食品仪器分析-紫外可见分光光度法参考答案
紫外可见习题
一、填空题
1．朗伯定律是说明光的吸收与液层厚度正比，比耳定律是说明光的吸收与溶液浓度成正比，二者合为一体称为朗伯一比尔定律，其定义为A=KCL。
2．摩尔吸光系数的单位是L.mol-1.cm，它表示物质的浓度为1mol.L-1液层厚度为
1cm时溶液的吸光度。常用符号ε表示，故光的吸收定律的表达式可写为A=εcL。
3.吸光度和透射比（τ%）关系式是A=2-logT。
4.一般分光光度分析，使用波长在35Onm以上时可用玻璃比色皿，在350nm以下时应选用石英比色皿。
5.紫外吸收光谱法大多应用于鉴定含有双键尤其是共轭体系的化合物，如含羰基、羧基、硝基等的脂肪族化合物，以及含有苯环的芳香族化合物。
6.752型分光光度计，采用自准式光路，其波长范围为200—1000nm，在波长320—1000nm 范围内用钨丝灯作光源，在波长200-320nm范围内用氢弧灯作光源。
二、判断题
1．当有色溶液浓度为C时，其投射比τ，当其浓度增大1倍时，仍符合比耳定律，则此时溶液投射比为2τ。（×）
2.可见、紫外光吸收光谱的产生，是由于分子中原子的振动和分子的转动。（×）
3.比色分析中显色时间越长越好。（×）
4.摩尔吸光系数与溶液的浓度，液层厚度没有关系。（√）
5.摩尔吸光系数ε越大，表明该物质对某波长光透过的能力越强。（×）
6.摩尔吸光系数越大，表示某物质对某波长的光吸收能力越强。（√）
7.722型分光光度计和752型分光光度计都是以钨灯作为光源的。（×）
8.拿比色皿时只能拿毛玻璃面，不能拿透光面，擦拭时必须用擦镜纸擦透光面，不能用滤纸擦。（√）
9.饱和碳氢化合物在紫外光区不产生光谱吸收，所以常以饱和碳氢化合物作为紫外吸收光谱分析的溶剂。（√）
三、选择题
1.人眼能感觉到的光称为可见光，其波长范围是（ D ）。
A.400～70Onm；
B.2O0～40Onm；
C.20O～6O0nm；
D.4O0～76Onm；
2.物质与电磁辐射相互作用后，产生紫外一可见吸收光谱，这是由于（ C ）。
A．分子的振动； B．分子的转动；
C．原子核外层电子的跃迁； D．原子核内层电子的跃迁；
3.在分子吸收光谱法（分光光度法）中，运用光的吸收定律进行定量分析，应采用的
入射光为（ B ）。
A白光；B．单色光；C.可见光； D．特征波长锐线辐射光
溶液呈现蓝色是
4.物质的颜色是由于选择性吸收了白光中的某些波长的光所致。CuSO
4
由于它吸收了白光中的（ C ）。
A蓝色光波；B．绿色光波；C．黄色光波；D．青色光波；
5.在分光光度法中宜选用的吸光度读数范围为（ D ）。
A. O～0.2；
B. O.1～O.3；C．O.3～1.O；D.0.2～O.7
6.有色配合物的摩尔吸收系数与下面因素中有关的量是（ D ）。
A.比色皿厚度；
B.有色配合物的浓度；
C.吸收池的材料；
D.入射光的波长；
7.符合朗伯一比耳定律的有色溶液稀释时，其最大吸收峰的波长位置（ C ）。
A．向长波移动； B．向短波移动；
C．不移动、吸收峰值下降； D．不移动、吸收峰值增加；
8.当吸光度A=O时，τ％=（ D ）。
A. O；
B. 10；
C. 50； D．100；
9.钨灯可作为下述哪种光谱分析的光源（ B ）。
A．紫外原子光谱； B．紫外分子光谱；
C.红外分子光谱；
D. 可见光分子光谱。
10.在可见一紫外分光光度计中，用于紫外区的光源是（ C ）。
A．钨灯；B．卤钨灯；C．氢灯；D．能斯特光源。
11.用邻菲罗林法测定微量铁时，加入抗坏血酸的目的是（ C ）。
A.调节酸度；B．作氧化剂；C．作还原剂；D．作为显色剂。
12．在紫外吸收光谱曲线中，能用来定性的参数是（ D ）。
A.最大吸收峰的吸光度； B．最大吸收峰的波长；
C. 最大吸收峰处的摩尔吸光系数； D．B+C。
四、问答题
1.什么是吸收曲线？有何实际意义？
答：吸收光谱曲线是通过实验获得的，具体方法是：将不同波长的光依次通过某一固定浓度和厚度的有色溶液，分别测出它们对各种波长光的吸收程度（用吸光度 A 表示），以波长为横坐标，以吸光度为纵坐标作图，画出曲线，此曲线即称为该物质的光吸收曲线（或吸收光谱曲线），它描述了物质对不同波长光的吸收程度。
吸收曲线的意义在于：（1）吸收曲线给出了物质的最大吸收波长，在此波长下对物质进行测定，灵敏度最高。（2）不同物质的吸收曲线，其形状和最大吸收波长都各不相同，因此，可利用吸收曲线来作为物质定性分析的依据。
2.什么叫选择吸收？它与物质的分子结构有什么关系？
答：由于各种分子运动所处的能级和产生能级跃迁时能量变化都是量子化的，因此在分子运动产生能级跃迁时，只能吸收分子运动相对应的特定频率（或波长）的光能。而不同物质分子内部结构不同，分子的能级也是千差万别，各种能级之间的间隔也互不相同，这样就决定了它们对不同波长光的选择性吸收。
3.在光度法测定中引起偏离朗伯-比耳定律的主要因素有哪些？如何消除这些因素的影响？
答：（l）由于非单色光引起的偏离。严格来说朗伯一比耳定律只适用于单色光，但目前用各种方法所得到的入射光实质上都是复合光，因而导致对朗伯一比耳定律的偏离。（2）由于溶液本身的化学或物理因素引起的偏离。如由于介质的不均匀性而引起的偏离。当被测试液是胶体溶液、乳浊液或悬浮液时，入射光通过溶液后，除了一部分被溶液吸收外，还有一部分因散射而损失，使透光率减小，吸光度增加，导致偏离朗伯一比耳定律。另外，由于溶液中的化学反应而引起的偏离。溶液中的吸光物质常因离解、缔合、形成新的化合物或互变、异构等化学变化而改变其浓度，因而导致偏离朗伯一比耳定律。
4.分光光度计的主要部件有哪些？各部件的作用是什么？
答：主要有五大部件。（1）光源：其作用是供给符合要求的入射光。（2）单色器：其作用是把光源发出的连续光谱分解成单色光，并能准确方便地“取出”所需要的某一波长的光，它是分光光度计的心脏部分。单色器主要由狭缝、色散元件和透镜系统组成。
（3）吸收池（又叫比色皿）：是用于盛放待测液和决定透光液层厚度的器件。（4）检测器又称接受器，其作用是对透过吸收池的光作出响应，并把它转变成电信号输出，其输出电信号大小与透过光的强度成正比。常用的检测器有光电池、光电管及光电倍增管等，它们都是基于光电效应原理制成的。（5）信号显示器：其作用是把检测器产生的电信号，经放大等处理后，用一定方式显示出来，以便于计算和记录。信号显示器有多种，随着电子技术的发展，这些信号显示和记录系统将越来越先进。
5.紫外-可见分光光度计按光路可分为哪几类？它们各有什么特点？
答：按光路紫外-可见分光光度计可分为单光束式及双光束式两类。
单光束分光光度计：从光源中发出的光，经过单色器等一系列光学元件及吸收池后，最后照在检测器上时始终为一束光。单光束分光光度计的特点是结构简单、价格低，主要适于作定量分析。其不足之处是测定结果受光源强度波动的影响较大，因而给定量分析结果带来较大误差。
双光束分光光度计：从光源中发出的光经过单色器后被一个旋转的扇形反射镜（即切光器）分为强度相等的两束光，分别通过参比溶液和样品溶液。利用另一个与前一个切光器同步的切光器，使两束光在不同时间交替地照在同一个检测器上，通过一个同步信号发生器对来自两个光束的信号加以比较，并将两信号的比值经对数变换后转换为相应的吸光度值。这类仪器的特点是：能连续改变波长，自动地比较样品及参比溶液的透光强度，自动消除光源强度变化所引起的误差。对于必须在较宽的波长范围内获得复杂的吸收光谱曲线的分析，此类仪器极为合适。
6.紫外-可见分光光度计与可见分光光度计比较，有什么不同之处？并说明原因。
答：可见分光光度计和紫外-可见分光光度计的区别：前者的使用波长范围是 400～780nm；后者的使用波长范围为 200～1000nm。可见分光光度计只能用于测量有色溶液的吸光度，而紫外-可见分光光度计可测量在紫外、可见及近红外有吸收的物质的吸光度。
7.在吸光光度法中，选择入射光波长的原则是什么？
答：为使测定结果有较高的灵敏度，应选择波长等于被测物质的最大吸收波长的光作为人射光，称为"最大吸收原则"。这样不仅测量灵敏度高，而且测定时偏离朗伯一比耳定律的可能性和程度减小，准确度也好。但当有干扰物质存在时，有时不可能选择最大吸收波长，这时应根据"吸收最大，干扰最小"的原则来选择入射光的波长。
8.在吸光光度法中，影响显色反应的因素有哪些？
答：（1）显色反应的选择性要好。（2）显色反应的灵敏度要高。（3）显色剂与有色化合物之间的颜色差别要大。（4）反应生成的有色化合物组成要恒定。（5）有色化合物的化学性质要稳定。
9.电子跃迁类型有哪些？哪些跃迁在紫外-可见光谱上可以反映出来？
答：紫外吸收光谱是由化合物分子中三种不同类型的价电子，在各种不同能级上跃迁产生的。这三种不同类型的价电子是：形成单键的σ电子、形成双键的л电子和氧或氮、硫、卤素等含未成键的n电子。当分子吸收一定能量的光辐射时，分子内σ电子π电子或 n 电子将由较低能级跃迁到较高能级，即由成键轨道或 n 非键轨道跃迁到相应的反键轨道中。三种价电子可能产生σ→σ*，σ→π*，π→π*，π→σ*，n→σ*，n→π*等六种形式电子跃迁，其中较为常见是σ→σ*跃迁，n→σ*跃迁，π→π*跃迁和 n→π*跃迁等四种类型。
σ→σ*跃迁：这类跃迁的吸收带出现在200nm 以下的远紫外区。如甲烷的λmax=125nm，它的吸收光谱曲线必需在真空中测定。
n→σ*跃迁：含有氧、氮、硫、卤素等杂原子的饱和烃衍生物都可发生 n→σ*跃迁。大多数 n→σ*跃迁的吸收带一般仍然低于 200nm，通常仅能见到未端吸收。例如饱和脂肪族醇或醚在180～185nm，饱和脂肪胺在 190～200nm；饱和脂肪族氯化物在 170～175nm；饱和脂肪族溴化物在200～210nm。当分子中含有硫、碘等电离能较低的原子时，吸收波长高于200nm（如 CH
I的n→σ*吸收峰在 258nm）。
3
π→π*跃迁：分子中含有双键、叁键的化合物和芳环及共轭烯烃可发生此类跃迁。孤立双键的最大吸收波长小于 200nm（例如乙烯的λmax=180nm）。随着共轭双键数增加，吸收峰向长波方向移动。π→π*跃迁的吸收峰多为强吸收，其ε值很大，一般情况下εmax ≥104L·mol-1·cm-1。
n→π*跃迁：分子中含有孤对电子的原子和π键同时存在并共轭时（如含＞C=O，＞C=S，- N=O，- N=N-），会发生n→π*。这类跃迁的吸收波长大于200nm，但吸收强度弱，ε一般低于100L·m ol-1·cm-1。
由于一般紫外-可见分光光度计只能提供190～850nm范围的单色光，因此，我们只能测量 n→σ*跃迁，n→π*跃迁和部分π→π*跃迁的吸收，而对只能产生 200nm 以下吸收的σ→σ*跃迁则无法测量。
10.何谓助色团及生色团？
答：生色团是指在 200～1000nm 波长范围内产生特征吸收带的具有一个或多个不饱和键和未共用电子对的基团。如＞C=C=，＞C=O、-N=N-、-C≡N、-C≡C-、—COOH、-N=O等。如果两个生色团相邻，形成共轭基，则原来各自的吸收带将消失，并在较长的波长处产生强度比原吸收带强的新吸收带。
所谓助色团是一些含有未共用电子对的氧原子、氮原子或卤素原子的基团。如 -OH，- OR，-NH2，-NHR，-SH，-Cl，-Br，-I 等。助色团不会使物质具有颜色，但引进这些基团能增加生色团的生色能力，使其吸收波长向长波方向移动，并增加了吸收强度。
五、计算题
1.某金属离子X 与R 试剂形成一有色配合物，若溶液中X 的浓度为 1.0×10-4mol/L 。用1cm 比色皿，在 525nm 处测得吸光度为0.400，计算此配合物在525nm 处的摩尔吸光系数。
解：由郎伯-比尔定律得
)..(10410
0.11400.01134---?=??==cm mol L bc A ε （答） 2．称取维生素C 0.05g 溶于100ml 的0.005mol/L 硫酸溶液中，再准确量取此溶液2.00ml 稀释至100ml ，取此溶液于1cm 吸收池中，在λmax 为245nm 处测得A 值为0.551，求试样中维生素C 的质量分数。（a=56 L ·g -1·cm -1）
解：设待测液中Vc 的浓度为c,由郎伯-比尔定律得
)/(108.91
56551.03L g b A c -?=?==ε 则样品中维生素C 的浓度为)/(49.02
10010
8.93L g =??- m(Vc)=0.49×100/1000=0.049(g) 故 %（Vc ）=0.049/0.05×100=98(答)
3．有一标准Fe 3+溶液，浓度为6μg.mL -1
，其吸光度为0.304，而试样溶液在同一条件下测得吸光度为0.510，求试样溶液中Fe 3+的含量（mg/L ）。
解：由郎伯-比尔定律得
As=ab ρs (1)
Ax=ab ρx (2)
(1)/(2)并作数学变形得， 答）)(/(06.10)/(06.10304
.06510.0L mg mL g As Ax s x ==?==μρρ 4、在456nm 处，用1cm 比色皿测定显色的锌配合物标准溶液得到如表3-11所示数据：
（1）绘制工作曲线；
解：（1）设未知液中锌的浓度为ρ，依表中数据，用excel 绘制工作曲线，得回归方程A=0.0515ρ+0.001
（2）已知未知液的吸光度A=0.260，由回归公式得
)/(03.50515
.0001.0260.00515.0001.0mL g A μρ=-=-=（答） 5、用磺基水杨酸法测定微量铁。称取0.2160g 的铁铵矾溶于水稀释至500mL,得铁标准
溶液。按下表所列数据取不同体积标准溶液，显色后稀释至相同体积，在相同条件下分别测定各溶液的吸光度如表3-12所示：
表3-12 铁标准溶液吸光度测定数值表
显色后测其吸光度为0.500。求铁含量（mg/mL 表示）。铁铵矾的相对分子量为482.178。
解：铁标液的浓度为)/(05004.0)/(05004.0178
.48285.55216.0mL mg L g ==? 依表中数据，用excel 绘制A-V 工作曲线，得回归方程A=0.0786V+0.0043
解得V=6.3mL 。故待测试液中铁的浓度为
)/(88.700
.500.200.25005004.03.6mL mg =?
?（答）