A2

1- A22

= （ 21- 2

2 ） bc2 = 0 组份 1 ,2混合 A = A1 - A2

= (A11 + A2

1)- (A12 + A2

2) = (A1

1 - A12)+(A2

1 - A22) 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 ：根据以上讨论 ,你能设计一个双波长方法中选

择波长对的计算机程序吗 ?



提问 4 ：三组份时，如何用双波长方法消除二个组份的干扰？提问 5 ：双组份时，用三波长方法消除组份干扰的原理？

提问 6：双波长方法及三波长方法中 ,光度误差的表达式如何 ?

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

② 双波长分光光度法 ● 系数倍率双波长方法例 :测复方盐酸丙苯醇胺中的扑尔敏



pH=1, 水参比λ1=248.0 nm, λ2=264.4

nm

1- 盐酸丙苯醇胺(100μg/ml)2- 扑尔敏 (16μg/ml)

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



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/dn

)0 =0 。 n 偶阶，峰值波长 0 ； (d nA/dn )0 为最大，负

、正极值交替出现。（ 3 ）吸收光谱拐点 1处 ,(d nA/dn

) 0的情况与（ 2

）恰好相反。



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。）




（ 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 …




（ 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

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



这种信息处理技术具有普遍意义！

③ 导数光度法 ● 定量关系 (d nA/dn

) = 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。



③ 导数光度法例 :苯的 1, 4, 7 阶导数光谱图



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


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



②超薄吸收池概念

常规法 A=log(I0/I)= b c ↓

超薄池光程 l 时 ×102～ 103 m

灵敏度极差



当有效吸收光程 dl 时微分关系成立 -dI =I0 c dl 超薄池光程 l 时有通式 Ia =I0 c l

新原理

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。



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]


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。


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


5. 其他应用

联用技术取各方法之长，是发展方向之一。。

《紫外－可见分光光度法》《紫外－可见分光光度法》结束结束

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第 13 章 紫外－可见分光光度法 Ultraviolet and Visible Spectrophotometry

第 13 章紫外－可见分光光度法 Ultraviolet and Visible Spectrophotometry