分析化学光学分析法精选PPT.ppt

分析化学光学分析法分析化学光学分析法1 1第1页，此课件共80页哦6.5 吸光度测量条件的选择吸光度测量条件的选择6.4 显色反应和显色条件的选择显色反应和显色条件的选择6.3 分光光度计分光光度计 6.2 光吸收定律光吸收定律6.1 概述概述6.6 吸光光度光法的应用吸光光度光法的应用2 2第2页，此课件共80页哦化学分析：常量组分化学分析：常量组分(1%),E Er r 0.1%0.2%0.2%依据化学反应依据化学反应依据化学反应依据化学反应,使用玻璃仪器使用玻璃仪器 化学分析与仪器分析方法比较化学分析与仪器分析方法比较仪器分析：微量组分仪器分析：微量组分(1%),Er 1%5%依据物理或物理化学性质依据物理或物理化学性质,需要特殊的仪器需要特殊的仪器例例:含含Fe约约0.05%的样品的样品,称称0.2g,则则m(Fe)0.1mg重量法重量法 m(Fe2O3)0.14mg,称不准称不准容量法容量法 V(K2Cr2O7)0.02mL,测不准测不准光度法光度法 结果结果0.048%0.052%,满足要求满足要求准确度高准确度高灵敏度高灵敏度高3 3第3页，此课件共80页哦6.1 概述概述光学分析法可分为：光谱法与非光谱法两大类 光谱法：物质内部发生量子化的能级跃迁 非光谱法：不涉及物质内部能级的跃迁 4 4第4页，此课件共80页哦按照辐射的本质，分子光谱法和原子光谱法；按照物质与辐射能相互作用的结果，吸收发射散射等类型的光谱。5 5第5页，此课件共80页哦6.1.1 6.1.1 6.1.1 6.1.1 光的基本性质光的基本性质光的基本性质光的基本性质吸光光度法吸光光度法吸光光度法吸光光度法 是基于被测物质的是基于被测物质的是基于被测物质的是基于被测物质的分子分子分子分子 对对对对光光光光 具有选择吸收的特性而建具有选择吸收的特性而建具有选择吸收的特性而建具有选择吸收的特性而建立的分析方法。立的分析方法。立的分析方法。立的分析方法。光的电磁波性质光的电磁波性质光的电磁波性质光的电磁波性质 射射线线x射射线线紫紫外外光光红红外外光光微微波波无无线线电电波波10-2 nm 10 nm 102 nm 104 nm 0.1 cm 10cm 103 cm 105 cm可可 见见 光光根据波长的不同，可分为：根据波长的不同，可分为：紫外光区紫外光区：200nm 380nm 可见光区可见光区：380nm 760nm 红外光区：红外光区：760nm 300m6 6第6页，此课件共80页哦光的波粒二象性光的波粒二象性波动性波动性波动性波动性粒子性粒子性粒子性粒子性 E E光的折射光的折射光的折射光的折射光的衍射光的衍射光的衍射光的衍射光的偏振光的偏振光的偏振光的偏振光的干涉光的干涉光的干涉光的干涉光电效应光电效应光电效应光电效应E E：光子的能量（：光子的能量（：光子的能量（：光子的能量（J,J,焦耳）焦耳）焦耳）焦耳）：光子的频率（：光子的频率（：光子的频率（：光子的频率（HzHz,赫兹）赫兹）赫兹）赫兹）：光子的波长（：光子的波长（：光子的波长（：光子的波长（cmcm）c c：光速：光速：光速：光速（2.99792.9979 10101010 cm.s cm.s-1-1）h h：PlankPlank常数（常数（常数（常数（6.62566.6256 1010-34-34 J.s J.s 焦耳焦耳焦耳焦耳.秒秒秒秒）7 7第7页，此课件共80页哦单色光、复合光、光的互补单色光、复合光、光的互补单色光单色光单色光单色光复合光复合光复合光复合光光的互补光的互补光的互补光的互补单一波长的光单一波长的光单一波长的光单一波长的光由不同波长的光组合而成的光由不同波长的光组合而成的光由不同波长的光组合而成的光由不同波长的光组合而成的光若两种不同颜色的单色光按一定的强度比例混合得到若两种不同颜色的单色光按一定的强度比例混合得到若两种不同颜色的单色光按一定的强度比例混合得到若两种不同颜色的单色光按一定的强度比例混合得到白光，那么就称这两种单色光为互补色光，这种现象白光，那么就称这两种单色光为互补色光，这种现象白光，那么就称这两种单色光为互补色光，这种现象白光，那么就称这两种单色光为互补色光，这种现象称为光的互补。称为光的互补。称为光的互补。称为光的互补。蓝蓝黄黄紫红紫红绿绿紫紫黄绿黄绿绿蓝绿蓝橙橙红红蓝绿蓝绿8 8第8页，此课件共80页哦6.1.2 6.1.2 物质对光的吸收物质对光的吸收物质的颜色与光的关系物质的颜色与光的关系完全吸收完全吸收完全透过完全透过吸收黄色光吸收黄色光光谱示意光谱示意表观现象示意表观现象示意复合光复合光复合光复合光9 9第9页，此课件共80页哦分光光度法及其特点分光光度法及其特点比色法：利用有色溶液颜色的深度测定该溶液的浓度。比色法：利用有色溶液颜色的深度测定该溶液的浓度。目视比色法：用肉眼直接比较样品和标准溶液的颜色深浅。目视比色法：用肉眼直接比较样品和标准溶液的颜色深浅。分分(吸吸)光光度法：用光电比色计或分光光度计测量溶液吸光度。光光度法：用光电比色计或分光光度计测量溶液吸光度。分光光度法的特点：分光光度法的特点：n n灵敏度高。灵敏度高。1010-3-3 1010-6-6 mol/Lmol/L。n n准确度高。相对误差准确度高。相对误差2 25 5。n n仪器设备简单、操作简便。仪器设备简单、操作简便。n n应用范围广。应用范围广。6.2 紫外紫外-可见分光光度法可见分光光度法1010第10页，此课件共80页哦6.2.1 物质对光的选择性吸收物质对光的选择性吸收溶液为什么有颜色，其实质是什么？实验证明，溶溶液为什么有颜色，其实质是什么？实验证明，溶液的颜色是由于均匀分布在溶液中的有色化合物的质液的颜色是由于均匀分布在溶液中的有色化合物的质点选择性的吸收了某种颜色的光所造成的。日常生活点选择性的吸收了某种颜色的光所造成的。日常生活中所见到的白光，如日光等是由红、橙、黄、绿、青、中所见到的白光，如日光等是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等光按适当的强度比例混合而成的，在蓝、紫等光按适当的强度比例混合而成的，在380760nm范围的一种复合光。范围的一种复合光。1111第11页，此课件共80页哦n n 在在在在可可可可见见见见光光光光区区区区，不不不不同同同同波波波波长长长长的的的的光光光光具具具具有有有有不不不不同同同同的的的的颜颜颜颜色色色色。当当当当一一一一束束束束阳阳阳阳光光光光(白白光光)通通通通过过过过棱棱棱棱镜镜镜镜后后后后就就就就色色色色散散散散成成成成红红红红、橙橙橙橙、黄黄黄黄、绿绿绿绿等等颜颜色色的的光光，这这些些光光具具有不同的波长。有不同的波长。n n 所以不同颜色光，其波长不同，物质的颜色正是由于他们对不同所以不同颜色光，其波长不同，物质的颜色正是由于他们对不同所以不同颜色光，其波长不同，物质的颜色正是由于他们对不同所以不同颜色光，其波长不同，物质的颜色正是由于他们对不同波长的光具有选择性吸收而产生的。波长的光具有选择性吸收而产生的。波长的光具有选择性吸收而产生的。波长的光具有选择性吸收而产生的。n n 当一束白光通过某一物质或溶液时，由于物质对光的选择性当一束白光通过某一物质或溶液时，由于物质对光的选择性吸收，某些波长的光被吸收，另一些波长的光则不被吸收而透过吸收，某些波长的光被吸收，另一些波长的光则不被吸收而透过溶液。溶液。(一)物质的颜色与光吸收的关系1212第12页，此课件共80页哦溶液的颜色由透过光的波长所决定n n(1)(1)如果物质把各种波长的光完全都吸收，则呈现黑色；如果物质把各种波长的光完全都吸收，则呈现黑色；如果物质把各种波长的光完全都吸收，则呈现黑色；如果物质把各种波长的光完全都吸收，则呈现黑色；n n(2)如果完全反射，则呈现白色；如果完全反射，则呈现白色；如果完全反射，则呈现白色；如果完全反射，则呈现白色；n n(3)如果透过所有的光，则为无色透明溶液；如果透过所有的光，则为无色透明溶液；n n(4)(4)如果对各种波长的光吸收程度差不多，则呈现灰色；如果对各种波长的光吸收程度差不多，则呈现灰色；n n(5)(5)如如果果物物质质选选择择性性地地吸吸收收某某些些波波长长的的光光，那那么么，这这种种物物质质的的颜颜色色就就由由它所反射或透过光的颜色来决定。它所反射或透过光的颜色来决定。1313第13页，此课件共80页哦例 如：CuSO4溶液吸收黄光吸收黄光透过蓝光透过蓝光透过蓝光透过蓝光白光白光人眼人眼CuSO4实验证明：实验证明：实验证明：实验证明：CuSO4溶液浓度越高，对黄色光的吸收越多，表现为透溶液浓度越高，对黄色光的吸收越多，表现为透溶液浓度越高，对黄色光的吸收越多，表现为透溶液浓度越高，对黄色光的吸收越多，表现为透过的蓝色越强，溶液的蓝色也越深。过的蓝色越强，溶液的蓝色也越深。过的蓝色越强，溶液的蓝色也越深。过的蓝色越强，溶液的蓝色也越深。1414第14页，此课件共80页哦n n1.用用不同波长不同波长(400-720nm)的光，照射某一吸的光，照射某一吸光物质的溶液；光物质的溶液；n n2.测测吸光度吸光度(A)n n3.以以 A作图，得一作图，得一曲线曲线n n直观地表示出物质对光的吸收直观地表示出物质对光的吸收特征特征。（二）吸收曲线1515第15页，此课件共80页哦300400500600700/nm350525 545Cr2O72-MnO4-1.00.80.60.40.2AbsorbanceCr2O72-、MnO4-的吸收光谱的吸收光谱3501616第16页，此课件共80页哦苯和甲苯在环己烷中的吸收光谱苯和甲苯在环己烷中的吸收光谱苯苯(254nm)甲苯甲苯(262nm)A 230 250 270 1717第17页，此课件共80页哦 （1）同一种物质对不同波长光的吸光度不同。）同一种物质对不同波长光的吸光度不同。吸光度最大处对应的波长称为最大吸收波长吸光度最大处对应的波长称为最大吸收波长max。（KMnO4的的 最大最大 =525 nm）（2）不不同同浓浓度度的的同同一一种种物物质质，其其吸吸收收曲曲线线形形状状相相似似max不不变变。而而对对于于不不同同物物质质，它它们们的的吸吸收收曲曲线线形形状状和和max则不同。可作为物质定性分析的依据之一。则不同。可作为物质定性分析的依据之一。吸收曲线的讨论吸收曲线的讨论1818第18页，此课件共80页哦（3）不不同同浓浓度度的的同同一一种种物物质质，在在某某一一定定波波长长下下吸吸光光度度 A 有有差差异异，A 随随浓浓度度的的增增大大而而增增大大。此此特特性性可可作作为为物物质质定定量分析的依据。量分析的依据。（4）在在max处处吸吸光光度度随随浓浓度度变变化化的的幅幅度度最最大大，所所以以测测定定最最灵灵敏敏。吸吸收收曲曲线线是是定定量量分分析析中中选选择择入入射射光光波波长长的重要依据。的重要依据。1919第19页，此课件共80页哦(三)物质对光产生选择性吸收的原因n n当光通过透明物体时，光子是否被物质吸收。当光通过透明物体时，光子是否被物质吸收。n n取决于：取决于：光子所具有的能量光子所具有的能量n n 物质的内部结构物质的内部结构由于不同物质的分子其结构和组成不同，它们所具有的特征能级由于不同物质的分子其结构和组成不同，它们所具有的特征能级由于不同物质的分子其结构和组成不同，它们所具有的特征能级由于不同物质的分子其结构和组成不同，它们所具有的特征能级也不同，故能级差也不同。也不同，故能级差也不同。也不同，故能级差也不同。也不同，故能级差也不同。物质对光的吸收具有选择性。物质对光的吸收具有选择性。2020第20页，此课件共80页哦6.2.2 光的吸收定律光的吸收定律朗伯朗伯-比尔定律比尔定律 一束平行单色光照射溶液时，光的一部分被吸收，一束平行单色光照射溶液时，光的一部分被吸收，一部分透过溶液，一部分被器皿的表面反射。一部分透过溶液，一部分被器皿的表面反射。如图如图Io=Ia+It+Ir 若入射光强度为若入射光强度为Io，吸收光的强度为，吸收光的强度为Ia，透过光强，透过光强度为度为It，反射光的强度为，反射光的强度为Ir，它们的关系是：，它们的关系是：2121第21页，此课件共80页哦分光光度法中：分光光度法中：Io=Ia+It 在吸光光度法中，测定时都是采用同样质量的比色在吸光光度法中，测定时都是采用同样质量的比色皿，反射光的强度基本上是不变的，其影响可以相互抵消。皿，反射光的强度基本上是不变的，其影响可以相互抵消。空白调零空白调零 透过光强度透过光强度It与入射光强度与入射光强度Io之比称为透光度或透光之比称为透光度或透光率。用率。用 T 表示：表示：2222第22页，此课件共80页哦或或从上式可以看出：从上式可以看出：溶液的透光度愈大，溶液的透光度愈大，说明溶液对光的吸收愈小，浓度低；说明溶液对光的吸收愈小，浓度低；相反，透光度愈小，相反，透光度愈小，说明溶液对光的吸收愈大，浓度高。说明溶液对光的吸收愈大，浓度高。2323第23页，此课件共80页哦吸光度吸光度A：若光全部透过溶液，若光全部透过溶液，Io=It ，A=0。若光几乎全被吸收，若光几乎全被吸收，It 0，A =。吸光度吸光度A也可以用来衡量溶液中吸光物质对波长也可以用来衡量溶液中吸光物质对波长为为的单色光的单色光 的吸收程度，值越大，其吸收程度越大；的吸收程度，值越大，其吸收程度越大；反之亦然。反之亦然。2424第24页，此课件共80页哦 实验证明：若保持入射光的波长不变，溶液对光吸实验证明：若保持入射光的波长不变，溶液对光吸收的程度与溶液的浓度、液层厚度有关。收的程度与溶液的浓度、液层厚度有关。溶液对光的吸收定律溶液对光的吸收定律2525第25页，此课件共80页哦数学表达式：数学表达式：A =K1 bK1：比例常数，与：比例常数，与、c、T有关。有关。b：溶液厚度：溶液厚度一、朗伯定律：当一、朗伯定律：当 、c、T 一定时，溶液的吸光度与液层的一定时，溶液的吸光度与液层的厚度成正比。厚度成正比。二、比尔定律二、比尔定律比尔定律比尔定律：当当 、b 和和 T一定时，溶液的吸光度与溶液一定时，溶液的吸光度与溶液的浓度成正比。的浓度成正比。2626第26页，此课件共80页哦数学表达式：数学表达式：A =K2 c三、朗伯三、朗伯比尔定律（同时考虑溶液浓度和液层厚度的比尔定律（同时考虑溶液浓度和液层厚度的影响）一束平行单色光通过溶液，当影响）一束平行单色光通过溶液，当 和和T一定时，一定时，其吸光度与溶液的浓度和液层厚度成正比。其吸光度与溶液的浓度和液层厚度成正比。数学表达式数学表达式：A=K b c适应范围广。适应范围广。2727第27页，此课件共80页哦 当当c用用gL-1表示，表示，b用用cm表示时，表示时，K用用a表示，称为吸光表示，称为吸光系数，其单位为系数，其单位为 L(g.cm)-1，则：，则：四、比例系数四、比例系数K1、吸光系数、吸光系数aA=a b ca是吸光物质在一定的条件下的特性常数，与本性有关，是吸光物质在一定的条件下的特性常数，与本性有关，与吸光物质的浓度和液层厚度无关。与吸光物质的浓度和液层厚度无关。2828第28页，此课件共80页哦 c用用molL-1表示，表示，b用用cm表示时，表示时，K用用表示，称为表示，称为摩尔吸光系数，其单位为摩尔吸光系数，其单位为L(mol.cm)-1。则：。则：2、摩尔吸光系数、摩尔吸光系数A=b c摩尔吸光系数的讨论(1)是是吸收物质在一定波长和溶剂条件下的特征常数，吸收物质在一定波长和溶剂条件下的特征常数，不不随浓度随浓度c和液层厚度和液层厚度b的改变而改变。在温度和波长等条的改变而改变。在温度和波长等条件一定时，件一定时，仅与吸收物质本身的性质有关，与待测物浓仅与吸收物质本身的性质有关，与待测物浓度无关；度无关；2929第29页，此课件共80页哦(2)同一吸光物质在不同波长下的同一吸光物质在不同波长下的值是不同的。在最大吸值是不同的。在最大吸收波长收波长max处的摩尔吸光系数，常以处的摩尔吸光系数，常以max表示。表示。max表明了表明了该吸收物质最大限度的吸光能力，也反映了光度法测定该该吸收物质最大限度的吸光能力，也反映了光度法测定该物质可能达到的最大灵敏度。物质可能达到的最大灵敏度。(3)max越大表明该物质的吸光能力越强，用光度法测越大表明该物质的吸光能力越强，用光度法测定该物质的灵敏度越高。定该物质的灵敏度越高。3030第30页，此课件共80页哦(4)在数值上等于浓度为在数值上等于浓度为1molL-1、液层厚度为、液层厚度为1cm时该时该溶液在某一波长下的吸光度。溶液在某一波长下的吸光度。104反应灵敏度低反应灵敏度低104 5104反应灵敏度中反应灵敏度中5104 105反应灵敏度超高反应灵敏度超高当当 c=1molL-1，b=1cm 时时,A=3131第31页，此课件共80页哦 值值是是有有色色物物质质在在一一定定波波长长下下的的特特征征常常数数，可可用用它它来来衡衡量量显显色色反反应应的的灵灵敏敏度度。值值越越大大，表表示示该该有有色色物物质质对对此此波波长长光的吸收能力愈强，显色反应愈灵敏。光的吸收能力愈强，显色反应愈灵敏。最大最大5104 灵敏的显色反应灵敏的显色反应 在在吸吸收收曲曲线线上上，与与最最大大吸吸收收波波长长相相对对应应的的摩摩尔尔吸吸收收系系数数，以，以最大最大 表示。表示。对于微量组分的测定，一般选对于微量组分的测定，一般选较大的显色反应，以较大的显色反应，以提高测定的灵敏度。提高测定的灵敏度。3232第32页，此课件共80页哦【例例】：有有一一浓浓度度为为1.0 g/ml Fe2+的的溶溶液液，以以邻邻二二氮氮菲菲显显色色后后，在在比比色色皿皿厚厚度度为为 2cm、波波长长510nm处处测测得得吸吸光光度度为为0.380，计计算算（1）透透光光度度T；(2)吸吸光光系系数数a；（3）摩摩尔尔吸光系数吸光系数 。解解（1）T10-A10-0.3800.417（2）（3）3333第33页，此课件共80页哦32+3NNFe+Fe2+3434第34页，此课件共80页哦注意：注意：因为因为 在吸光光度法中，在吸光光度法中，b是一定的，是一定的，A与与c成正比，成正比，但但T不与不与 c成正比。成正比。3535第35页，此课件共80页哦朗伯-比尔定律的适用条件1.1.单色光单色光单色光单色光 应选用应选用应选用应选用 max处或肩峰处测定处或肩峰处测定2.吸光质点形式不变吸光质点形式不变 离解、络合、缔合会破坏线性关系离解、络合、缔合会破坏线性关系离解、络合、缔合会破坏线性关系离解、络合、缔合会破坏线性关系 应控制条件应控制条件(酸度、浓度、介质等酸度、浓度、介质等)3.3.稀溶液稀溶液 浓度增大，分子之间作用增强浓度增大，分子之间作用增强3636第36页，此课件共80页哦五、吸光度的加合性五、吸光度的加合性A总总=Ai=1b1c1+2b2c2+nbncn 总的吸光度等于各个吸光物质的吸光度之和。总的吸光度等于各个吸光物质的吸光度之和。或溶液的吸光度应等于溶液中各组分的吸光度之和。（组或溶液的吸光度应等于溶液中各组分的吸光度之和。（组分间没有干扰）分间没有干扰）A4 A3 A2 A13737第37页，此课件共80页哦溶液中多组分测定溶液中多组分测定3838第38页，此课件共80页哦偏离比耳定律的原因：偏离比耳定律的原因：比尔定律本身的局限性比尔定律本身的局限性。比尔定律假设了吸光分子之间无相互作用，事实上，高浓度时分子间相互作用不可忽略。入射光为非单色光时的偏离入射光为非单色光时的偏离。仪器的分光元件（单色器）很难得到真正的单色光，而是波长范围很窄的复合光带，而比耳定律仅在入射光为单色光时才是正确的。化学因素引起的偏离化学因素引起的偏离。其一是介质不均匀（胶体、乳浊液、悬浮液）而产生折射、散射和反射，使透过光强减弱（A增大）。其二是吸光分子发生化学变化而改变浓度。3939第39页，此课件共80页哦6.3.1 6.3.1 6.3.1 6.3.1 吸光分析的几种方法吸光分析的几种方法吸光分析的几种方法吸光分析的几种方法目视比色法目视比色法目视比色法目视比色法目视比色法目视比色法标准系列标准系列标准系列标准系列未知样品未知样品未知样品未知样品特点特点特点特点利用自然光利用自然光利用自然光利用自然光比较吸收光的互补色光比较吸收光的互补色光比较吸收光的互补色光比较吸收光的互补色光准确度低（半定量）准确度低（半定量）准确度低（半定量）准确度低（半定量）不可分辨多组分不可分辨多组分不可分辨多组分不可分辨多组分方法简便，灵敏度高方法简便，灵敏度高方法简便，灵敏度高方法简便，灵敏度高4040第40页，此课件共80页哦光电比色法光电比色法分光光度法（紫外分光光度法（紫外-可见分光光度法）可见分光光度法）UV-VISUltraviolet Visual Spectroscopy0.575光源光源光源光源单色器单色器单色器单色器吸收池吸收池吸收池吸收池检测器检测器检测器检测器显示显示显示显示I0It参比参比参比参比样品样品样品样品未考虑吸收池和溶剂对光子的作用未考虑吸收池和溶剂对光子的作用注意比注意比注意比注意比较较较较4141第41页，此课件共80页哦6.3.2 6.3.2 6.3.2 6.3.2 吸光分析法的仪器简介吸光分析法的仪器简介吸光分析法的仪器简介吸光分析法的仪器简介紫外紫外紫外紫外-可见分光光度计组件可见分光光度计组件可见分光光度计组件可见分光光度计组件光源光源光源光源单色器单色器单色器单色器样品池样品池样品池样品池检测器检测器检测器检测器信号输出信号输出信号输出信号输出氢灯，氘灯，氢灯，氘灯，氢灯，氘灯，氢灯，氘灯，185 350 nm185 350 nm；卤钨灯，卤钨灯，卤钨灯，卤钨灯，250 2000 250 2000 nm.nm.基本要求：光源强，能量分布均匀，稳定基本要求：光源强，能量分布均匀，稳定基本要求：光源强，能量分布均匀，稳定基本要求：光源强，能量分布均匀，稳定作用：将复合光色散成单色光作用：将复合光色散成单色光作用：将复合光色散成单色光作用：将复合光色散成单色光棱镜棱镜棱镜棱镜光栅光栅光栅光栅 玻璃，玻璃，玻璃，玻璃，350 2500 350 2500 nmnm,石英，石英，石英，石英，185 4500 185 4500 nmnm平面透射光栅，平面透射光栅，平面透射光栅，平面透射光栅，反射光栅反射光栅反射光栅反射光栅玻璃，光学玻璃，石英玻璃，光学玻璃，石英玻璃，光学玻璃，石英玻璃，光学玻璃，石英作用：将光信号转换为电信号，并放大作用：将光信号转换为电信号，并放大作用：将光信号转换为电信号，并放大作用：将光信号转换为电信号，并放大光电管，光电倍增管，光电二极管，光导摄像管光电管，光电倍增管，光电二极管，光导摄像管光电管，光电倍增管，光电二极管，光导摄像管光电管，光电倍增管，光电二极管，光导摄像管（多道分析器）（多道分析器）（多道分析器）（多道分析器）表头、记录仪、屏幕、数字显示表头、记录仪、屏幕、数字显示表头、记录仪、屏幕、数字显示表头、记录仪、屏幕、数字显示4242第42页，此课件共80页哦单波长单光束分光光度计单波长单光束分光光度计单波长单光束分光光度计单波长单光束分光光度计0.575光源光源光源光源单色器单色器单色器单色器吸收池吸收池吸收池吸收池检测器检测器检测器检测器显示显示显示显示4343第43页，此课件共80页哦比值比值光源光源光源光源单色器单色器单色器单色器吸收池吸收池吸收池吸收池检测器检测器检测器检测器显示显示显示显示光束分裂器光束分裂器光束分裂器光束分裂器单波长双光束分光光度计单波长双光束分光光度计单波长双光束分光光度计单波长双光束分光光度计4444第44页，此课件共80页哦4545第45页，此课件共80页哦4646第46页，此课件共80页哦要要要要 点点点点1 1、Plank Plank 条件条件条件条件2、物质的电子结构不同，所能吸收光的波长也不同，这就构成了物质对、物质的电子结构不同，所能吸收光的波长也不同，这就构成了物质对光的选择吸收基础。光的选择吸收基础。3、在一定的实验条件下，物质对光的吸收与物质的浓度成正比。、在一定的实验条件下，物质对光的吸收与物质的浓度成正比。吸光定律吸光定律c：mol/L摩尔吸光系数，摩尔吸光系数，L mol 1 cm-1K c：g/LK a吸光系数，吸光系数，L g 1 cm-10.5754747第47页，此课件共80页哦多通道仪器（Multichannel Instruments）光电二极管阵列光电二极管阵列(通常具有通常具有通常具有通常具有316316个硅二极管个硅二极管个硅二极管个硅二极管)photodiode arrays(PDAs)同时测量同时测量同时测量同时测量200820nm820nm范围内的整个光谱范围内的整个光谱范围内的整个光谱范围内的整个光谱,比单个检测器快比单个检测器快316316倍倍,信噪比增加信噪比增加信噪比增加信噪比增加 316 1/21/2 倍倍.其他类型分光光度计其他类型分光光度计将光度计放入样品中将光度计放入样品中,原位测量原位测量.对环境和过程监对环境和过程监测非常重要测非常重要.纤维光度计纤维光度计4848第48页，此课件共80页哦镀铝反射镜镀铝反射镜纤维光度计示意图纤维光度计示意图4949第49页，此课件共80页哦纤维光度计纤维光度计5050第50页，此课件共80页哦6.4 显色反应和显色条件的选择显色反应和显色条件的选择显色反应和显色剂显色反应和显色剂 在分光光度分析中，利用显色反应把待测组分在分光光度分析中，利用显色反应把待测组分X 转转变为有色化合物，然后再进行测定。变为有色化合物，然后再进行测定。使试样中的被测组分与化学试剂作用生成有色化合物的使试样中的被测组分与化学试剂作用生成有色化合物的反应叫显色反应。反应叫显色反应。mX(待测物待测物)nR(显色剂显色剂)XmRn(有色化合物有色化合物)显色反应主要有配位反应和氧化还原反应，其中绝大显色反应主要有配位反应和氧化还原反应，其中绝大多数是配位反应。多数是配位反应。5151第51页，此课件共80页哦6.4.1 对显色反应的要求对显色反应的要求1、灵敏度高，选择、灵敏度高，选择 较大的显色反应。避免共存组分干扰。较大的显色反应。避免共存组分干扰。2、选择性好，显色剂只与被测组分反应。、选择性好，显色剂只与被测组分反应。3、有色物组成固定，如：、有色物组成固定，如：Fe3+磺基水杨酸磺基水杨酸 三磺基水杨酸铁三磺基水杨酸铁(黄色黄色)（组成固定）（组成固定）Fe3+SCN-FeSCN2+、Fe(SCN)2+（组成不固定）（组成不固定）5252第52页，此课件共80页哦4、有色物稳定性高，其它离子干扰才小。如三磺基水、有色物稳定性高，其它离子干扰才小。如三磺基水杨酸铁的杨酸铁的Kf=1042,F-、H3PO4 对它无干扰。对它无干扰。5、显色过程易于控制，而且有色化合物与显色剂之间的、显色过程易于控制，而且有色化合物与显色剂之间的颜色差别应尽可能大。颜色差别应尽可能大。5353第53页，此课件共80页哦6.4.2 显色反应条件的选择显色反应条件的选择1、显色剂用量、显色剂用量，适当过量。适宜的用量通过实验求得，适当过量。适宜的用量通过实验求得2、溶液酸度、溶液酸度，酸度影响显色剂的平衡浓度酸度影响显色剂的颜色 酸度影响金属离子的存在状态酸度影响某些配位化合物的组成 5454第54页，此课件共80页哦5、溶剂、溶剂，有机溶剂会降低有色物的离解度，从而提高，有机溶剂会降低有色物的离解度，从而提高 显色反应的灵敏度。显色反应的灵敏度。6、共存干扰离子的影响及消除、共存干扰离子的影响及消除(1)控制酸度控制酸度，使干扰离子不显色。，使干扰离子不显色。3、温度、温度，通过实验找出适宜的温度范围。，通过实验找出适宜的温度范围。4、时间、时间，在颜色稳定的时间范围内进行比色测定。，在颜色稳定的时间范围内进行比色测定。5555第55页，此课件共80页哦(3)改变干扰离子价态改变干扰离子价态，测，测Ni2+时，时，Fe2+有干扰，加入有干扰，加入氧化剂，氧化剂，Fe2+Fe3+.(4)分离干扰离子分离干扰离子，用萃取、沉淀、电解、离子交换等方法。，用萃取、沉淀、电解、离子交换等方法。还可选择还可选择适当的参比溶液适当的参比溶液和和入射光的波长入射光的波长等方法来消等方法来消除共存离子的干扰。除共存离子的干扰。(2)加入掩蔽剂加入掩蔽剂，如用，如用SCN-测定测定Co2+时，时，Fe3+有干扰，加入有干扰，加入 F-，Fe3+6F-=FeF63-，Fe3+被掩蔽。被掩蔽。5656第56页，此课件共80页哦6.4.3 分光光度法常用的显色剂分光光度法常用的显色剂（一）、无机显色剂（一）、无机显色剂 钼酸铵法钼酸铵法(测测 P、Si、W)，过氧化氢法过氧化氢法(测测V5、Ti4)（二）有机显色剂（二）有机显色剂（主要使用）（主要使用）1、O，O给电子螯合剂：给电子螯合剂：铬天菁铬天菁S（CAS）、苯基荧光酮（）、苯基荧光酮（PF）2、O，N给电子螯合剂：给电子螯合剂：偶氮胂偶氮胂III等等5757第57页，此课件共80页哦3、N，N给电子基团给电子基团：邻二氮杂菲（测：邻二氮杂菲（测Fe）等）等4、带含硫基团的螯合剂：双硫腙（测、带含硫基团的螯合剂：双硫腙（测Cu、Pb、Zn、Cd、Hg等）等）5858第58页，此课件共80页哦6.5 光度分析测量条件的选择光度分析测量条件的选择测定波长的选择：测定波长的选择：n n一般情况下选择显色配合物的最大吸收波长；一般情况下选择显色配合物的最大吸收波长；n n为避免干扰，有时也选择干扰小的非最大吸收波长。为避免干扰，有时也选择干扰小的非最大吸收波长。比色池的选择：通常使用1cm比色池；根据样品浓度和显色配合物的灵敏度高低，可以选用其他厚度的比色池。5959第59页，此课件共80页哦参比溶液的选择：参比溶液的选择：目的是消除池壁、溶剂、反应试剂等对入射光的反射和吸收所带来的系统误差系统误差；只有被测产物有吸收，其他反应试剂均无吸收时，可用纯溶剂做参比；显色剂或其他试剂有颜色时，用试剂空白做参比；如果干扰物质也生成类似显色产物，也可按下法制备一个参比溶液：在显色之前先将被测物掩蔽起来，只让干扰物质显色，该空白溶液做参比便可消除干扰。6060第60页，此课件共80页哦6.6 光度分析中的测量误差光度分析中的测量误差透光率读数的准确度是仪器精度的主要指标。测定结果的精透光率读数的准确度是仪器精度的主要指标。测定结果的精度常用浓度的相对误差度常用浓度的相对误差dc/c表示。表示。6161第61页，此课件共80页哦若透光率刻度的读数的绝对误差为若透光率刻度的读数的绝对误差为T=1%，用不同的，用不同的T代代入上式，可得相应浓度测量的相对误差入上式，可得相应浓度测量的相对误差c/c，作图，作图.6262第62页，此课件共80页哦1、T在在20%65%(A=0.190.70)范围，相范围，相对误差较小。对误差较小。2、T=36.8%(A=0.434)，相对误差最小。，相对误差最小。由图可见：由图可见：为了减小浓度的相对误差，提高测定的准确度，一为了减小浓度的相对误差，提高测定的准确度，一般应控制溶液吸光度般应控制溶液吸光度A在最适宜读数范围在最适宜读数范围0.190.70。0.20.40.60.81.00246810T0.3686363第63页，此课件共80页哦【例】某一有色溶液在【例】某一有色溶液在2.0cm的吸收皿中，测得透光率的吸收皿中，测得透光率T1，若仪器透光度的绝对误差，若仪器透光度的绝对误差T0.5，计算，计算（1）测定的浓度的相对误差）测定的浓度的相对误差c/c（2）为使测得吸光度在最适读数范围内，溶液应稀释）为使测得吸光度在最适读数范围内，溶液应稀释或浓缩多少倍？或浓缩多少倍？（3）若浓度不变，而改变比色皿厚度（）若浓度不变，而改变比色皿厚度（0.5cm,1.0cm，2.0cm,3.0cm）,则应选择那种厚度的吸收皿最合适，则应选择那种厚度的吸收皿最合适，此时此时c/c为多少？为多少？6464第64页，此课件共80页哦解解 （1）（2）A=-lgT=-lg1%=2设有色溶液原始浓度为设有色溶液原始浓度为c，当，当b一定时，一定时，AbcK c，要使，要使A0.20.7，则，则即稀释即稀释310倍倍6565第65页，此课件共80页哦 （3）当）当c一定时即一定时即c，AbcK b,要使要使A0.20.7，则，则b=2cmb=0.5cm6666第66页，此课件共80页哦控制吸光度在适宜的范围内控制吸光度在适宜的范围内(A=0.190.70)(1)控制试样的量或溶液的稀释程度来控制溶液浓度。控制试样的量或溶液的稀释程度来控制溶液浓度。(2)选择不同厚度的比色皿。选择不同厚度的比色皿。6767第67页，此课件共80页哦紫外-可见光光度法定性分析依据对不同物质的溶液，其最大吸收波长不同定量分析依据A=bc（物理意义）适用范围适用范围入射光为单色光、稀溶液入射光为单色光、稀溶液偏离偏离1高浓度（c0.01molL-1）2非单色光3被测物在溶液中发生化学反应4配合物稳定性差导致解离显色反显色反应要求应要求1选择性好2有色螯合物组成恒定、化学性质稳定3有色螯合物与显色剂之间颜色差别大4显色条件易于控制参比液选择参比液选择吸光度仅与待测物质浓度成线形关系入射光波长选择入射光波长选择max第68页，此课件共80页哦1.1.应用范围应用范围应用范围应用范围n n既可直接用于有色物的测定，也可通过显色反应用于无色物的分析；既可直接用于有色物的测定，也可通过显色反应用于无色物的分析；n n既可用于常量分析（既可用于常量分析（1%1%），也可用于微量分析（），也可用于微量分析（0.01-1%0.01-1%）;n n既可用于无机物（阴阳离子）分析，也可用于有机物分析；既可用于无机物（阴阳离子）分析，也可用于有机物分析；n n既可用于定量分析，也可用于定性分析（特征吸收光谱、功能基团特征吸收峰）既可用于定量分析，也可用于定性分析（特征吸收光谱、功能基团特征吸收峰）；n n可用于其他领域的研究（如化学平衡）；可用于其他领域的研究（如化学平衡）；n n目前环境等领域的很多标准分析方法仍然采用光度法。目前环境等领域的很多标准分析方法仍然采用光度法。6.7 吸光光度法的应用6969第69页，此课件共80页哦1.单一组分测定单一组分测定工作曲线（标准曲线）工作曲线（标准曲线）1)金属离子金属离子:Fe-phen,Ni-丁二酮肟丁二酮肟,Co-钴试剂钴试剂2)磷的测定磷的测定:DNA中含中含P9.2%,RNA中含中含P9.5%,可得核酸量可得核酸量.H3PO4+12(NH4)2MoO4+21HNO3=(NH4)3PO412MoO3+12NH4NO3+12H2O磷钼黄磷钼黄(小小)磷钼磷钼(V)蓝蓝(大大)Sn2+7070第70页，此课件共80页哦3)蛋白质测定蛋白质测定溴甲酚绿、考马司亮蓝等溴甲酚绿、考马司亮蓝等4)氨基酸测定氨基酸测定茚三酮茚三酮(紫色化合物紫色化合物)5)水质检测水质检测:NH4+、NO2-、Mn2+、Fe2+、SO42-、Hg2+-6)药物含量测定药物含量测定比吸光系数定量；荷移光谱比吸光系数定量；荷移光谱法测定法测定.7)紫外吸收紫外吸收(UV):NO2-、NO3-、SO42-、SO32-、CO32-、SCN-、酪氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、蛋白质等。蛋白质等。7171第71页，此课件共80页哦2.多组分的测定 x 1,y 1,x 2,y 2由由x,y标液标液 在在 1,2处分别测得处分别测得a)在 1处测组分处测组分x,在 2处测组分处测组分yb)在 1处测组分处测组分x;在在 2处测总吸收处测总吸收,扣除扣除x吸收吸收,可求可求yc)x,y组分不能直接测定组分不能直接测定