第九章  紫外-可见分光光度法

考试大纲要求

1．掌握紫外-可见吸收光谱产生的原因及光谱特征，电子跃迁类型，跃迁与吸收带的关系；

2．掌握Lamber˗Beer定律的物理意义，成立条件、影响因素及有关的计算；

3．掌握紫外-可见分光光度计的主要部件；

4．熟悉紫外-可见分光光度计的工作原理；用紫外-可见分光光度法进行定性鉴别和纯度检查；

5．了解紫外-可见分光光度法与有机化合物结构的关系；

内容提要

1．紫外-可见分光光度法的基本原理和概念，电子跃迁类型；

2．紫外-可见分光光度法中一些常用术语，如波长，波数；

3．紫外-可见分光光度法基本定律（Lamber˗Beer），偏离比尔定律的两大因素；

4．紫外-可见分光光度计的主要部件，仪器类型；

5．紫外-可见分光光度分析方法：定性鉴别，纯度检查；

6．紫外吸收光谱主要用于有机化合物分子结构研究；

【配套练习】

一、名词解释

1．强带和弱带

2．吸收光谱即吸收曲线

3．Lambert-Beer定律

4．透光率

5．吸光度

6．摩尔吸光系数

7．百分吸光系数 

8．生色团

9．助色团

10．红移及蓝移

二、填空题

1．可见光的波长范围为         ，近紫外分光的波长范围为          。

2．不同浓度的同一物质，其吸光度随浓度增大而__________，但最大吸收波长__________。

3．符合光吸收定律的有色溶液，当溶液浓度增大时，它的最大吸收峰位置__________，摩尔吸光系数__________。

4．摩尔吸光系数是吸光物质__________的度量，其值愈__________，表明该显色反应愈__________。

5．一有色溶液，在比色皿厚度为2cm时，测得吸光度为0.340。如果浓度增大1倍时，其吸光度A=__________，T=__________。

6．各种物质都有特征的吸收曲线和最大吸收波长，这种特性可作为物质       的依据；同种物质的不同浓度溶液，任一波长处的吸光度随物质的浓度的增加而增大，这是物质__________的依据。

7．朗伯特-比耳定律表达式中的吸光系数在一定条件下是一个常数，它与__________、__________及__________无关。

8．光度分析中，偏离朗伯特-比耳定律的重要原因是入射光的__________差和吸光物质的__________引起的。

9．在分光光度法中，入射光波一般以选择__________波长为宜，这是因为__________。

10．如果显色剂或其他试剂对测量波长也有一些吸收，应选__________为参比溶液；如试样中其他组分有吸收，但不与显色剂反应，则当显色剂无吸收时，可用__________作参比溶液。

11．在紫外-可见分光光度法中，工作曲线是__________和__________之间的关系曲线。当溶液符合比耳定律时，此关系曲线应为__________。

12．在光度分析中，常因波长范围不同而选用不同材料制作的吸收池。可见分光光度法中选用__________吸收池；紫外分光光度法中选用__________吸收池；红外分光光度法中选用__________吸收池。

三、选择题

1．紫外-可见光的波长范围是:（   ）

A．200~400nm      B．400~760nm       C．200~760nm       D．360~800nm

2．紫外-可见分光光度法属于:（   ）

  A．原子发射光谱         B．原子吸收光谱         C．分子发射光谱         D．分子吸收光谱

3．分子吸收紫外-可见光后，可发生哪种类型的分子能级跃迁:（   ）

  A．转动能级跃迁       B．振动能级跃迁         C．电子能级跃迁       D．以上都能发生

4．某有色溶液的摩尔浓度为c，在一定条件下用1cm比色杯测得吸光度为A，则摩尔吸光系数为:（   ）

  A．cA           B．cM             C．A÷ c            D．c÷ A   

5．某吸光物质的吸光系数很大，则表明:（   ）

  A．该物质溶液的浓度很大      B．测定该物质的灵敏度高  

  C．入射光的波长很大          D．该物质的分子量很大

6．相同条件下，测定甲、乙两份同一有色物质溶液的吸光度。若甲溶液1cm吸收池，乙溶液2cm吸收池进行测定，结果吸光度相同，甲、乙两溶液浓度的关系:（   ）

  A．c甲＝c乙       B．c乙＝4 c甲        C．c甲＝2c乙        D．c乙＝2 c甲            

7．在符合光的吸收定律条件下，有色物质的浓度、最大吸收波长、吸光度三者的关系是:（   ）

  A．增加、增加、增加          B．增加、减小、不变    

  C．减小、增加、减小          D．减小、不变、减小 

8．吸收曲线是在一定条件下以入射光波长为横坐标、吸光度为纵坐标所描绘的曲线，又称为:（   ）

   A．工作曲线         B．A-λ曲线         C．A-c曲线          D．滴定曲线

9．标准曲线是在一定条件下以吸光度为横坐标、浓度为纵坐标所描绘的曲线，也可称为:（   ）

    A．A-λ曲线         B．A-c曲线         C．滴定曲线         D．E-V曲线 

10．紫外-可见分光光度计的基本结构可分为:（   ）

    A．二个部分           B．三个部分      C．四个部分         D．五个部分

11．紫外-可见分光光度法定量分析的理论依据是:（   ）

    A．吸收曲线         B．吸光系数         C．光的吸收定律    D．能斯特方程

12．下列说法正确的是:（   ）

    A．吸收曲线与物质的性质无关

    B．吸收曲线的基本形状与溶液浓度无关

    C．浓度越大，吸光系数越大

    D．吸收曲线是一条通过原点的直线

13．测定大批量试样时，适宜的定量方法是:（   ）

    A．标准曲线法        B．标准对比法          C．解联立方程组法         D．差视分光光度法

14. 紫外-可见分光光度法是基于被测物质对:（   ）

   A．光的发射           B．光的散射            C．光的衍射               D．光的吸收 

15．下面有关显色剂的正确叙述是:（   ）

   A．本身必须是无色试剂并且不与待测物质发生反应  

   B．本身必须是有颜色的物质并且能吸收测定波长的辐射

   C．能够与待测物质发生氧化还原反应并生成盐

   D．在一定条件下能与待测物质发生反应并生成稳定的吸收性物质

16．某种溶液的吸光度:（   ）

   A．与比色杯厚度成正比                  B．与溶液的浓度成反比    

   C．与溶液体积成正比                    D．与入射光的波长成正比 

17．双光束分光光度计与单光束分光光度计的主要区别是:（   ）

   A．能将一束光分为两束光                B．使用两个单色器

   C．用两个光源获得两束光                D．使用两个检测器

18．下列说法错误的是:（   ）

    A．标准曲线与物质的性质无关

    B．吸收曲线的基本形状与溶液浓度无关

    C．浓度越大，吸光系数越大

    D．从吸收曲线上可以找到最大吸收波长

19. 在比色法中，显色反应的显色剂选择原则错误的是:（   ）

A. 显色反应产物的e值愈大愈好

B. 显色剂的e值愈大愈好

C. 显色剂的e值愈小愈好

D. 显色反应产物和显色剂，在同一光波下的e值相差愈大愈好

20．某药物的摩尔吸光系数（e）很大，则表明:（   ）

A. 该药物溶液的浓度很大

B. 光通过该药物溶液的光程很长

C. 该药物对某波长的光吸收很强

D. 测定该药物的灵敏度低

五、综合题

1．Lambert-Beer定律的物理意义是什么？为什么说Beer定律只适用于单色光？浓度C与吸光度A线性关系发生偏离的主要因素有哪些？  

2．简述紫外－可见分光光度计的主要部件、类型及基本性能？

3．安络血的相对摩尔质量为236，将其配成100 mL含安络血 0.4300 mg的溶液，盛于1 cm吸收池中，在λ_max＝55 nm处测得A值为0.483，试求安络血的和ε值。

4．称取维生素C 0.0500 g溶于100 mL的5 mol/L硫酸溶液中，准确量取此溶液2.00 mL稀释至100 mL，取此溶液于1 cm吸收池中，在λ_max＝245 nm处测得A值为0.498。求样品中维生素C 的百分质量分数。（ml/g×cm）

5．称取某药物一定量，用0.1 mol/L的HCl溶解后，转移至100 ml容量瓶中用同样HCl稀释至刻度。吸取该溶液5.00 mL，再稀释至100 mL。取稀释液用2 cm吸收池，在310 nm处进行吸光度测定，欲使吸光度为0.350。问需称样多少克？（已知：该药物在310 nm处摩尔吸收系数e=6130 L/mol×cm，摩尔质量M=327.8）

6．精密称取V_B12对照品20.0 mg，加水准确稀释至1000 mL，将此溶液置厚度为1 cm的吸收池中，在λ＝361 nm处测得A＝0.414。另取两个试样，一为V_B12的原料药，精密称取20.0 mg，加水准确稀释至1000 mL，同样条件下测得A＝0.390，另一为V_B12注射液，精密吸取1.00 mL，稀释至10.00 mL，同样条件下测得A＝0.510。试分别计算V_B12原料药的百分质量分数和注射液的浓度。  

参考答案

一、名词解释

1．强带和弱带：在UV吸收光谱中，凡摩尔吸光系数值大于10000的吸收峰称为强带，小于100的称为弱带。

2．吸收光谱即吸收曲线：当辐射通过吸光物质时，物质的原子或分子吸收与其能级跃迁相应的能量，由低能态跃迁至高能态而得到的光谱。

3．Lambert-Beer定律：当一速平行单色光通过均匀的非散射溶液时，溶液对光的吸光度与溶液的浓度及厚度的乘积成正比。

4．透光率：透过样品的光强度与入射光强度之比。

5．吸光度： 透光率的负对数。

6．摩尔吸光系数：在一定波长下，溶液中吸光物质浓度为1 mol/L，液层厚度为1cm的吸光度。用表示，单位：L/cm×mol。

7．百分吸光系数：在一定波长下，溶液中吸光物质浓度为1%（W/V），液层厚度为1 cm的吸光度。用表示，单位：ml/cm×g。 

8．生色团：有机化合物结构中含有π→π^* 或n→π^* 跃迁的基团，即能在紫外或可见区产生吸收的基团。

9．助色团：有机化合物结构中杂原子的饱和基团，与生色团或饱和烃相连时，使相连生色团或饱和烃紫外吸收向长波长方向移动或产生紫外吸收，并使吸收强度增加的基团。

10．红移及蓝移：由于结构或实验条件的变化，使吸收峰向长波长方向移动的现象称为红移，亦称长移；使吸收峰向长波长方向移动的现象称为蓝移或短移。

二、填空题

1．400nm-760nm; 200nm-400nm;

2．增大；不变

3．不变；不变

4．吸光能力；大（小）；灵敏（不灵敏）

5．0.680；20.9%

6．定性分析；定量分析

7．溶液浓度；光程长度；入射光的强度

8．单色性；化学变化

9．被测物质的最大吸收；最大吸收波长处摩尔吸光系数最大，测定时灵敏度最高

10．空白溶液；试样溶液

11．浓度；吸光度；一条直线

12．玻璃；石英；岩盐

三、选择题

1. C； 2. D；3. C；4.C；5. B；6. C；7. D；8. B；9. B；10. D；11. C；12. B；13. A；14. D；15. D；16. A；17. A；18. C；19. B；20. C；

四、综合题

1．答：朗伯－比耳定律的物理意义：当一束平行单色光垂直通过某溶液时，溶液的吸光度A与吸光物质的浓度c及液层厚度l成正比。

Beer定律的一个重要前提是单色光。也就是说物质对单色光吸收强弱与吸收光物质的浓度和厚度有一定的关系。非单色光其吸收强弱与物质的浓度关系不确定，不能提供准确的定性定量信息。浓度C与吸光度A线性关系发生偏离的主要因素

（1）定律本身的局限性：定律适用于浓度小于0.01 mol/L的稀溶液，减免：将测定液稀释至小于0.01 mol/L测定

（2）化学因素：溶液中发生电离、酸碱反应、配位及缔合反应而改变吸光物质的浓度等导致偏离Beer定律。减免：选择合适的测定条件和测定波长

（3）光学因素：

非单色光的影响:减免：选用较纯的单色光；选lmax的光作为入射光

杂散光的影响：减免：选择远离末端吸收的波长测定

散射光和反射光：减免：空白溶液对比校正。

非平行光的影响：减免：双波长法

2．答：紫外-可见分光光度计的基本结构是由五个部分组成：即光源、单色器、吸收池、检测器和信号指示系统。

1）光源：常用的光源有热辐射光源和气体放电光源两类。热辐射光源用于可见光区，如钨丝灯和卤钨灯；气体放电光源用于紫外光区，如氢灯和氘灯。

2）单色器：单色器一般由入射狭缝、准光器（透镜或凹面反射镜使入射光成平行光）、色散元件、聚焦元件和出射狭缝等几部分组成。其核心部分是色散元件，起分光的作用，主要有棱镜和光栅。

3）吸收池：一般有石英和玻璃材料两种。石英池适用于可见光区及紫外光区，玻璃吸收池只能用于可见光区。

4）检测器：常用的检测器有光电池、光电管和光电倍增管等。

5）信号指示系统：常用的信号指示装置有直读检流计、电位调节指零装置以及数字显示或自动记录装置等。

3．解：由

(mL/g×cm)

(L/mol×cm)

4．解：由

维生素C 的百分质量分数=

5．解：由

  

解得：

6． 解：由V_B12对照品计算λ＝361 nm的百分吸收系数：

(mL/g×cm)

V_B12原料药的百分质量分数：

V_B12% =

注射液V_B12的浓度：

(g/mL)=0.246(mg/mL)