紫外分光光度法的应用.ppt
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1、关于紫外分光光度法的应用现在学习的是第1页,共39页一、物质对光的选择性吸收一、物质对光的选择性吸收物质的颜色由物质与光的相互作用方式决定。物质的颜色由物质与光的相互作用方式决定。人眼能感觉到的光称可见光,波长范围是:人眼能感觉到的光称可见光,波长范围是:400760nm。让白光通过棱镜,能色散出红、橙、黄、绿、蓝、紫等各色光。让白光通过棱镜,能色散出红、橙、黄、绿、蓝、紫等各色光。单色光:单色光:单一波长的光单一波长的光 复合光:复合光:由不同波长的光组合而成的光,如白光。由不同波长的光组合而成的光,如白光。光的互补:光的互补:若两种不同颜色的单色光按一定比例混合得到若两种不同颜色的单色光按
2、一定比例混合得到白光白光,称这两种单色光为称这两种单色光为互补色光互补色光,这种现象称为,这种现象称为光的互补光的互补。现在学习的是第2页,共39页物质的颜色:是由于物质对不同波长的光具有选择性吸收而产生。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。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。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。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。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。即物质的颜色是它所吸收光的互补色。即物质的颜色是它所吸收光的互补色。即
3、物质的颜色是它所吸收光的互补色。无色溶液:透过所有颜色的光无色溶液:透过所有颜色的光有色溶液:透过光的颜色有色溶液:透过光的颜色黑色:黑色:吸收所有颜色的光吸收所有颜色的光白色:白色:反射所有颜色的光反射所有颜色的光物质的本色物质的本色现在学习的是第3页,共39页完全吸收完全吸收完全透过完全透过吸收黄光吸收黄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蓝光蓝光无色无色黑色黑色物质的颜色与光的关系物质的颜色与光的关系现在学习的是第4页,共39页 基于物质吸收基于物质吸收紫外或可见光紫外或可见光引起分子中价电子跃迁、产生分子引起分子中价电子跃迁、产生分子吸吸收光谱收光谱与物质组分之间的关
4、系建立起来的分析方法,称为与物质组分之间的关系建立起来的分析方法,称为紫外可紫外可见分光光度法(见分光光度法(UV-visUV-vis)。二、紫外二、紫外-可见分光光度法可见分光光度法(1)灵敏度高,可测到灵敏度高,可测到10-7g/ml。(2)准确度好,相对误差为)准确度好,相对误差为1%-5%,满足微量组分测定要求。,满足微量组分测定要求。(3)选择性好,多种组分共存,无需分离直接测定某物质。)选择性好,多种组分共存,无需分离直接测定某物质。(4)操作简便、快速、选择性好、仪器设备简单、便宜。)操作简便、快速、选择性好、仪器设备简单、便宜。(5)应用广泛,无机、有机物均可测定。)应用广泛,
5、无机、有机物均可测定。现在学习的是第5页,共39页紫外紫外-可见分光光度法的基本原理可见分光光度法的基本原理一、透光率(透光度)和吸收度一、透光率(透光度)和吸收度透光率透光率T T定义:定义:T 取值为取值为0.0%100.0%T=0.0%:光全吸收光全吸收T=100.0%:光全透过:光全透过吸光度(吸收度)吸光度(吸收度)A AT=ItI0100%显然,显然,TT,溶液吸收度,溶液吸收度;T T,溶液吸收度,溶液吸收度。即透光率即透光率T T反映溶液对光吸收程度,通常用反映溶液对光吸收程度,通常用1/T1/T反映吸光度反映吸光度。定义:定义:A=lg1T=-lgT=lgI0ItA=-lgT
6、,T=10-AtI0=It+Ia+Ir吸收光吸收光反射光反射光透过光透过光 Ia TT与与A A关系:关系:IrA1/TA1/T,T=0T=0,A=A=,T=100%T=100%,A=0A=0现在学习的是第6页,共39页二、光的吸收定律二、光的吸收定律朗伯朗伯(Lambert)和比尔和比尔(Beer)分别于分别于1760年和年和1852年研究年研究吸光度与溶液厚吸光度与溶液厚度和其浓度度和其浓度的的定量关系定量关系:朗伯定律:朗伯定律:A=k1 L比尔定律:比尔定律:A=k1 CA=k C L 一束平行一束平行单色光单色光通过一通过一均匀、非散射均匀、非散射的吸光物质溶液时,在入射光的的吸光物
7、质溶液时,在入射光的波长、强度以及溶液温度等保持不变时波长、强度以及溶液温度等保持不变时,该溶液的,该溶液的吸光度吸光度A A与其浓度与其浓度C C及及液层液层厚度厚度L L的乘积的乘积成正比成正比。入射光为单色光,适用于可见、红外、紫外光。入射光为单色光,适用于可见、红外、紫外光。均匀、无散射溶液、固体、气体。均匀、无散射溶液、固体、气体。吸光度吸光度A A具有加和性。具有加和性。A Aa+b+ca+b+c=A=Aa a+A+Ab b+A+Ac c 注意注意!适用范适用范围围朗伯朗伯-比尔定律比尔定律:L2L时,时,A、T?2AA=-lgT,T=10-A=10-kcL吸光吸光系数系数浓度浓度
8、液层液层厚度厚度T2现在学习的是第7页,共39页三、吸光系数三、吸光系数1、摩尔吸光系数、摩尔吸光系数 或或Em:在一定在一定下,下,c=1mol/Lc=1mol/L,L=1cmL=1cm时的吸光度。时的吸光度。单位:单位:L/(mol.cm)(1 1)一定条件下是一个特征常数。)一定条件下是一个特征常数。(2 2)在)在温度和波长温度和波长等条件一定时,等条件一定时,仅与物质仅与物质本身的性质本身的性质有关,与有关,与待测物浓待测物浓度度c c和和液层厚度液层厚度L L无关无关;(3 3)定性和定量分析依据定性和定量分析依据:同一物质在不同波长时:同一物质在不同波长时值不同。值不同。不同物质
9、在同一波长时不同物质在同一波长时值不同。值不同。maxmax表明了该物质在最大吸收波长表明了该物质在最大吸收波长maxmax处的最大吸光能力。处的最大吸光能力。4、吸光系数的意义、吸光系数的意义:2、百分吸光系数、百分吸光系数/比吸光系数比吸光系数 :3、两者关系、两者关系:A=k c Lk=A/c L 一定一定下下,c=1%(W/V),c=1%(W/V),L=1cmL=1cm时的吸光度。时的吸光度。单位:单位:100ml/g.cm 100ml/g.cm 1g/100ml现在学习的是第8页,共39页1定义:以定义:以A为纵坐标,为纵坐标,为横坐标,为横坐标,绘制的绘制的A曲线。曲线。四、吸收光
10、谱四、吸收光谱(吸收曲线)(吸收曲线)2吸收光谱术语:吸收光谱术语:吸收峰吸收峰max ,吸收谷吸收谷min 肩峰肩峰sh ,末端吸收末端吸收 强带:强带:max104,弱带:,弱带:max0.01mol/L)(0.01mol/L)会使会使C C与与A A关系偏离定律:关系偏离定律:粒子相互作用加强,吸光能力改变。粒子相互作用加强,吸光能力改变。溶液对光的折射率显著改变。溶液对光的折射率显著改变。故:朗伯故:朗伯比耳定律只适用于稀溶液比耳定律只适用于稀溶液。溶液中存在着离解、聚合、互变异构、配合物的形成等化学平衡时。使溶液中存在着离解、聚合、互变异构、配合物的形成等化学平衡时。使吸光质点的浓度
11、发生变化,影响吸光度。吸光质点的浓度发生变化,影响吸光度。例:例:铬酸盐或重铬酸盐溶液中存在下列平衡:铬酸盐或重铬酸盐溶液中存在下列平衡:CrO42-2H=Cr2O72-H2O 溶液中溶液中CrO42-、Cr2O72-的颜色不同,吸光性质也不相同。故此时的颜色不同,吸光性质也不相同。故此时溶液溶液pH 对测定有重要影响。对测定有重要影响。(一)化学因素(一)化学因素朗朗比耳定律假定所有的吸光质点之间不发生相互作用;比耳定律假定所有的吸光质点之间不发生相互作用;现在学习的是第13页,共39页(二)光学因素(二)光学因素1非单色光的影响:入射光为单色光是应用该定律的重要前提:非单色光的影响:入射光
12、为单色光是应用该定律的重要前提:2杂散光的影响:仪器本身缺陷;光学元件污染造成。杂散光的影响:仪器本身缺陷;光学元件污染造成。3反射和散色光的影响:散射和反射使反射和散色光的影响:散射和反射使T,A,吸收光谱变形。,吸收光谱变形。通常可用空白对比校正消除。通常可用空白对比校正消除。4非平行光的影响:使光程非平行光的影响:使光程,A,吸收光谱变形。,吸收光谱变形。现在学习的是第14页,共39页0.575紫外紫外-可见分光光度计可见分光光度计依据朗伯依据朗伯-比尔定律,测定待测液吸光度比尔定律,测定待测液吸光度A的仪器。(的仪器。(选择不同波长单色光选择不同波长单色光、浓度浓度)光源光源单色器单色
13、器吸收池吸收池检测器检测器信号处理及显示信号处理及显示分光光度计外观分光光度计外观分光光度原理图分光光度原理图:现在学习的是第15页,共39页一、主要部件一、主要部件1.光源:光源:2.单色器:包括狭缝、准直镜、色散元件单色器:包括狭缝、准直镜、色散元件钨灯或卤钨灯钨灯或卤钨灯氢灯或氘灯氢灯或氘灯可见光源可见光源 3501000nm紫外光源紫外光源 200360nm色散元件色散元件棱镜棱镜光栅光栅对不同波长的光对不同波长的光折射率不同折射率不同衍射和干涉衍射和干涉,不同波长不同波长的投射方向不同的投射方向不同玻璃棱镜玻璃棱镜:适用于可见区适用于可见区石英棱镜石英棱镜:适用于紫外区适用于紫外区高
14、度抛光的玻璃上刻有等高度抛光的玻璃上刻有等宽、等距平行条痕宽、等距平行条痕狭缝:进出光狭缝。狭缝:进出光狭缝。准直镜:复合光准直镜:复合光平行光平行光色散后色散后聚集狭缝聚集狭缝最佳宽度最佳宽度:减小狭缝宽度而溶液吸光度不变。减小狭缝宽度而溶液吸光度不变。3.吸收池:比色皿、比色杯,装样品溶液。有玻璃、石英杯两种吸收池:比色皿、比色杯,装样品溶液。有玻璃、石英杯两种4.检测器:光检测器:光电,光电池电,光电池(硒硒,硅硅),光电管,光电管(红红,紫紫),光电倍增管。,光电倍增管。5.信号处理显示器:放大较弱的电信号,并在检流计上显示出来。信号处理显示器:放大较弱的电信号,并在检流计上显示出来。
15、现在学习的是第16页,共39页比色皿:玻璃比色皿:玻璃VS石英杯石英杯适用的波长范围不一样适用的波长范围不一样 石英的范围更广石英的范围更广,波长最小可以到达波长最小可以到达210nm,可以用在紫外光程可以用在紫外光程,一般测一般测核酸和蛋白都用石英比色皿核酸和蛋白都用石英比色皿,基本上测什么试剂都可以基本上测什么试剂都可以,但价格高但价格高,一般一一般一个都要在几百块人民币个都要在几百块人民币 玻璃的局限性大一些玻璃的局限性大一些,主要用于可见光程主要用于可见光程,相对便宜相对便宜 现在市场上塑料比色现在市场上塑料比色皿也在流行起来皿也在流行起来,但主要还是欧美地区使用的最多但主要还是欧美地
16、区使用的最多,特点是价格便宜特点是价格便宜,不怕不怕摔摔,可以一次性试用可以一次性试用,省时省力省时省力,也更安全也更安全,也分不同材质也分不同材质,但波长范围仍然但波长范围仍然还是比石英比色皿小一些还是比石英比色皿小一些光学玻璃适用透过率:光学玻璃适用透过率:320nm-2500nm 紫外石英适用透过率:紫外石英适用透过率:190nm-2500nm现在学习的是第17页,共39页二、分光光度计类型二、分光光度计类型 单波长单波长分光光度计分光光度计双波长双波长分光光度计分光光度计单光束单光束分光光度计分光光度计双光束双光束分光光度计分光光度计可见光区可见光区:可紫外可紫外-见光区见光区:721
17、型型751,754型型760型型仪器简单,单色仪器简单,单色光误差大光误差大仪器简单,要求仪器简单,要求光强度稳定高光强度稳定高普遍采用的普遍采用的光路光路wfz800-S,日本岛日本岛津津UV-300型型特定情况(背景、共存特定情况(背景、共存组分干扰)下使用组分干扰)下使用各种分光光度计使用各种分光光度计使用化学教学网化学教学网视频视频操作操作现在学习的是第18页,共39页第四节第四节 分析条件的选择分析条件的选择一、一、测量条件的选择测量条件的选择 1.吸光度的范围:吸光度的范围:T 20%65%,A 0.20.7之间之间吸收最大的波长为入射光,干扰最小吸收最大的波长为入射光,干扰最小二
18、、显色反应条件的选择二、显色反应条件的选择 显色反应:显色反应:将试样组分转变成有较强吸收的有色化合物的反应。将试样组分转变成有较强吸收的有色化合物的反应。显色剂:显色剂:与被测组分化合生成有色物质的试剂。与被测组分化合生成有色物质的试剂。1.显色反应的条件:显色反应的条件:(1)定量反应、选择性要好;定量反应、选择性要好;干扰少。干扰少。(2)灵敏度要高,摩尔吸光系数灵敏度要高,摩尔吸光系数大。大。(3)有色化合物的组成要恒定,化学性质要稳定。有色化合物的组成要恒定,化学性质要稳定。(4)有色化合物与显色剂的最大吸收波长之差有色化合物与显色剂的最大吸收波长之差60nm。(5)显色反应的条件要
19、易于控制。显色反应的条件要易于控制。2.测定波长的选择:测定波长的选择:M 十十 R MR(被测物)(显色剂)(有色配合物)(被测物)(显色剂)(有色配合物)现在学习的是第19页,共39页三、参比溶液(空白溶液)的选择三、参比溶液(空白溶液)的选择 用于用于调节调节100%T,若选择不适当,对测量读数的影响较大。主要,若选择不适当,对测量读数的影响较大。主要是是消除溶液中其他组分对光的吸收等带来的影响消除溶液中其他组分对光的吸收等带来的影响。1.溶剂参比液溶剂参比液 当当试液、试剂、显色剂试液、试剂、显色剂均无色时,用溶剂均无色时,用溶剂(通常是通常是蒸馏水蒸馏水)作参比液;作参比液;3.试剂
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