第六章吸光光度法1.ppt

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1、第第6 6章章 吸光光度法吸光光度法(Spectrophotometry)6.1 概述概述6.2 光度分析法的设计光度分析法的设计 6.3 光度分析法的误差光度分析法的误差6.4 其他吸光光度法及光度分析法的应用其他吸光光度法及光度分析法的应用6.1 6.1 概述概述1 吸光光度法的特点吸光光度法的特点2 光吸收的基本定律光吸收的基本定律3 比色法和吸光光度法及其仪器比色法和吸光光度法及其仪器6.1.1 吸光光度法的特点吸光光度法的特点 吸光光度法吸光光度法:基于被测物质的分子基于被测物质的分子 对光对光 的选择吸的选择吸 收而建立的分析方法。收而建立的分析方法。1.光的分类光的分类光是一种电

2、磁波光是一种电磁波光一般按波长不同分类光一般按波长不同分类 P214表表6-1h普朗克常数普朗克常数6.6261034Js 频率频率Hz c 真空中的光速真空中的光速 2.998108ms1 光的波长光的波长 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电磁波谱范围表电磁波谱范围表 能量能量 降低降低 2.吸收光谱产生原理吸收光谱产生原理 如由价电子能级跃迁如由价电子能级跃迁 能量差在能量差在120(eV)而产生吸收光谱而产生吸收光谱，是紫外及是紫外及可见分光光度法可

3、见分光光度法-本章研究内容本章研究内容吸收光谱分为：原子吸收光谱和分子吸收光谱。吸收光谱分为：原子吸收光谱和分子吸收光谱。原子吸收光谱原子吸收光谱:由原子外层电子选择性地吸收某些波由原子外层电子选择性地吸收某些波 长的电长的电磁波而引起的磁波而引起的.为为原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法.分子吸收光谱分子吸收光谱:由分子振动能级由分子振动能级(能量差约能量差约0.05l eV)和转动能级和转动能级(能量差能量差小于小于0.05 eV)的跃迁而产生的吸收光谱，的跃迁而产生的吸收光谱，为红外吸收光谱为红外吸收光谱。用于分子结构的研究用于分子结构的研究.A,B电子能级V 1,2,3,4振动能级j

4、0,2,4,6 转动能级3.有色溶液对光的选择性吸收有色溶液对光的选择性吸收单色光、复合光、互补光单色光、复合光、互补光单色光单色光:复合光复合光:互补光互补光:若两种不同颜色若两种不同颜色的单色光按一定的强的单色光按一定的强度比例混合得到白光，度比例混合得到白光，这两种单色光为互补这两种单色光为互补光光.蓝蓝黄黄紫紫绿绿绿蓝绿蓝橙橙红红蓝绿蓝绿P216 表62 有色溶液对光的吸收有色溶液对光的吸收复合光复合光完全透过完全透过吸收黄色光吸收黄色光溶液的颜色与其吸收掉光的颜色为互补色溶液的颜色与其吸收掉光的颜色为互补色.思考思考:硫酸铜溶液对黄光附近的其他光是否有吸收？硫酸铜溶液对黄光附近的其他

5、光是否有吸收？物质的物质的电子结构电子结构不同，价电子跃迁不同，价电子跃迁所需能量所需能量不同不同,所吸收光所吸收光的波长也不同，从而构成了物质对光的选择吸收的波长也不同，从而构成了物质对光的选择吸收。有色溶液呈现不同颜色的原因有色溶液呈现不同颜色的原因:吸收曲线吸收曲线 测量某物质对不同波长单色光的吸收程度，以波长测量某物质对不同波长单色光的吸收程度，以波长（）为横坐标，吸光度（为横坐标，吸光度（A）为纵坐标，绘制吸光度随波为纵坐标，绘制吸光度随波长的变化曲线长的变化曲线,即为吸收光谱。即为吸收光谱。1.最大吸收波长最大吸收波长max：光吸收程光吸收程 度最大处的波长度最大处的波长.2.同一

6、物质浓度增加时，吸收曲线同一物质浓度增加时，吸收曲线形状相同形状相同,max不变，吸光度增大不变，吸光度增大.研究吸收曲线的意义研究吸收曲线的意义定性分析基础定性分析基础定量分析基础定量分析基础物质对光的选择物质对光的选择 吸收吸收ABA 在一定的实验条件下，在一定的实验条件下，物质对光的吸收程度与物物质对光的吸收程度与物质的浓度成正比质的浓度成正比。A C增增大大6.1.2 光吸收的基本定律光吸收的基本定律透光率：透光率：T 取值为取值为 0.0%100.0%全部吸收全部吸收:T=0.0%全部透射全部透射:T=100.0%入射光入射光 I0透射光透射光 Itb有色溶液浓度为有色溶液浓度为C

7、mol/L吸光度吸光度:1.Lambert-Beer定律定律I0Ia +It吸收吸收Ia吸光系数吸光系数K-比例常数比例常数b:吸光物质的厚度吸光物质的厚度,光程光程,cm.C:吸光物质的浓度吸光物质的浓度,g/L,mol/L等等.入射光波长入射光波长物质的性质物质的性质温度等温度等.影响影响K的因素的因素:c：mol/L 摩尔吸光系数摩尔吸光系数 L mol 1 cm-1c：g/L 吸光系数吸光系数 K L g 1 cm-1对吸光物质来说对吸光物质来说为一重要参数为一重要参数物质的吸光能力物质的吸光能力方法方法灵敏度灵敏度2.摩尔吸光系数和桑德尔灵敏度摩尔吸光系数和桑德尔灵敏度摩尔吸光系数摩

8、尔吸光系数物理意义：表示物质的浓度为物理意义：表示物质的浓度为molL1，液层厚度为，液层厚度为cm时溶时溶液的吸光度。液的吸光度。的获得的获得:试验测定试验测定,计算得到计算得到 105低灵敏度低灵敏度中等灵敏度中等灵敏度高灵敏度高灵敏度影响影响 的因素：的因素：吸光物质的本性吸光物质的本性测定波长测定波长max处，处，最大，灵敏度最高最大，灵敏度最高反映了吸光光度法测定该吸光物质灵敏度反映了吸光光度法测定该吸光物质灵敏度桑德尔桑德尔(Sandell)灵敏度灵敏度s 当仪器的检测极限当仪器的检测极限 A=0.001时，单位截面积光程内所时，单位截面积光程内所能检测出来的吸光物质的最低含量，单

9、位为能检测出来的吸光物质的最低含量，单位为gcm-2.S越小越小,测定的灵敏度越高测定的灵敏度越高.S与与的关系：的关系：注意注意:不必在单位转换，最终单位就是不必在单位转换，最终单位就是ugcm2公式推导见第三版。公式推导见第三版。例题例题 一单色光通过一单色光通过1cm厚的有色溶液是强度减弱厚的有色溶液是强度减弱20%,如通过如通过5cm的相同溶液的相同溶液,其强度减弱了百其强度减弱了百分之几？分之几？A1=Kb1C A2=Kb2C A1=lgT1 A2=lgT2T180T232.8减弱了67.26.1.3 比色法和吸光光度法及其仪器比色法和吸光光度法及其仪器1.目视比色法目视比色法标准系

10、列标准系列未知样品未知样品 特点特点:利用自然光利用自然光比较的是透过光的强度比较的是透过光的强度准确度低（半定量）准确度低（半定量）不可分辨多组分不可分辨多组分方法简便，灵敏度高方法简便，灵敏度高定义：定义：用眼睛观察，比用眼睛观察，比较溶液颜色深度以确定较溶液颜色深度以确定物质含量的方法称为目物质含量的方法称为目视比色法。视比色法。2.吸光光度法吸光光度法定量方法定量方法:标准曲线法标准曲线法AxCxAC0比较的是吸收掉的光的强度比较的是吸收掉的光的强度.特点特点:准确准确.可测多组分可测多组分-依据吸光度具有加和性依据吸光度具有加和性.借助光度计测量系列标准溶液的吸光度，借助光度计测量系

11、列标准溶液的吸光度，绘制绘制标准曲线标准曲线，根据被测试液的吸光度，根据被测试液的吸光度，从标准曲线上求得被测物质的浓度。从标准曲线上求得被测物质的浓度。配制系列待测物标准溶液配制系列待测物标准溶液:C1、C2Cn相同条件下测吸光度相同条件下测吸光度:A1、A2An 标准曲线的制作标准曲线的制作:4.目视比色法和吸光光度法的特点目视比色法和吸光光度法的特点(P217)A 灵敏度高。常用于测定试样中质量分数为灵敏度高。常用于测定试样中质量分数为 1%10-5的微量组分，甚至可测定低至质量分数为的微量组分，甚至可测定低至质量分数为10-610-8的痕量组分。的痕量组分。B 准确度较高。目视比色法的

12、相对误差为准确度较高。目视比色法的相对误差为 5%10%，吸光光度法为吸光光度法为2%5%。C 应用广泛。应用广泛。D 仪器简单、操作简便、快速。仪器简单、操作简便、快速。单波长单光束分光光度计示意图单波长单光束分光光度计示意图光源光源单色器单色器样品池样品池检测器检测器显示器显示器0.575 可见光光度法测定的溶液应有颜色可见光光度法测定的溶液应有颜色,否则要显色否则要显色.常用紫外常用紫外-可见可见 分光光度计分光光度计分光光度计的主要部件分光光度计的主要部件光源光源：发出所需波长范围内的连续光谱，有足够：发出所需波长范围内的连续光谱，有足够 的光强度的光强度,稳定。稳定。可见光区：可见光

13、区：钨灯，碘钨灯钨灯，碘钨灯(320(3202500nm)2500nm)紫外区：紫外区：氢灯，氘灯氢灯，氘灯(180(180375nm)375nm)单色器单色器：将光源发出的连续光谱分解为单色光的：将光源发出的连续光谱分解为单色光的 装置。装置。棱镜棱镜:玻璃玻璃3503503200nm,3200nm,石英石英1851854000nm4000nm 光栅光栅:波长范围宽波长范围宽,色散均匀色散均匀,分辨性能好分辨性能好,使用方便使用方便棱镜：棱镜：依据不同波长光通过棱镜时折射率不同依据不同波长光通过棱镜时折射率不同单色器入射狭缝准直透镜棱镜聚焦透镜出射狭缝白光红紫12800 600 500400

14、光栅：光栅：在镀铝的玻璃表面刻有数量很大的在镀铝的玻璃表面刻有数量很大的等宽度等宽度等间距等间距条痕条痕(600、1200、2400条条/mm)。M1M2出射狭缝光屏透镜平面透射光栅光栅衍射示意图原理：利用光通过光栅时发生衍射和干涉现象而分光.吸收池吸收池：(比色皿比色皿)用于盛待测及参比溶液。用于盛待测及参比溶液。可见光区：光学玻璃池可见光区：光学玻璃池 紫外区：石英池紫外区：石英池检测器检测器：利用光电效应，将光能转换成：利用光电效应，将光能转换成 电流讯号。电流讯号。光电池，光电管，光电倍增管光电池，光电管，光电倍增管指示器指示器：低档仪器：刻度显示（低档仪器：刻度显示（p307p307

15、，图，图8.128.12)中高档仪器：数字显示，自动扫描记录中高档仪器：数字显示，自动扫描记录检测器检测器SeAu，Ag半导体h硒光电池Ag、Au阴极（用阴极（用Ag、Au制）接受辐射后产生电子，制）接受辐射后产生电子，由于硒是半由于硒是半导体，不允许电子通过，故电子只能从外电路流向阳极。导体，不允许电子通过，故电子只能从外电路流向阳极。外电路电流大小与光的强度成正比。特点是结构简单价格外电路电流大小与光的强度成正比。特点是结构简单价格便宜，但容易出现疲劳现象。便宜，但容易出现疲劳现象。光电管光电管红敏管 625-1000 nm蓝敏管 200-625 nmNi环（片）碱金属光敏阴极h由一个半圆

16、筒状的金属阴极和一个丝状阳极组成。当光照射由一个半圆筒状的金属阴极和一个丝状阳极组成。当光照射阴极时，阴极发射出电子并在外加电压下加速，收集到阳极阴极时，阴极发射出电子并在外加电压下加速，收集到阳极而产生电流。而产生电流。光电倍增管光电倍增管是由光电管改进而成，管中有若干个打拿极。当辐射光照射是由光电管改进而成，管中有若干个打拿极。当辐射光照射阴极时，释放出的电子在外加电压作用下轰击第一个打拿极。阴极时，释放出的电子在外加电压作用下轰击第一个打拿极。每个电子是打拿极释放出几个电子，然后这些电子又轰击第每个电子是打拿极释放出几个电子，然后这些电子又轰击第二个打拿极，如此重复直到最后一个打拿极释放的电子被收二个打拿极，如此重复直到最后一个打拿极释放的电子被收集到阳极上。因此使光激发的电流得到放大。一个光子约产集到阳极上。因此使光激发的电流得到放大。一个光子约产生生106107个电子。波长适用范围个电子。波长适用范围160700nm。278.2.2 分光光度计的类型