分析化学紫外可见光分光光法.pptx

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1、1化学分析法总结酸碱滴定法配位滴定法氧化-还原滴定法沉淀滴定法重量分析法第1页/共120页2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化学分析常量组分(1%),Er 0.1%0.2%依据化学反应,使用玻璃仪器 仪器分析微量组分(Ev(0.051eV)Er(0.0050.05eV)第16页/共120页17电子能级的跃迁电子能级的跃迁 当用可见光或紫外光照射分子时，价电子可以跃迁产生吸收光谱，在电子能级变化的同时，不可避免地伴随分子振动和转动的能级变化。因此他包含了大量谱线，并由于这些谱线的重叠而成为连续的吸收带。第17页/共120页18分子的激发分子的激发(Excitation)E=E

2、2 -E1=h 分子结构的复杂性使其对不同波长光的吸收程度不同；用不同波长的单色光照射，测吸收光的程度随光波长的变化 吸收曲线与最大吸收波长 max。M +h M*基态 激发态 E1 E E2第18页/共120页19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(Absorption spectra of benzene and toluene in cyclohexane)苯(254nm)甲苯(262nm)A230 250 270 第19页/共120页20第二节第二节 光吸收基本定律光吸收基本定律ItI0bdxI I-dIs1.朗伯定律2.比尔定律 A=k2cA=lg(I0/It)

3、=k1b光程第20页/共120页213。朗伯。朗伯-比尔定律比尔定律A=lg(I0/It)=lg(1/T)=k b c1)T透光率A=k b cA 吸光度b 介质厚度c 浓度K 吸光系数第21页/共120页222）吸光系数）吸光系数a的单位:Lg-1cm-1当c的单位用gL-1表示时，用a表示，Aa b c的单位:Lmol-1cm-1当c的单位用molL-1表示时，用表示.摩尔吸光系数 A b c 当c的单位用g(100mL)-1表示时，用 表示，A b c，叫做比消光系数第22页/共120页233）吸光度）吸光度(A)、透光率、透光率(T)与浓度与浓度(c)的的关系关系ATcA=kbc线性关

4、系第23页/共120页24吸光度与光程的关系吸光度与光程的关系 A=bc 检测器b样品光源0.22吸光度光源检测器0.00吸光度光源检测器0.44吸光度b样品b样品第24页/共120页25吸光度与浓度的关系吸光度与浓度的关系 A=bc 吸光度0.00光源检测器 吸光度0.22光源检测器b 吸光度0.44光源检测器b第25页/共120页264 4）摩尔吸光系数）摩尔吸光系数()的讨论的讨论（1）吸收物质在一定波长和溶剂条件下的特征常数，可作为定性鉴定的参数；（2）不随浓度c和光程长度b的改变而改变。在温度和波长等条件一定时，仅与吸收物质本身的性质有关，与待测物浓度无关；（3）同一吸收物质在不同波

5、长下的值是不同的。在最大吸收波长max处的摩尔吸光系数，常以max表示。max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物质可能达到的最大灵敏度。第26页/共120页27（4）max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。105：超高灵敏；=(610）104：高灵敏；104*选择性好，最好只与一种组分显色选择性好，最好只与一种组分显色*显色剂在测定波长处无明显吸收。显色剂在测定波长处无明显吸收。*对比度大对比度大,max60 nm.*反应生成的有色化合物组成恒定，稳定。反应生成的有色化合物组成恒定，稳定。*显色条件易于控制，重现性好。显色条件易于控制，重现性

6、好。2.显色剂显色剂无机显色剂:Fe(SCN)2+，TiOH2O22+有机显色剂:一。显色反应第60页/共120页611)生色团（发色团）生色团（发色团）ONN，NO，OC=S,N （共轭双键）e 能吸收紫外能吸收紫外-可见光的基团可见光的基团 有机化合物：具有不饱和键和未成对电子的基团产生n*跃迁和*跃迁,跃迁E较低第61页/共120页622)助色团助色团本身无紫外吸收，但可以使生色团吸收峰加强同时使吸收峰长移的基团有机物：连有杂原子的饱和基团例：OH，OR，NH，NR2，X注：当出现几个发色团共轭，则几个发色团所产生的吸收带将消失，代之出现新的共轭吸收带，其波长将比单个发色团的吸收波长长，

7、强度也增强第62页/共120页633)红移和蓝红移和蓝移移 由于化合物结构变化（共轭、引入助色团取代基）或采用不同溶剂后，吸吸收峰位置向长波方向的移动，叫收峰位置向长波方向的移动，叫红移;吸收峰位置向短波方向移动，叫吸收峰位置向短波方向移动，叫蓝移.4)增色效应和减色效应 增色效应：吸收强度增强的效应 减色效应：吸收强度减小的效应5)强带和弱带 max105 强带(Strong band)min103 弱带(Weak band)第63页/共120页64有机显色剂有机显色剂CH3CCCH3 HON NOH NNOHCOOHSO3HOO型：NNNOH OHON型：PARNH NHNSNS型：双硫腙

8、NN型：丁二酮肟邻二氮菲磺基水杨酸第64页/共120页65二。二。显色条件的选择显色条件的选择cRcRcR1.显色剂用量(cM、pH一定)Mo(SCN)32+浅红Mo(SCN)5 橙红Mo(SCN)6-浅红Fe(SCN)n3-n第65页/共120页662.显色反应酸度（显色反应酸度（cM、cR一一定）定）pH1pH第80页/共120页81仪器测量误差仪器测量误差第81页/共120页82浓度测量的相对误差与T(或A)的关系1086420204060800.70.40.20.1AT%Er(36.8)0.434实际工作中，应控制T在1070,A在0.150。8之间第82页/共120页83例1 邻二氮

9、菲光度法测铁，(Fe)=1.0 mg/L,b=2cm,A=0.38，计算 和和解：cFe=1.0 mg/L=1.010-3/55.85 =1.810-5 mol/L c=1.0 mg/L=1.010-3 g/1000mL =1.010-4g/100mL第83页/共120页84第五节第五节 光度分析法的应用光度分析法的应用一。单一组分测定1)金属离子:Fe-phen,Ni-丁二酮肟,Co-钴试剂2)磷的测定:DNA中含P9.2%,RNA中含P9.5%,可得核酸量.H3PO4+12(NH4)2MoO4+21HNO3=(NH4)3PO412MoO3+12NH4NO3+12H2O磷钼黄(小)磷钼(V)

10、蓝(大)Sn2+第84页/共120页85多组分的测定多组分的测定 x1,y1,x2,y2由x,y标液 在1,2处分别测得a)在1处测组分x,在2处测组分yb)在1处测组分x;在2处测总吸收,扣除x吸收,可求yc)x,y组分不能直接测定A1=x1bcx+y1bcy(在1处测得A1)A2=x2bcx+y2bcy(在2处测得A2)第85页/共120页86二。二。示差吸光光度法示差吸光光度法 普通分光光度法一般只适于测定微量组分，当待测组分含量较高时，将产生较大的误差。需采用示差法。即提高入射光强度，并采用浓度稍低于待测溶液浓度的标准溶液作参比溶液。设：待测溶液浓度为cx，标准溶液浓度为cs(cs c

11、x)。则：Ax=b cx，As=b cs=x s=b(cx cs）=bc 测得的吸光度相当于普通法中待测溶液与标准溶液的吸光度之差。由标准曲线上查得相应的c值，则待测溶液浓度cx：cx=cs+c 第86页/共120页87示差法标尺扩展原理：示差法标尺扩展原理：普通法：cs的T=10%；cx的T=5%示差法：cs 做参比，调T=100%则：cx的T=50%；标尺扩展10倍第87页/共120页88三。三。双波长分光光度法双波长分光光度法 不需空白溶液作参比；但需要两个单色器获得两束单色光(1和2)；以参比波长1处的吸光度A1作为参比，来消除干扰。在分析浑浊或背景吸收较大的复杂试样时显示出很大的优越

12、性。灵敏度、选择性、测量精密度等方面都比单波长法有所提高。第88页/共120页89双波长分光光度法双波长分光光度法A A2 A1 (2 1)b c 两波长处测得的吸光度差值A与待测组分浓度c成正比。1和2分别表示待测组分在1和2处的摩尔吸光系数。测量波长2和参比波长1的选择与组合第89页/共120页90基本要求：在选定的两个波长1和2处待测组分的吸光度应具有足够大的差值。选定的波长1和2处干扰组分应具有相同吸光度，即：Ay=A y2 A y1=0故：Ax+y=A x=(x2x1)bcx此时：测得的吸光度差A只与待测组分x的浓度呈线性关系，而与干扰组分y无关。若x为干扰组分，则也可用同样的方法测

13、定y组分。第90页/共120页91双波长分光光度法消除干扰双波长分光光度法消除干扰在2，A2=Ax2+Ay2在1，A1=Ax1+Ay1A=A2-A1 =Ax2+Ay2(Ax1+Ay1)=Ax2 Ax1 =AxAy2 Ay1Ax=(x2 x1)bcx消除了y的干扰X被测Y干扰211Ay1AX1Ay2AX2A/nm第91页/共120页92双波长分光光度法消除浑浊背景干扰双波长分光光度法消除浑浊背景干扰 1 2AA 1-A 2=A Ac例 牛奶中微量Fe的测定第92页/共120页93四。四。导数分光光度法导数分光光度法 导数分光光度法在多组分同时测定、浑浊样品分析、消除背景干扰、加强光谱的精细结构以

14、及复杂光谱的辨析等方面，显示了很大的优越性。利用吸光度(或透光度)对波长的导数曲线来进行分析：0 e-bc假定入射光强度0 在整个波长范围内保持恒定：dI 0/d0则：dI/d0 bc e-bc d/d 0 bc d/d 第93页/共120页94导数分光光度法dI/d 0 bc d/d 一阶导数信号与试样浓度呈线性关系；测定灵敏度依赖于摩尔吸光系数对波长的变化率d/d。吸收曲线的拐点处d/d最大，故其灵敏度最高。同理可以导出其二阶和三阶导数光谱 第94页/共120页95导数分光光度法导数分光光度法混合物导数光谱A 图01234第95页/共120页96中药降压片中氢氯噻嗪含量的测定中药降压片中氢

15、氯噻嗪含量的测定1.氢氯噻嗪.2.硫酸双肼肽嗪3.盐酸可乐定4.中药降压片 250 290 330 412312A第96页/共120页97肝中茚满二酮类抗凝血杀鼠剂的固相萃取肝中茚满二酮类抗凝血杀鼠剂的固相萃取方法：肝匀浆用乙腈浸提，浸提液用6的HClO4稀释，然后用GDX100大孔树脂萃取，用二氯甲烷5mL洗脱杀鼠剂，40挥干，剩余物用0.1molL-1NaOH4mL溶解后，紫外导数光谱测定。A0.0cdabDa.空白肝普通光谱b.2.5 mg/L敌鼠溶液的普通光谱c.空白肝二阶导数光谱d.2.5 mg/L敌鼠溶液的二阶导数光谱第97页/共120页98五。五。一元弱酸离解常数的测定一元弱酸离

16、解常数的测定HL HLKaH+L/HL高酸度下，几乎全部以HL存在，可测得AHLHLc(HL)；低酸度下，几乎全部以L存在，可测得AL Lc(HL).代入整理：HLL或配制一系列c相同,pH不同的溶液,测A(设b=1cm).第98页/共120页99MO吸收曲线吸收曲线Aa(HL)Ab(L)123456Ab654321Aa350400450500550600/nmA曲线曲线pHpH1 11.10,1.381.10,1.382 22.652.653 33.063.064 43.483.485 53.983.986 65.53,6.805.53,6.80由每份溶液的一对pH、A，可求得一个Ka,取平

17、均值即可.第99页/共120页100MO离解常数的测定离解常数的测定作图法作图法AHL3.32(pKa)123456ApH=pKapHAL0.60.40.20-0.2-0.4-0.63.04.0pH3.34第100页/共120页101六。六。络合物组成的测定络合物组成的测定(1)摩尔比法:固定cM,改变cR 1:13:1c(R)/c(M)A1.0 2.0 3,0 第101页/共120页102(2)(2)等摩尔连续变化法等摩尔连续变化法:M:R=1:10.50.33cM/ccM/cM:R=1:2第102页/共120页103表观形成常数的测定(设M、R均无吸收)0.5cM/cM:R=1:1A0Ac

18、M+cR=cMmRn型?第103页/共120页104 七。七。光度滴定光度滴定NaOH滴定 对硝基苯酚 pKa=7.15 间硝基苯酚 pKa=8.39 pKa=1.24V1V2VNaOH/mL对硝基苯酚间硝基苯酚酸形均无色.碱形均黄色第104页/共120页105典型的光度滴定曲线典型的光度滴定曲线依据滴定过程中溶液吸光度变化来确定终点的滴定分析方法。Vsp滴定剂与待测物均吸收Vsp滴定剂吸收Vsp被滴物吸收Vsp产物吸收第105页/共120页106例：维生素B12 的水溶液在361nm处的百分吸光系数为207，用1cm比色池测得某维生素B12溶液的吸光度是0.414，求该溶液的浓度解：第106

19、页/共120页107例1：精 密 称 取 B12样 品 25.0mg，用 水 溶 液 配 成 100ml。精 密 吸 取10.00ml，又置100ml容量瓶中，加水至刻度。取此溶液在1cm的吸收池中，于361nm处测定吸光度为0.507，求B12的百分含量？（百分吸光系数为207）解：第107页/共120页108例2：解：第108页/共120页109思考题与习题习题1.朗伯-比耳定律的物理意义是什么？什么叫吸收曲线？什么叫标准曲线？习题2.摩尔吸光系数的物理意义是什么？习题3.为什么目视比色法可采用复合光（日光），而吸光光度法则必须采用单色光？分光光度计是如何获得单色光的？习题4.符合朗伯比尔

20、定律的有色溶液，当其浓度增大后，max、T、A和有无变化？有什么变化？第109页/共120页110习题5,6习题5.同吸收曲线的肩部波长相比，为什么在最大吸收波长处测量能在较宽的浓度范围内使标准曲线呈线性关系？习题6.两种蓝色溶液，已知每种溶液仅含有一种吸光物质，同样条件下用1cm比色皿测得如下的吸光度值。问这两种溶液是否是同一种吸光物质？试解释之。溶液A770 A82010.6220.41720.3910.240第110页/共120页111习题7,8,9,10习题7.什么是适宜的吸光度读数范围？此范围的大小取决于什么因素？测定时如何才能获得合理的吸光度读数？习题8.显色剂的选择原则是什么？显

21、色条件是指的哪些？如何确定适宜的显色条件？习题9.分光光度计由哪些部分组成？各部分有什么作用？习题10.某试液用2cm比色皿测量时，T=100%。若用1cm或3cm比色皿进行测量，T及A各是多少？（答：77.4%、0.111；46.5%、0.333）。第111页/共120页112习题11,12习题12.以MnO4-形式测量合金中的锰。液解0.500g合金试样并将锰全部氧化为MnO4-后，将溶液稀释至500mL，用1cm比色皿在525nm处测得 该 溶 液 的 吸 光 度 A=0.400；而 1.0010-4 molL-1的KMnO4在相同条件下测得的A=0.585。设KMnO4溶液在此范围内服

22、从光的吸收定律。试求合金试样中Mn的质量分数。（答：0.376）习题11.含Cu2+为0.510mgL-1的溶液，用双环己酮草酰二腙显色后，在600nm处用2cm比色皿测得A=0.300。求透光率T、吸光系数a和摩尔吸光系数。（答:79.1%；2.9102 Lg-1cm-1；1.9104Lmol-1cm-1）第112页/共120页113习题13.13.习题13.两种无色物质X和Y经反应生成一种在550nm处=450Lmol-1cm-1的有色配合物XY。该配合物的标准离解常数是6.0010-4。当等体积混合浓度均为0.00100 molL-1的X和Y溶液时，用1cm的比色皿在550nm处测得的A

23、是多少？（答：1.59）第113页/共120页114重点：重点：光吸收定律、吸收曲线、工作曲线及其应用；提高吸光分析法选择性和准确度的主要途径；吸光分析法的原理和实际应用 难点：测量条件的选择，工作曲线的绘制和使用 教学内容：、概述：（吸光光度法的意义和应用；比色分析法和分光光度法的特点）。第114页/共120页115 、吸光光度法的基本原理。光的性质和物质对光的吸收；溶液颜色和光吸收的关系,吸收曲线；朗伯-比耳定律(吸光度A与透光度T的关系,吸光系数、摩尔吸光系数、灵敏度及其意义)。、比色和分光光度法的方法和仪器：（光度分析法的类型-目视比色法、光电比色法、分光光度法的测定方法、仪器原理及构

24、造，主要讲721,722型分光光度计）。重点：重点：第115页/共120页116、显色反应及其影响因素：（吸光光度法对显色反应的要求；影响显色反应的主要因素；多元络合物显色体系简介和重要的显色剂）。、光度法测量误差及测量条件的选择：（偏离朗伯比耳定律的原因；仪器测量误差对分析结果的影响；适宜吸光度范围的控制；入射光波长和参比溶液的选择）。重点：重点：第116页/共120页117 、吸光光度法的应用：（工作曲线法，标准比较法，差示法，光度滴定法,络合物组成的确定,弱酸(碱)电离常数的测定,其它方面的应用简介-双波长分光光度法,微分分光光度法,流动注射光度法）。重点：重点：第117页/共120页1

25、18了解光度法的意义和应用；巩固光的性质，溶液颜色和光吸收的关系，熟记光的互补示意图。掌握光度法的特点、测定方法、仪器使用；朗伯比耳定律及其应用；摩尔吸光系数（）、桑德尔灵敏度（）及其意义；与的关系；光度法对显色反应的要求；显色条件的确定和测量条件的选择；工作曲线法、标准比较法的应用。学会标准曲线的制作方法，并能根据标准曲线计算分析结果。通过自学了解差示光度滴定法、络合物组成的确定，弱酸（碱）电离常数的测定。要求要求 第118页/共120页119实验方案设计参与式讨论试设计用吸光光度法测定防晒霜中UV A含量的实验方案（包括测定原理、标准物质、参比溶液、工作曲线，计算方法）。第119页/共120页120感谢您的观看！第120页/共120页