专题项目1：紫外可见分光光度计的基本原理.中职课件电子教案

项目模块1：紫外-可见分光光度法专题项目1：紫外可见分光光度计的基本原理它是利用物质的分子或离子对某一波长范围的光的吸收作用，对物质进行定性分析、定量分析及结构分析,所依据的光谱是分子或离子吸收入射光中特定波长的光而产生的吸收光谱。（1）紫外分光光度法(UV):λ(200～400nm),用于有机物定性、定量、结构分析

（2）可见分光光度法(Vis):λ(400～780nm),用于有色物质定量分析。（3）红外分光光度法(IR):λ(3×103～3×104nm),用于有机物结构分析。紫外分光光度法和可见分光光度法，合称为紫外-可见分光光度法。紫外-可见分光光度法的特点：（1）灵敏度高，可测到10-7g/ml。（2）准确度好，相对误差为1%-5%，满足微量组分测定要求。（3）操作简便、快速、选择性好、仪器设备简单、便宜。（4）应用广泛，无机、有机物均可测定。

一、光的基本特性光是一种电磁波，具有波动性和粒子性。

电磁辐射是在空间传播着的交变电磁场，可以用频率(υ)、波长(λ)等波参数表征普朗克方程普朗克常数h=6.626×10-34J·S，

该方程将电磁辐射的波动性和微粒性联系起来，不同波长的光，能量不同，波长愈长，能量愈小；波长愈小，能量愈大。二、物质对光的选择性吸收

1、物质的颜色产生物质对不同波长的光具有选择性吸收而产生。即物质的颜色是它所吸收光的互补色。一种物质呈现何种颜色，与入射光组成和物质本身的结构有关,而溶液呈现不同的颜色是由于溶液中的吸光质点(离子或分子)选择性地吸收某种颜色的光而引起的。

2、物质的颜色与吸收光的关系关于光的几个术语可见光：人眼能感觉到的那一小段光，波长范围约400～780nm

单色光：单一波长的光组成，单色光其实是一种理想的“单色”，实际上含有少量其它波长的色光。复合光：由不同波长的光组合而成的光，如白光。互补色光：两种适当颜色的单色光按一定强度比例混合可得到白光，这两种单色光称为互补色光。蓝黄紫红绿紫黄绿青蓝橙红蓝绿图中处于对角线上的两种单色光为互补色光。例如蓝色光和黄色光、绿色光和紫红色光互补等不同颜色的可见光波长及其互补光

无色溶液：透过所有颜色的光物质的本色有色溶液：透过光的颜色黑色：吸收所有颜色的光白色：反射所有颜色的光

物质的颜色：是由于物质对不同波长的光具有选择性吸收而产生。即物质的颜色是它所吸收光的互补色。常见的有下列三种情况：

①当白光通过某一均匀溶液时，如果各种波长光几乎全部被吸收，则溶液呈黑色。

②如果入射光全部透过（不吸收），则溶液无色透明。③如果对某种色光产生选择性吸收，则溶液呈现透射光的颜色，即溶液呈现的是它吸收光的互补色光的颜色。如硫酸铜溶液选择性地吸收了白色光中的黄色光，所以呈现蓝色。

溶液的颜色与光吸收的关系完全吸收完全透过吸收黄光光谱示意表观现象示意蓝光无色黑色复合光

3、物质的吸收光谱曲线有色溶液对各种波长的光的吸收情况，常用光吸收曲线来描述。将不同波长的单色光依次通过一定的有色溶液，分别测出对各种波长的光的吸收程度（用字母A表示）。以波长为横坐标，吸光程度为纵坐标作图，所得的曲线称为吸收曲线或吸收光谱曲线。

四种不同浓度KMnO4溶液的吸收曲线Cr2O72-、MnO4-的吸收曲线从图中可以看出：①吸光度最大处的波长称为最大吸收波长，用λmax表示，例如的KMnO4溶液的λmax=525nm。②同一物质的吸收曲线相似，max不变；不同物质吸收曲线的形状和max均不相同，据此可作为物质定性分析的依据。③同一物质不同浓度的溶液，在一定波长处吸光度随溶液浓度的增加而增大——定量分析的依据。同一物质的吸收光谱特征值相同,(每一波长处吸光系数相同)。同一物质相同浓度的吸收曲线重合。同一物质不同浓度，其吸收曲线形状相似,λmax相同。（定量）不同物质相同浓度，其吸收曲线形状,λmax不同。（定性）定性、定量分析：在吸收曲线λmax处测吸光度A。注意！定量分析时，在max处测定A，其灵敏度最高，因此吸收曲线是吸光光度法选择测量波长的重要依据。※※吸收光谱：又称吸收曲线，是以波长（）为横坐标、吸光度（A）为纵坐标所描绘的图形。特征：吸收峰：曲线上比左右相邻处都高的一处；

max：吸收程度最大所对应的（曲线最大峰处的）谷：曲线上比左右相邻处都低的一处；min：最低谷所对应的；肩峰：介于峰与谷之间，形状像肩的弱吸收峰；末峰吸收：在吸收光谱短波长端所呈现的强吸收而不呈峰形的部分。定性分析：吸收光谱的特征（形状和max）定量分析：一般选max测吸收程度（吸光度A）三、光吸收的基本定律

1、朗伯一比耳定律定律当一束平行单色光，通过一均匀的溶液后，光的强度会减弱。吸光度A

(Absorbance）A取值为0.0-------∞全部透射----全部吸收朗伯定律其他条件不变（指溶液的性质及温度，入射光波长）溶液浓度C一定时，吸光度A与液层厚度b成正比。A＝k1b这就是朗伯定律。其他条件不变，当液层厚度L一定时，吸光度A与溶液浓度C成正比。A＝k2c这就是比耳定律。比耳定律将两式联合，得朗伯一比耳定律，即吸收定律。光吸收基本定律——朗伯-比尔定律

朗伯和比尔分别研究了吸光度与液层厚度和吸光度与浓度之间的定量关系，合称朗伯-比尔定律，其数学表达式为吸光质点浓度吸光度吸收层厚度(cm)A=Kbc

物理意义:

当一束平行单色光通过均匀、透明的吸光介质时，其吸光度与吸光质点的浓度和吸收层厚度的乘积成正比——吸光光度法定量分析的理论基础使用条件（1）入射光为单色光，定律才能成立；（2）稀溶液都遵守吸收定律，浓度过大产生偏离；（偏离比耳所致）按定律A—C应为直线关系。（3）均匀、无散射溶液、固体、气体。（4）吸光度A具有加和性。Aa+b+c=Aa+Ab+Ac

吸光系数吸光系数的物理意义：单位浓度、单位厚度的吸光度。光吸收定律的表达式是A=Kbc，其中K称为吸光系数，K值大小因溶液浓度所采用的单位不同而异。K

比例常数入射光波长物质的性质温度（3）同一吸光物质在不同波长下的K值是不同的。在最大吸收波长λmax处的吸光系数，常以Kmax表示（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和液层厚度b的改变而改变。在温度和波长等条件一定时，K仅与吸收物质本身的性质有关，与待测物浓度无关；

Kmax表明了该吸收物质最大限度的吸光能力。（1）摩尔吸光系数ε当溶液的浓度以物质的量浓度表示，液层厚度以厘米表示时，相应的比例常数K称为摩尔吸光系数，以ε表示，单位为L•mol-1•cm-1A＝

bc摩尔吸光系数是有色化合物的重要特性。ε愈大，表示该物质对某波长的光吸收能力愈强，因而光度测定的灵敏度就越高。一般认为，ε＜1×104L•mol-1•cm-1灵敏度较低；2023/1/11ε在1×104

～6×104L•mol-1•cm-1属中等灵敏度；ε＞6×104L•mol-1•cm-1属高灵敏度。

ε的值，不能直接取1mol•L-1这样高浓度的有色溶液来测量，而只能通过计算求得。由于溶液中吸光物质的浓度常因离解、聚合等因素而改变。因此，计算ε时，必须知道溶液中吸光物质的真正浓度。但通常在实际工作中，多以被测物质的总浓度计算，这样计算出的ε值称为表观摩尔吸光系数。文献中所报道的ε值就是表观摩尔吸光系数值。3、偏离朗伯－比耳定律的因素

根据朗伯－比耳定律，吸光度Ａ与吸光物质的浓度成正