摘 要 本文研究了酸性铬蓝K （ACBK）在pH为10.0的NH3 - NH4Cl介质中与钙和镁同时显色的条件以酸性铬蓝K作显色剂，Ca2+和Mg2+离子均可与ACBK形成1∶1的配合物，在468nm波长处，两种配合物存在一等摩尔吸收点，在此波长及最佳操作条件下，Ca2+和Mg2+的总含量在0～3×10-6 mol·L-1浓度范围内符合比耳定律。并研究了影响该显色反应的各种因素及一些常见共存离子的干扰行为，从而确定出用酸性铬蓝K作显色剂的分光光度法测定水的硬度的最佳实验条件。本法具有灵敏度和准确度较高、操作简便快速等优点，故适合于自来水厂和各化工厂对水的硬度测定。

关键词 分光光度法;酸性铬蓝K;水硬度

水質硬度的大小对许多工业部门的生产都有很大的影响。为此，测定水的总硬度是许多工业部门的常规分析[1-2]。目前测定钙和镁总含量的方法通常用EDTA 络合滴定法[3]，这种方法灵敏度较低，且操作麻烦费时。已报道的分光光度法虽有较高的灵敏度， 但大都是对水样中钙、镁离子的单一测定或分别测定，应用于水硬度的测定，达不到简便快速的要求。本文采用酸性铬蓝K （ACBK） 与钙和镁同时作用的显色体系，应用于水硬度的测定，具有灵敏度高、操作简便快速之优点。

仪器：7230可见分光光度计（宜兴市精科光学仪器有限公司）、紫外可见分光光度计（SPECORD50 德国耶拿公司）、精密酸度计（pHS-3C型上海精密科学仪器有限公司）、电子天平（BS1108S北京赛多利斯天平有限公司）。

试剂：CaCO3（基准试剂 天津市河北区海晶精细化工厂）;MgO（沈阳市试剂五厂）;酸性铬蓝K（指示剂 北京化工厂）

分别取Ca2+、Mg2+标准溶液或等摩尔的Ca2+、Mg2+混合溶液适量于50mL容量瓶中，加5×10-4 mol·L-1酸性铬蓝K溶液2.00mL，pH=10.0的NH3-NH4Cl缓冲溶液10mL，用水稀释至刻度，摇匀，静置5min后，用1cm比色皿于在波长468nm处以试剂空白为参比， 测量吸光度。

按上述试验方法利用紫外扫描分别绘制了钙、镁有色配合物（浓度均为5×10-5mol·L-1）的吸收光谱，结果见图1。由图1可知，Ca-ACBK的最大吸收波长分别在510nm和540nm处，Mg-ACBK的最大吸收波长为511nm和543nm，而两种配合物光谱曲线的交点在468nm处，以下试验均采用468nm波长（即Ca、Mg的等摩尔吸收波长）进行。

在Ca2+、Mg2+等摩尔浓度混合溶液中，分别加入pH值不同的NH3-NH4Cl缓冲溶液（pH9.0～10.6）进行显色试验，发现吸光度随pH增大而增大，但在pH9.9～10.2范围内吸光度基本保持稳定，因此本实验选用pH=10.0的NH3-NH4Cl缓冲溶液。

经试验，缓冲溶液用量在8.5mL以上时，有足够的缓冲能力将整个显色体系的pH值维持在10.0，本实验选10mL。

在Ca2+、Mg2+等摩尔浓度混合溶液六份，分别加入显色剂酸性铬蓝K用量在1.00，1.50，2.00，2.50，2.80，3.00mL的光度，以吸光度为纵坐标，显色剂用量为横坐标绘制曲线，找出吸光度最大且恒定的显色剂体积作为显色剂最佳用量。

3.5 共存离子的影响

将Ca2+与Mg2+离子等摩尔混合浓度（5×10-5 mol·L-1）， 分别取0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5mL于25mL容量瓶中， 按实验方法测定数据绘制标准曲线。结果表明，二者显色后在0～3×10-6 mol·L-1浓度范围内符合朗伯比耳定律，从而得出一元线性回归方程。

取Ca2+、Mg2+混合标准溶液显色浓度为5×10-4 mol·L-1的样液进行7 次平行测定，求得相对标准偏差为0.83%。对水样进行测定，并分别加入Ca2+、Mg2+混合标准溶液测定回收率。实验结果表明本方法具有较高灵敏度和准确度、操作简便快速等优点，故适合于自来水厂和各化工厂对水的硬度测定。

[1] 北京大学化学系分析化学教学组.基础分析化学实验（第二版）[M].北京：北京大学出版社，1998：176-179.

[2] 张孙玮，吴水生，刘绍璞.有机试剂在分析化学中的应用[M].北京：科学出版社，1981：204-207.

[3] 武汉大学主编.分析化学实验[M].北京：离等教育出版社，1994：142.

主要根据李发美第七版教材和西安交通大学717药学基础综合大纲整理的。

今天我们来学习第十章—紫外-可见分光光度法

1 紫外可见分光光度法(UV)【11，15，18】 定义：根据物质分子对波长紫外可见光区(200~700nm)这一范围的电磁波的吸收特性所建立的光谱分析方法。 基本原理：是根据化合物分子中价电子能级跃迁所产生的吸收强度与物质的浓度与液层厚度成正比，即朗伯-比尔定律。 特点：

①灵敏度较高，一般为10^-7次方到10^-4次方g/mL；

②准确度较好，相对误差一般在0.5%，

③仪器设备简单，操作方便，分析速度较快。

2 分子中价电子能级跃迁示意图

4种跃迁所需能量依次是:σ→σ*>n→σ*≥π→π*>n→π*(根据示意图记)

3 紫外可见分光光度法中电子跃迁类型 【11，15】

饱和烃类的探界属于此类跃迁，

吸收峰波长小于150nm(远紫外区)，在紫外光谱中不出现，

跃迁能级差大，所需能量高。

含杂原子饱和基团，如羟基，氨基，卤素原子等化合物属于此类跃迁，

具有双键或三键的有机物产生此类跃迁

孤立的π→π*跃迁吸收峰波长小于200纳米nm；

共轭的π→π*跃迁吸收峰波长大于200nm为强吸收(ξmax>10^4)，且供应链越长，跃迁所需能量降低，吸收峰长移越多。

溶剂极性越大，吸收峰波长长移

含有杂原子不饱和基团，如羰基等化合物产生此类跃迁，

在紫外光区或可见光区有弱吸收，ξmax在10~100之间，

溶剂极性增大，吸收峰位短移。

是指用电磁辐射照射化合物时，电子从给予体向接收体相联系的轨道上跃迁，吸收波长位置取决于电子给予体和接受体相应电子轨道的能量差。

在配体存在下，过渡元素d轨道和f轨道分裂，当吸收光能后，低能态的d电子或f电子向高能态的d轨道或f轨道跃迁，吸收一般位于可见区，吸收强度较小，ξmax>10^2。

可以对照课本的图来记忆，常考名词解释

定义： 又称吸收曲线，是以波长λ为横坐标，以吸光度A或透光率T为纵坐标所描绘的曲线。

曲线上吸光度最大的地方，它对应的波长称为最大吸收波长。

峰与峰之间吸光度最小的部位，该处的波长称为最小吸收波长。

在一个吸收峰旁边产生一个曲折，对应的波长称肩峰波长。

再吸收曲线的短波长处呈现强吸收，而不成峰行的部分。

是有机化合物分子结构中有π→π*或n→π*跃迁的基团，即能在紫外-可见光范围内产生吸收的原子基团，如碳双键，碳氧双键，氮氮双键，-NO2，碳硫双键。

是指含有非键电子的杂原子饱和基团，当它们与生色团或饱和烷烃相连时，能使生色团或饱和烃的吸收峰向长波方向移动，并使强度增加的基团，如羟基，氨基，烷氧基，巯基，-氯

也称长移，是由于化合物的结构改变(发生共轭，引入助色团)以及溶剂改变等，使吸收峰向长波方向移动的现象。

也称紫移或短移，是由于化合物的结构改变或受溶剂影响使吸收峰向短波方向移动的现象。

由于化合物结构的改变或其他原因，使吸收强度增加，称增色效应或浓色效应。

使吸收强度减弱，呈减色效应或淡色效应。

化合物的紫外-可见吸收光谱中，摩尔吸光系数值大于10^4的吸收峰称为强带，小于10^2的吸收峰称为弱带。

5 吸收带及其与分子结构关系

字有点丑，你们凑合看吧

化合物中若两个发色团能很好的处于同一平面上，产生共轭效应，可使吸收带长移，但若两个发色团由于立体位阻妨碍它们处于同一平面上，不易产生共轭，使吸收带短移。

有些β，γ不饱和酮中，由于适当的立体排列，使羰基氧的孤对电子和碳碳双键的π电子发生作用，使相当于n→π*跃迁的R带吸收长移，吸收强度最强。

极性溶剂不但使谱图的精细结构全部消失，而且使π→π*跃迁吸收峰长移，使n→π*跃迁吸收峰短移，后者的移动一般比前者的移动大。

体系PH无论对酸性，碱性或中性物质都有明显的影响。

7 朗伯比尔定律【09，14，18，19】 定义：当一束平行的单色光通过均匀的非散射试样时，试样对光的吸收吸光度与试样的浓度成正比。 公式：A=-lgT=Ecl。 [说明：物质对单色光吸收的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]→朗伯比尔定律是光吸收的基本定律，是分光光度法定量分析的依据和基础。 8 吸光系数E的物理意义【18，19】

指在一定波长下，吸光物质在单位浓度及单位厚度时的吸光度。

在给定单色光，溶剂和温度等条件下，吸收系数是物质的特性常数，表明物质对某一特定波长的吸收能力。

不同物质对同一波长的单色光，可有不同的吸收系数，吸光系数愈大，表明该物质的吸光能力愈强，测定的灵敏度愈高，所以吸收系数是定性和定量的依据。

吸收系数有两种表示方式：

摩尔吸光系数ξ或E(M)：

指在一定波长时，溶液浓度为1mol/L，厚度为1cm的吸光度。

指在一定波长时，100mL溶液中含被测物质1g，厚度为1cm的吸光度。

Δ摩尔吸光系数与百分吸光系数的关系：

注意：多练习一下课本中出现的例题，今年计算题考到了。

9 摩尔吸收系数ξ在光度分析中有什么意义？如何求出ξ值？ξ值受什么影响？

意义：当吸光物质的浓度为1mol/L和吸收层厚度为1cm时，吸光物质对某波长光的吸光度。

在适宜的低浓度时，测其吸光度A，然后根据朗伯比尔定律计算求得

ξ值受入射光的波长，吸光物质的性质，溶剂，温度，溶液的组成，仪器灵敏度等因素的影响

10 偏离比尔定律的因素：【13】

溶液中溶质可因浓度改变而有离解，缔合，与溶剂间的作用等原因而发生偏离比尔定律的现象；空白溶液选择不当，不能使干扰吸收完全消除。

非平行光，非单色光，杂散光，散射光和反射光(一般情况下可用空白对比补偿)均可导致偏离比尔定律

暗噪音，散粒噪音(仪器噪音)均可导致偏离比尔定律

11 紫外可见分光度光度计的基本结构，主要部件及作用【17，18】

氢灯或氘灯，用于紫外光区； 钨灯或卤钨灯，用于可见光区， 作用是提供激发能，使待测分子产生吸收，

色散元件有棱镜和光栅， 作用是从光源的复合光中分出单色光，

石英吸收池用于紫外区，也可用于可见光区， 玻璃吸收池用于可见光区， 作用是盛放待测溶液，

有光电池，光电管，光电倍增管，检测器等， 作用是将光信号转变为电信号，

讯号处理包括讯号放大与数学运算， 显示器主要用于结果打印及曲线扫描等。 作用是检测信号强度的大小并以一定的方式显示或记录下来。 12 分光光度计的光学性能

波长范围： 仪器能测量波长范围190~1100nm。 波长准确度： 仪器显示的波长数值与单色光的实际波长值之间的误差：小于等于±0.3nm。 波长重复重现： 重复使用同一波长，单色光实际波长的变动值，小于等于0.2nm，

仪器能测量透光率范围0~300%(T)，

吸光度测量范围： 仪器能测量吸光度范围，-0.477~+3.00(A)， 光度准确度： 以透光率测量值的误差表示，透光率满量程误差为小于=±0.3%， (NBS900或铬酸钾溶液) 光度重复性： 同样情况下重复测量透光率的变动性，小于等于±0.3%

单色器分辨两条靠近的谱线的能力

通常以侧光讯号较弱的波长处所含杂散光的强度百分比为指标。

用钨灯或氢灯做光源，从光源到检测器只有一束单色光，仪器的结构比较简单，对光源发

光强度的稳定性要求较高。

双光束光路是被普遍采用的光路。可以减免因光源强度不稳而引起的误差，测量中不需要移动吸收池，可在随意改变波长的同时记录所测量的光度值，便于描绘吸收光谱。

14 紫外分光光度法定性分析方法(应用1) 【08，18】

在相同条件下，将试样与标准品化合物进行下列对比：

对比吸光度(或吸收系数的比值)

对比吸收光谱的一致性：

若两者完全相同，则可能是同一化合物，若两者有明显差别，则肯定不是同一化合物

Δ利用紫外可怜分光光度法定性鉴别的依据及局限性：

多数有机化合物具有吸收光谱特征(如吸收光谱形状，吸收峰数目，各吸收峰的波长位置，强度和相应的吸光系数值等)。

紫外吸收光谱一般只有一个或几个宽吸收带，曲线的变化不多，不同的化合物可能有很类似甚至雷同的吸收光谱，因此在用紫外吸收光谱数据或曲线进行定性鉴别时有一定的局限性。

紫外可见分光光度分析方法--纯度检查(应用2)【08，18】

若在紫外光区化合物没有明显吸收，而杂质有较强吸收：在紫外光区扫描化合物光谱。若化合物在紫外光区有吸收，则有杂质存在。

若在紫外光区化合物有较强的吸收，而杂质在化合物吸收峰波长处无吸收或弱吸收：测定化合物的吸收光谱和吸收峰处的吸光系数。

若光谱变形，吸收系数减小，则有杂质存在。

若在紫外光区化合物有较强的吸收，而杂质在化合物吸收峰波长处比化合物吸收更强：测定化合物的吸收光谱和吸收峰处的吸光系数.

若光谱变形，吸光系数增大，则有杂质。

若在紫外光区化合物没有明显吸收，而杂质有较强吸收：在杂质吸收峰波长处测化合物的吸光度值。

规定化合物的吸光度值不得超过允许的限量值。

若在紫外光区化合物有较强的吸收峰和谷，而杂质在化合物吸收峰波长处无吸收，在化合物吸收谷波长处有吸收：测定化合物吸收峰与吸收谷两处的吸光度比值。

规定化合物吸光度比值不得低于最低允许值。

16 紫外可见分光光度单组分的定量分析方法(应用3)及优缺点：【08,18】

依据朗伯比尔定律，可直接求得样品浓度。 该方法简单快速，但此法要求分光光度计单色器的分辨率要足够高， 要注意仪器的校正和检定，是否易造成朗伯比尔定律的偏高。

校正曲线法(工作曲线法)：

在相同条件下配制一系列不同浓度的标准溶液，在测量波长下测定其吸光度，描绘A-C吸收曲线，或求回归方程。 把试样吸光度代入回归方程或从A-C曲线求出试样被测组分的浓度。 此法即使入射光不纯，但只要仪器的工作条件一致，A与C成线形或近似线性关系就可定量，此法操作繁琐但实用。

当A与C成线且具近似为零或不忽略不计时，可配一样品溶液或一标准溶液，根据A标/A样=C标/C样，可求出样品的浓度。 此法要求在测定过程中测定条件与仪器的工作状态要固定。 在测定浓度范围内，吸光度与浓度成一条过原点的直线或近似过原点的直线关系，未知试样组份浓度与标准溶液浓度相近。 17 如何选择紫外分光光度法单组份的测定波长，为什么？【16】

紫外分光光度法单组分的测定选择不受干扰，峰顶较平缓的最大吸收波长做测量波长。

选择溶剂时，组分的测定波长必须大于溶剂的截止波长。

光系数越大，测定的灵敏度越高，

最大吸收波长处较为平坦，在此处较小范围内吸光度变化不大，不会导致偏离比尔定律，可提高分析结果的准确度

18 双波长测定两组分混合物含量的原理：【19】

原理：若含A，B两组分的混合物，其中A是干扰组分，B是待测组分。选择B组分的最大吸收波长λ2为测定波长，参比波长λ1的选择应是Aλ1(A)=Aλ2(A)，根据吸光度的加和原则混合物在λ1和λ2的吸光度分别为：

操作:在干扰组分A的等吸收波长(λ1与λ2)处，测定试样的吸光度Aλ1(样)与Aλ2(样)的值，然后根据ΔA值，计算b的含量，

该方法测混合物时，可不经分离直接测定待测组份，

①干扰组分在两波长处的吸光度相等，即Aλ1(b)=Aλ2(b)； ②待测组分在两波长处的吸光度差值ΔA应足够大。 19 UV法分析条件的选择？

一般选择在被测组分最大吸收波长处，

所选溶剂应易于溶解样品并不与样品作用，且在测定波长区间内吸收小，不易挥发，

测量试样溶液的吸光度时，需要消除溶液中其他成分，吸收池及溶剂对光的反射和吸收所带来的误差，最有效的办法是先以参比溶液调节透光率为百分百，然后测定待测溶液的吸光度，

溶液吸光度的范围与测定：

吸光度的A值在0.2~0.7之间，样品的测定相对误差较小，是测量的适宜范围，

显色反应及显色条件的选择：

将被测物转变转变为有色化合物的反应称显色反应，所用试剂为显色剂，通过显色反应进行物质测量的方法称为比色法，

①被测物质和所生成的有色物质之间必须有确定的计量关系，

②反应产物必须有较高的吸光能力和足够的稳定性，

③反应产物的颜色与显色剂的颜色必须有明显的差别，

④显色反应必须有较好的选择性，以减免干扰。

①显色剂用量：显色剂用量可通过实验选择，在固定金属离子浓度的情况下做吸光度随设计浓度的变化曲线，选取吸光度固定时的显色剂用量。

②溶液酸碱度：酸碱度对显色反应影响较大，常需要缓冲溶液保持溶液在一定PH下进行显色反应，合适的PH可通过绘制吸收度-溶液PH曲线来确定，

③显色时间：固定其他显色条件，通过实验做出吸光度-时间关系曲线，确定适宜的显色时间和测定时间

④温度：一般显色反应可在室温进行，涉及氧化还原反应的需考虑温度的影响，

溶液的性质可直接影响被测物对光的吸收，使其呈现不同颜色，且显色反应产物的稳定性也与溶剂有关。

总之呢，从光谱开始的每一章都有很多内容要记忆，所以一定要理解性地记忆，可以用自己的话说出来，最好多记几遍。

还有就是紫外分光光度法的定量分析法重点学习一下，

可能考简答题、计算题以及论述题。

紫外分光光度法 N,N- 二甲基乙酰胺的测定

摘要：基于 N,N-二甲基乙酰胺（DMAC）的紫外吸收光谱在 190~230nm 区有强吸收，建立一种紫外分光光度法测定 DMAC 含量的方法。在 196nm 处，DMAC 在 0~0.8%（色谱纯 DMAC的1000倍稀释液所占的体积分数）范围内符合比耳定律，其 R2 为 0.9998，实际样品测定的平均回收率为 93.6%~103.5%，相对标准偏差小于 2.38%。该方法的线性相关性好，操作简便、快速，适用于化纤等行业中对 N,N- 二甲基乙酰胺的日常检测。

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