分析化学课件-吸光光度法PPT文档格式.ppt

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相对误差2%-5%（1%-2%）几乎所有的无机离子和许多有机化合物操作简便、快速、仪器价格适中、用途广,2007-03,5,8.1.2光的基本性质1、光的波粒二象性,2007-03,6,2、光谱分区,能量,小,200nm,400nm,780nm,大,波长,光谱区域,紫外光区,可见光区,红外,分析方法,紫外分光光度法,可见分光光度法,50um,红外分光光度法,紫、蓝、青、绿、黄、橙、红,2007-03,7,单色光、复合光、光的互补,单一波长的光,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。

2007-03,8,2007-03,9,1.物质的颜色与光吸收的关系,完全吸收,完全透过,吸收黄色光,光谱示意,表观现象示意,复合光,8.1.3物质对光的选择性吸收,2007-03,10,溶液颜色与吸收光颜色和波段的关系,2007-03,11,2、物质对光选择性吸收的实质一束光通过某物质时该物质的分子、原子或离子与光子发生碰撞，光子的能量转移至分子、原子或离子上，使这些粒子发生能级变化，由基态跃迁至较高能态，这个过程即为吸收。

光是否被物质吸收，取决于光子的能量物质的结构只有当能级差E与光子能量h相当时物质吸收光。

2007-03,12,吸收光谱,光作用于物质时，物质吸收了可见光，而显示出特征的颜色，这一过程与物质的性质及光的性质有关。

物质对光的吸收,物质对光的吸收满足,2007-03,13,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（A）为纵坐标，绘制吸光度随波长的变化可得一曲线，此曲线即为吸收光谱。

用途,进行定性分析,进行定量分析,选择吸收波长,判断干扰情况,吸收曲线:

KMnO4溶液的光吸收曲线,2007-03,14,吸收曲线的讨论：

（1）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max

（2）不同浓度的同一种物质，其吸收曲线形状相似max不变。

而对于不同物质，它们的吸收曲线形状和max则不同。

（3）吸收曲线可以提供物质的结构信息，并作为物质定性分析的依据之一。

2007-03,15,（4）不同浓度的同一种物质，在某一定波长下吸光度A有差异，在max处吸光度A的差异最大。

此特性可作为物质定量分析的依据。

（5）在max处吸光度随浓度变化的幅度最大，所以测定最灵敏。

吸收曲线是定量分析中选择入射光波长的重要依据。

2007-03,16,定性分析与定量分析的基础,定性分析基础,定量分析基础,物质对光的选择吸收,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。

2007-03,17,8.2.1.光吸收定律朗伯-比尔（Lambert-Beer）定律吸光光度法的理论依据，研究光吸收的最基本定律,I0=Ir+It+Ia,I0=It+Ia,T=It/I0,T:

透射比或透光度A=lg（I0/It）lg（1/T）,A:

吸光度,朗伯定律（1760年）：

光吸收与溶液层厚度成正比比尔定律（1852年）：

光吸收与溶液浓度成正比,8.2吸光光度法的基本定律,2007-03,18,当一束平行单色光垂直照射到样品溶液时，溶液的吸光度与溶液的浓度及光程（溶液的厚度）成正比关系朗伯比尔定律光吸收定律数学表达：

Alg（1/T）=Kbc其中，A:

吸光度，T:

透射比，K:

比例常数，b:

溶液厚度，c:

溶液浓度,注意：

平行单色光均相介质无发射、散射或光化学反应,2007-03,19,c:

mol/L,c:

g/L,:

摩尔吸光系数,A=bc,A=Kbc,A=abca:

吸光系数,摩尔吸光系数（Lmol-1cm-1）在数值上等于浓度为1molL-1、液层厚度为1cm时溶液在某一波长下的吸光度。

吸光系数a（Lg-1cm-1）相当于浓度为1gL-1，液层厚度为1cm时该溶液在某一波长下的吸光度。

与a的关系为：

=Ma（M为物质的摩尔质量）,2007-03,20,2.摩尔吸光系数的讨论

（1）吸收物质在一定波长和溶剂条件下的特征常数；

（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）可作为定性鉴定的参数；

（4）同一吸收物质在不同波长下的值是不同的。

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。

2007-03,21,（5）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；

=（6-10）104：

高灵敏；

=（2-6）104：

中等灵敏；

2104：

不灵敏。

（6）在数值上等于浓度为1mol/L、液层厚度为1cm时该溶液在某一波长下的吸光度。

2007-03,22,吸收定律与吸收光谱的关系,吸光定律,吸收光谱,2007-03,23,3.吸光度的加和性,A1=1bc1A2=2bc2A=1bc1+2bc2,根据吸光度的加和性可以进行多组分的测定以及某些化学反应平衡常数的测定,在某一波长，溶液中含有对该波长的光产生吸收的多种物质，那么溶液的总吸光度等于溶液中各个吸光物质的吸光度之和。

2007-03,24,4、标准（工作）曲线标准（工作）曲线绘制方法：

在、b固定的情况下，测定一系列不同浓度的标准溶液的吸光度，作Ac图，在相同条件下测定样品溶液的吸光度，从曲线上可查出被测样品的浓度。

浓度（c）,吸光度,2007-03,25,步骤,配制一组浓度系列的标准溶液（ci）,一组相应的吸光度值（Ai）,制图（ci为横坐标，Ai为纵坐标）,工作曲线,

（1）,

（2）,配制样品,相同条件,Ax,cx,查图得出cx,2007-03,26,8.2.2偏离朗伯比耳定律的原因标准曲线法测定未知溶液的浓度时，发现：

标准曲线常发生弯曲（尤其当溶液浓度较高时），这种现象称为对朗伯比耳定律的偏离。

引起这种偏离的因素（两大类）：

（1）物理性因素，即仪器的非理想引起的；

（2）化学性因素。

2007-03,27,

（一）物理性因素,难以获得真正的纯单色光。

朗伯比耳定律的前提条件之一是入射光为单色光。

分光光度计只能获得近乎单色的狭窄光带。

复合光可导致对朗伯比耳定律的正或负偏离。

非单色光、杂散光、非平行入射光都会引起对朗伯比耳定律的偏离，最主要的是非单色光作为入射光引起的偏离。

2007-03,28,设入射光由1、2二种波长的光组成，溶液中吸光微粒对光的吸收都符合Lambert-BeersLaw。

依光的加和性：

I0=I01+I02，I=I1+I2,2007-03,29,可见：

（1）当1=2时，才有A=bc；

（2）=f（），在1、2处有12，A与C的线性关系不能存在，且1与2差别越大，1与2差别越大，偏离越严重。

（3）在1与2差别较大（即1与2差别较大）时，C（或b）越大，偏离越严重。

（用复合光测A产生负误差，导致曲线向C轴弯曲）,2007-03,30,（4）实验证明：

由于入射光不纯（非单色光）造成偏离情况一般较小，因为在max附近，变化较小，所以此时可获较好的线性关系，这也说明：

在max处测量灵敏度最高；

应选择max为入射波长（线性关系好，误差小）。

2007-03,31,

（二）化学性因素,1.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，使吸光质点的浓度发生变化，影响吸光度。

朗伯-比耳定律假定：

所有的吸光质点之间不发生相互作用，实验证明，这种假定只有在稀溶液时才基本符合。

当溶液浓度c10-2molL-1时，吸光质点间可能发生缔合等相互作用，直接影响了对光的吸收。

朗伯-比耳定律只适用于稀溶液。

2007-03,32,2007-03,33,例，聚合引起的对吸光定律的偏离,单体：

max=660nm,二聚体：

max=610nm,2007-03,34,2.非均匀介质胶体，悬浮、乳浊等对光产生散射，使实测吸光度增加，导致线性关系上弯,2007-03,35,主要部件：

光源、单色器、吸收池、检测器、数据处理装置,光源,单色器,吸收池,检测器,显示,8.3光度计及其基本部件,2007-03,36,光路示意图,2007-03,37,分光光度计内部光的传播途径,2007-03,38,单波长单光束分光光度计,2007-03,39,单波长双光束分光光度计,2007-03,40,722N光度计,2007-03,41,1、光源,基本要求：

在仪器工作的波长范围内，提供连续、有足够发射强度和良好稳定性的复合光，而且发射光的强度随波长的变化应尽可能小。

常用光源：

钨丝灯和卤钨灯，可使用的波长范围在3602500nm。

氢灯，氘灯，185350nm；

2007-03,42,2、单色器,单色器作用：

从光源发出的复合光中分出所需要的单色光。

单色器组成：

由入射狭缝、准光器（透镜或凹面反射镜使入射光成平行光）、色散元件、聚焦元件和出射狭缝等组成。

单色器的核心部分是色散元件（如玻璃棱镜和光栅），起分光的作用。

2007-03,43,棱镜：

依据不同波长光通过棱镜时折射率不同,2007-03,44,光栅：

在镀铝的玻璃表面刻有数量很大的等宽度等间距条痕（600、1200、2400条/mm）。

原理：

利用光通过光栅时发生衍射和干涉现象而分光.,2007-03,45,光栅,2007-03,46,吸收池用于盛放分析试样；

可见光区用玻璃吸收池；

紫外光区用石英吸收池要保持吸收池清洁、透明，避免磨损透光面吸收池要配对。

因为吸收池材料本身吸光特征以及吸收池的光程长度的精度等对分析结果都有影响。

3、吸收池（比色皿）,2007-03,47,光电检测器将光强度转换成电流来测量吸光度要求：

对测定波长范围内的光有快速、灵敏的响应，产生的光电流应与照射于检测器上的光强度成正比。

常用的检测器有光电池、光电管和光电倍增管等。

4、检测系统,2007-03,48,硒光电池,Ag、Au,2007-03,49,光电管,红敏管625-1000nm蓝敏管200-625nm,2007-03,50,光电二极管阵列,电容器再次充电的电量与每个二极管检测到的光子数目成正比，而光子数又与光强成正比。

通过测量整个波长范围内光强的变化就可得到吸收光谱。

电容器充电,电容器放电,光照射,再次充电,测量周期,2007-03,51,光电倍增管,待扫描,160-700nm,1个光电子可产生106107个电子,倍增极,2007-03,52,8.4显色反应及显色条件选择,选择性好；

灵敏度高（104）生成有色化合物的组成恒定、化学性质稳定显色剂在测量波长处无明显的吸收（60nm）,例如：

钢中微量锰的测定，Mn2不能直接进行光度测定，可将其氧化成紫红色的Mn（），在525nm处进行测定。

8.4.1吸光度法显色反应的要求,2007-03,53,8.4.2显色条件的选择,1.显色剂用量,吸光度A与显色剂用量cR的关系会出现如图所示的几种情况。

选择曲线变化平坦处。

2007-03,54,2.溶液酸度,H对苯芴酮及其配合物的颜色影响,影响显色剂的平衡浓度及颜色，改变,影响待测离子的存在状态，防止沉淀影响配合物组成,2007-03,55,测定不同pH值下，显色溶液的吸光度A，以A为纵坐标，pH为横坐标，制图。

2007-03,56,3、显色温度的选择,一般在室温，有时需