第10章吸光光度.ppt

《第10章吸光光度.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第10章吸光光度.ppt（52页珍藏版）》请在优知文库上搜索。

1、第第10章章 吸光光度法吸光光度法吸光光度法：吸光光度法：基于物质对光的选择性吸收的分析方法基于物质对光的选择性吸收的分析方法 (1)比色法比色法 (2)可见分光光度法（可见分光光度法（visible spectrophotometry）(3)紫外分光光度法（紫外分光光度法（ultraviolet spectrophotometry）(4)其他其他特点：(1)具有较高的灵敏度，适用于微量组分的测定。具有较高的灵敏度，适用于微量组分的测定。(2)通常所测试液的浓度下限达通常所测试液的浓度下限达10-510-6 molL-1。(3)吸光光度法测定的相对误差约为吸光光度法测定的相对误差约为2%5%。

2、(4)测定迅速，仪器操作简单，价格便宜，应用广泛测定迅速，仪器操作简单，价格便宜，应用广泛(5)几乎所有的无机物质和许多有机物质的微量成分都能用此法几乎所有的无机物质和许多有机物质的微量成分都能用此法进行测定。进行测定。(6)还常用于化学平衡等的研究。还常用于化学平衡等的研究。10.110.1 物质对光的选择性吸收物质对光的选择性吸收 和光吸收的基本定律和光吸收的基本定律10.1.1 物质对光的选择性吸收物质对光的选择性吸收 1.光的性质光的性质:波粒二相性；波粒二相性；2.物质的颜色物质的颜色:单色光单色光具有同一波长的光具有同一波长的光 复合光复合光由不同波长组成的光由不同波长组成的光 物

3、质的颜色物质的颜色对不同波长的光具有选择性吸收的结果。对不同波长的光具有选择性吸收的结果。互补色光互补色光两种对应颜色两种对应颜色(波长波长)的光按一定比例混合后可的光按一定比例混合后可 得白光。得白光。3.吸收光谱的产生吸收光谱的产生:原子吸收光谱原子吸收光谱原子外层电子选择原子外层电子选择性吸收电磁波而引起性吸收电磁波而引起,为线状谱。为线状谱。分子吸收光谱分子吸收光谱价电子跃迁产生的价电子跃迁产生的分子光谱，为带状谱。分子光谱，为带状谱。电子能级电子能级紫外、可见光谱；包括紫外、可见光谱；包括若干振动能级；若干振动能级；1-20eV，200-750nm 振动能级振动能级红外光谱；包括若干

4、转红外光谱；包括若干转动能级；动能级；0.5-1eV,750nm 转动能级转动能级红外光谱红外光谱,750nm 10.1.2 10.1.2 光的吸收基本定律光的吸收基本定律 朗伯朗伯-比耳（比耳（Larnbert-Beer）定律）定律1.1.朗伯朗伯比耳定律比耳定律 吸光度与液层厚度吸光度与液层厚度 Ab 吸光度与物质浓度吸光度与物质浓度 A c A c bcbKbcKIIAbcKIIdbcKIdIdbcIKdIdbcKdndnIKdIttbIIt00021303.21lgln0 单位截面内吸光质点使单位截面内吸光质点使光强度减弱光强度减弱光质点与浓度的关系光质点与浓度的关系式中式中 A：吸光

5、度；描述溶液对光的吸收程度；：吸光度；描述溶液对光的吸收程度；b：液层厚度：液层厚度(光程长度光程长度)，通常以，通常以cm为单位；为单位；c：溶液的摩尔浓度，单位：溶液的摩尔浓度，单位 molL-；：摩尔吸收系数摩尔吸收系数，单位，单位 Lmol-cm-；常用常用表示。表示。或或:A=lg(I0/It)=a b c c：溶液的浓度，单位：溶液的浓度，单位gL-a：吸收系数吸收系数，单位，单位Lg-cm-a与与的关系为：的关系为：a=/M （M为摩尔质量）为摩尔质量）朗伯朗伯-比耳定律成立的前提：比耳定律成立的前提：(1)适用于所有的电磁辐射和所有的吸光物质（气体、固适用于所有的电磁辐射和所有

6、的吸光物质（气体、固 体、液体、原子、分子和离子）；体、液体、原子、分子和离子）；(2)入射光平行单色且垂直照射；入射光平行单色且垂直照射；(3)吸光物质为均匀非散射体系；吸光物质为均匀非散射体系；(4)吸光点之间无相互作用；吸光点之间无相互作用；(5)辐射与物质之间的作用仅限于光吸收过程，无荧光和辐射与物质之间的作用仅限于光吸收过程，无荧光和 化学现象发生化学现象发生透过度透过度T:描述入射光透过溶液的程度描述入射光透过溶液的程度 T=I/I0吸光度吸光度A与透射比与透射比T 的关系的关系:透射比透射比T T(1)吸光光度法的理论基础和定量测定的依据。吸光光度法的理论基础和定量测定的依据。(

7、2)摩尔吸收系数摩尔吸收系数在数值上等于浓度为在数值上等于浓度为1 mol L-1、液层厚度为液层厚度为1cm时该溶液在某一波长下的吸光度；时该溶液在某一波长下的吸光度；(3)吸光度具有加和性。吸光度具有加和性。（1）吸收物质在一定波长和溶剂条件下的）吸收物质在一定波长和溶剂条件下的特征常数特征常数；（2）不随浓度不随浓度c和光程长度和光程长度b的改变而改变的改变而改变。在温度和波长等条件在温度和波长等条件一定时，一定时，仅与吸收物质本身的性质有关，与待测物浓度无关；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长下的）同一吸收物质在不同波长下的值是不同的。在最大吸收

8、波值是不同的。在最大吸收波长长max处的摩尔吸收系数处的摩尔吸收系数max表明了该表明了该吸收物质最大限度的吸光能吸收物质最大限度的吸光能力力，也反映了光度法测定该物质可能达到的最大灵敏度，也反映了光度法测定该物质可能达到的最大灵敏度。摩尔吸收系数摩尔吸收系数的讨论的讨论（4）可作为）可作为定性鉴定的参数定性鉴定的参数；（5）物质的吸光能力的度量物质的吸光能力的度量 max越大表明该物质的吸光能力越强，用光度法测定该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。物质的灵敏度越高。105：超高灵敏；：超高灵敏；=(610）104：高灵敏；：高灵敏；=104 103：中等灵敏；：中

9、等灵敏；103 ：不灵敏。：不灵敏。（6）在数值上等于浓度为在数值上等于浓度为1 mol L-1、液层厚度为、液层厚度为1cm时该溶液时该溶液在某一波长下的吸光度。在某一波长下的吸光度。摩尔吸收系数摩尔吸收系数的讨论的讨论桑德尔灵敏桑德尔灵敏S S 光度计的检测极限光度计的检测极限A=0.001，此时检测到的是该物质的，此时检测到的是该物质的最低浓度为最低浓度为Cmin。定义：单位截面积光程内所能检测出的吸光物质的最定义：单位截面积光程内所能检测出的吸光物质的最低含量，即低含量，即 S=Cminb 不同波长下不同波长下 的的S不同，在最大波长不同，在最大波长maxmax下的桑德尔灵下的桑德尔灵

10、敏度能反映测定某物质所能达到的最大灵敏度。敏度能反映测定某物质所能达到的最大灵敏度。根据朗伯根据朗伯-比尔定律：比尔定律：Cminb=A/=0.001/S=Cminb=0.001/M 10-3106 S=M/(ug/cm2)10.210.2 分光光度计及吸收光谱分光光度计及吸收光谱 光源光源单色器单色器比色皿比色皿检测器检测器显示装置显示装置10.2.1 10.2.1 分光光度计分光光度计 1.1.光源光源 在整个紫外光区或可见光谱区可以发射连续光谱，在整个紫外光区或可见光谱区可以发射连续光谱，具有足够的辐射强度、较好的稳定性、较长的使用寿具有足够的辐射强度、较好的稳定性、较长的使用寿命。命。

11、可见光区：可见光区：钨灯作为钨灯作为光源，其辐射波长范围光源，其辐射波长范围在在3202500 nm。紫外区：紫外区：氢、氘灯。氢、氘灯。发射发射185400 nm的连续的连续光谱光谱 2.单色器 将光源发射的复合光分解成单色光并可从中选出一任意波将光源发射的复合光分解成单色光并可从中选出一任意波长单色光的光学系统。长单色光的光学系统。入射狭缝：光源的光由此进入单色器；入射狭缝：光源的光由此进入单色器；3.样品室 样品室放置各种类型的样品室放置各种类型的吸收池（比色皿）和相应吸收池（比色皿）和相应的池架附件。吸收池主要的池架附件。吸收池主要有石英池和玻璃池两种。有石英池和玻璃池两种。在紫外区须

12、采用石英池，在紫外区须采用石英池，可见区一般用玻璃池。可见区一般用玻璃池。将光强度转换成电流来进行测量。光电检测器。将光强度转换成电流来进行测量。光电检测器。要求：对测定波长范围内的光有快速、灵敏的响应，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。产生的光电流应与照射于检测器上的光强度成正比。(1)(1)光电管光电管(2)(2)光电二极管阵列光电二极管阵列 电容器再次充电的电量与每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。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通过

13、测量整个波长范围内光强的变化就可得到吸收光谱。变化就可得到吸收光谱。电容器电容器充电充电电容器电容器放电放电光照射光照射再次充电再次充电测量周期测量周期10.2.2 10.2.2 吸收光谱吸收光谱 分子结构的复杂性使其对分子结构的复杂性使其对不同波长光的吸收程度不同。不同波长光的吸收程度不同。用不同波长的单色光照射，测用不同波长的单色光照射，测吸光度，以波长为横坐标，吸吸光度，以波长为横坐标，吸光度为纵坐标制作光度为纵坐标制作吸收光谱吸收光谱（吸收曲线）与最大吸收波长（吸收曲线）与最大吸收波长 max；1.吸收曲线的讨论吸收曲线的讨论（1）同一种物质对不同波长）同一种物质对不同波长光的吸光度不

14、同。吸光度最大光的吸光度不同。吸光度最大处对应的波长称为处对应的波长称为最大吸收波最大吸收波长长max。（2）不同浓度的同一种物质，）不同浓度的同一种物质，其其吸收曲线形状相似吸收曲线形状相似，max不变。不变。而对于不同物质，它们的吸收而对于不同物质，它们的吸收曲线形状和曲线形状和max则不同。则不同。（3）吸收曲线可以提供物）吸收曲线可以提供物质的结构信息，并作为物质的结构信息，并作为物质质定性分析定性分析的依据之一。的依据之一。（4）不同浓度的同一种物质，不同浓度的同一种物质，在某一定波长下吸光度在某一定波长下吸光度 A 有差异，有差异，在在max处吸光度处吸光度A 的差异的差异最大最大

15、,所所以测定最灵敏以测定最灵敏，选择入射光波长选择入射光波长的重要依据。的重要依据。此特性可作为物质此特性可作为物质定量分析定量分析的依据。的依据。（5）吸收光谱的作用：吸收光谱的作用：选择选择max为测定波长。为测定波长。（6）吸收光谱的制作：吸收光谱的制作：用不同波长的单色光照用不同波长的单色光照射，测吸光度，以波长为横射，测吸光度，以波长为横坐标，吸光度为纵坐标制作。坐标，吸光度为纵坐标制作。2.参比溶液的选择参比溶液的选择为什么需要使用参比溶液？为什么需要使用参比溶液？测得的的吸光度要能真正反映待测溶液吸光强度。测得的的吸光度要能真正反映待测溶液吸光强度。待测物质溶解在溶剂中，盛放在比

16、色皿中，测定时因为比待测物质溶解在溶剂中，盛放在比色皿中，测定时因为比色皿和溶剂对光的吸收、反射和散射作用，使光部分损失，透色皿和溶剂对光的吸收、反射和散射作用，使光部分损失，透视率减小，增加了视率减小，增加了Ar，此时测定的，此时测定的A溶液溶液=A试样试样+Ar，不与试样浓，不与试样浓度成正比，需要校正。度成正比，需要校正。配制参比溶液，测定其吸光度，使配制参比溶液，测定其吸光度，使A参比参比=Ar，则则A试样试样=A溶液溶液-A参比参比 若人为将参比的吸光度调节为零，若人为将参比的吸光度调节为零，A试样试样可以直接读出。可以直接读出。选择参比溶液所遵循的一般原则：选择参比溶液所遵循的一般原则：若仅待测组分与显色剂反应产物在测定波长处有吸收，若仅待测组分与显色剂反应产物在测定波长处有吸收，其他所加试剂均无吸收，其他所加试剂均无吸收，用纯溶剂（水用纯溶剂（水)作参比溶液；作参比溶液；若显色剂或其他所加试剂在测定波长处略有吸收若显色剂或其他所加试剂在测定波长处略有吸收,而试液而试液 本身无吸收，本身无吸收，用用“试剂空白试剂空白”(不加试样溶液不加试样溶液)作参比溶液；作参比溶液；若待