11第十一章-吸光光度法分析课件.ppt
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- 11 第十一 光度 分析 课件
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1、20222022年年1212月月2020日星期二日星期二3 3时时3636分分3030秒秒20222022年年1212月月2020日星期二日星期二3 3时时3636分分3131秒秒20222022年年1212月月2020日星期二日星期二3 3时时3636分分3232秒秒吸光光度法(Absorption Photometry)是基于物质对光的而建立起来的分析方法1、定义、定义2、范畴、范畴3、特点、特点比色法、紫外-可见吸光光度法和红外光谱法等 d)应用范围广c)准确度较高b)仪器设备简单、操作简单、快速a)灵敏度高 可见吸光光度法(分光光度法、光度法)主要测定对象为金属离子 31%10%45
2、10%10%;2%5%1%2%;20222022年年1212月月2020日星期二日星期二3 3时时3636分分3232秒秒一、光的基本性质一、光的基本性质Ehvhc1.可见光是电磁波的一种,具有波粒二象性2.波长与能量成反比;与频率成正比关系3.单色光:是指单一波长的光,通常意义的单色光是指某一波长范围的光4.复合光:由不同单色光组成的光346.63 10hJ s20222022年年1212月月2020日星期二日星期二3 3时时3636分分3232秒秒波谱名称波谱名称波长范围波长范围分析方法分析方法跃迁能级类型跃迁能级类型g射线0.0050.17nm中子活化分析等核能级X射线0.110nmX射
3、线光谱分析射线光谱分析内层电子能级远紫外10200nm真空紫外光谱法近紫外200400nm紫外光谱法紫外光谱法原子及分子价电子或成键电子能级400750nm比色、可见吸光比色、可见吸光光谱法光谱法(光度法光度法)近红外0.752.5mm红外光谱法分子振动能级中红外2.550mm红外光谱法红外光谱法远红外501000mm红外光谱法分子转动能级微波11000mm微波光谱法射频11000m核磁共振光谱法核磁共振光谱法电子、核自旋电电 磁磁 波波 谱谱 20222022年年1212月月2020日星期二日星期二3 3时时3636分分3333秒秒绿 500580白光紫 400450青蓝 480490橙 6
4、00650青 490500红 650750黄 580600蓝 450480光的互补色示意图20222022年年1212月月2020日星期二日星期二3 3时时3636分分3333秒秒二、物质对光的选择性吸收二、物质对光的选择性吸收(一)物质对光产生选(一)物质对光产生选 择性吸收的原因择性吸收的原因 EEEE分子内能电子位能振动能转动能S2分子能级示意图分子能级示意图 Ee v3v2v1r3r2r1S1S0 Ev Er(二)物质的颜色与(二)物质的颜色与 光吸收的关系光吸收的关系 物质对可见光的选择性吸收是不同的物质具有不同颜色的原因 20222022年年1212月月2020日星期二日星期二3
5、3时时3636分分3333秒秒(三)吸收曲线(吸收光谱)(三)吸收曲线(吸收光谱)max525nm1.吸收光谱能准确地描述物质对光的选择性吸收的情况2.最大吸收波长3.定性依据:不同物质因分子结构不同而具有不同的特征吸收曲线4.定量依据:同波长下吸光度随浓度增大而增大5.一般情况下选择最大吸收波长处测定20222022年年1212月月2020日星期二日星期二3 3时时3636分分3333秒秒一、朗伯比尔定律一、朗伯比尔定律布格(Bouguer)朗伯(Lambert)(朗伯定律)比尔(Beer)(比尔定律)1AK b2AK cAKbc朗伯比尔定律朗伯比尔定律20222022年年1212月月202
6、0日星期二日星期二3 3时时3636分分3333秒秒,adn设:吸光质点的截面积为每层有个吸光质点1()IdIIdIk IdS 1k Iadnc设:吸光物质的浓度为236.02 10dncSdb2k cdb020tIbIdIk cdbI(一)朗伯比尔定律的推导(一)朗伯比尔定律的推导0ItIIIdIdbb2316.02 10dIk aScdbI20222022年年1212月月2020日星期二日星期二3 3时时3636分分3434秒秒20lntIk cbI02lg0.434tIk cbIKcb01lglgtIAIT1lgAKbcT朗伯比尔定律的物理意义:朗伯比尔定律的物理意义:当一束平行光垂直通
7、过某一非散射的吸光物质时,其吸光度(A)与吸光物质的浓度(c)及光程长度(b)成正比关系 朗伯比尔定律是光的吸收的基本定律,适用于所有的电磁辐射和所有的吸光物质0lgtIAI0tITI20222022年年1212月月2020日星期二日星期二3 3时时3636分分3434秒秒朗伯比尔定律成立的前提:朗伯比尔定律成立的前提:1.入射光为平行单色光且垂直入射吸光物质对光的吸收具有加和性吸光物质对光的吸收具有加和性12nAAAA4.辐射与吸光物质间的作用仅限于光的吸收过程,无荧光和光化学现象发生3.吸光物质间无相互作用2.吸光物质为均匀非散射体系20222022年年1212月月2020日星期二日星期二
8、3 3时时3636分分3434秒秒(二)吸收系数和桑德尔灵敏度(二)吸收系数和桑德尔灵敏度1、吸收系数、吸收系数(1)吸收系数aAabc1:b cmc g L(2)摩尔吸收系数Abc1:b cmc mol LaMa常用于化合物组成不明,M 尚不清楚的情况11:a L gcm应用更为广泛11:L molcm20222022年年1212月月2020日星期二日星期二3 3时时3636分分3434秒秒 当吸光物质的浓度为1mol/L,吸收层厚度为1cm时,吸光物质对某波长光的吸光度Abc 摩尔吸光系数的大小与入射光的波长、吸光物质的性质、溶剂、温度等因素有关,实际上还受溶液的组成、仪器灵敏度的影响摩尔
9、吸光系数的物理意义摩尔吸光系数的物理意义A bc20222022年年1212月月2020日星期二日星期二3 3时时3636分分3434秒秒2、对于同一种物质,其它条件一定时,摩尔吸光系数取决于入射光的波长。maxmax411max10 L molcm一般情况下的方法较灵敏3115452.2 10 L molcm1、测试条件一定时,摩尔吸光系数的大小 取决于物质的性质,它是物质对某一波长光吸收的能力的量度AbcA丁二铜肟镍丁二铜肟镍酒石酸铁酒石酸铁20222022年年1212月月2020日星期二日星期二3 3时时3636分分3434秒秒2、桑德尔、桑德尔Sandell系数(系数(S)当光度仪器的
10、检测极限为A0.001时,单位截面积光程内所能检测出的吸光物质的最低质量,其单位为mgcm-20.001Abc0.001bc3210molcmmolcmLSbcM311061030.00110M310bcMSM3210gcm 对于比较灵敏的显色反应,桑德尔系数一般为:0.010.001 mgcm-220222022年年1212月月2020日星期二日星期二3 3时时3636分分3434秒秒例:10-1用邻二氮菲分光光度法测铁。已知溶液 种Fe2+的浓度为500 mgL-1,液层厚度为2cm,在 508nm处测得的透射比为0.645。计算吸光系数、摩尔吸光系数、桑德尔灵敏度(MFe=55.85g/
11、mol)解:14115005.00 10cg Lg Lm()lglg0.6450.190AT 21140.1901.90 102 5.00 10AaL gcmbc4615.00 1028.95 1055.85cmol L()41160.1901.06 102 8.95 10AL molcmbc32455.8535.27 101.06 10MSg cmm()20222022年年1212月月2020日星期二日星期二3 3时时3636分分3535秒秒负偏离负偏离 0 1.0 2.0 3.0 4.0 c(mmol/L)A0.80 0.60 0.40 0.20 0.00Axcx(三)标准曲线的绘制及其应
12、用(三)标准曲线的绘制及其应用标准曲线标准曲线校准曲线校准曲线工作曲线工作曲线 xxcAbAbc 在实际操作中,应注意调整在实际操作中,应注意调整cx的大小,使其的大小,使其对应的对应的Ax处于标准曲线的范围之内处于标准曲线的范围之内 正偏离正偏离 20222022年年1212月月2020日星期二日星期二3 3时时3636分分3535秒秒二、引起朗伯比尔定律偏离的因素二、引起朗伯比尔定律偏离的因素(一)物理因素(一)物理因素1、非单色光引起的偏离、非单色光引起的偏离1对于011111lgIAbcI1110110bcII2对于022212lgIAbcI2120210bcII12010201021
13、1120102lglg1010bcbcIIIIAIIII总01020102lg10bcIIAbcII总()12若 20222022年年1212月月2020日星期二日星期二3 3时时3636分分3535秒秒12(1)相差较小1212(2)相差较大1212(3)相差较大122、选择适当的入射波长:一般为最大吸收波长处 1、在光度分析中,应采用性能较好的单色器以获得波长范围较窄的入射光abcd20222022年年1212月月2020日星期二日星期二3 3时时3636分分3535秒秒2、非平行入射光引起的偏离、非平行入射光引起的偏离3、介质不均匀引起的偏离、介质不均匀引起的偏离(二)化学因素(二)化学
14、因素1、溶液浓度过高引起的偏离、溶液浓度过高引起的偏离 导致光程长度增加,实际吸光度大于理论 吸光度,引起正偏离 介质不均匀(混浊或胶体)将产生散射现象,使透射比较小,实测的吸光度偏高,产生正偏离 浓度过高,吸光质点间的平均距离减小,由于 相互作用而使吸光物质的电荷分布发生变化,从而 改变物质的吸光能力,即改变物质的摩尔吸光系数20222022年年1212月月2020日星期二日星期二3 3时时3636分分3535秒秒2、化学反应引起的偏离、化学反应引起的偏离 高浓度的电解质溶液对低浓度的吸光物质 有时也会产生类似影响,应尽量避免(1)Ab MRbc 要消除解离度不同引起的偏离,就必须控制解 离
15、度不变,一般解决方法为:加入过量的显色剂并 保持溶液中游离显色剂的浓度恒定。Mc1c2c3c4RRRR20222022年年1212月月2020日星期二日星期二3 3时时3636分分3636秒秒22272422Cr OH OCrOHmax350nm1bcm若22722274 2K Cr OcCr OCrO2227422274Cr OCrOACr OCrOmax375nm22242742272(2)CrOCr OCrOcCr O222742Cr OCrO选择适当波长使:另外,控制溶液为强酸性,抑制平衡右移,也可以 使吸光度于浓度服从朗伯比尔定律20222022年年1212月月2020日星期二日星期
16、二3 3时时3636分分3636秒秒1、物质对光的选择性吸收、物质对光的选择性吸收吸光光度法的特点;物质对光的选择性吸收产生的原因;定性、定量分析分析的依据2、光吸收的基本定律、光吸收的基本定律3、的绘制与应用的绘制与应用4、偏离朗伯比尔定律的原因、偏离朗伯比尔定律的原因01lglgtIAIT1lgAbcT20222022年年1212月月2020日星期二日星期二3 3时时3636分分3636秒秒作作 业业 与与 预预 习习作作 业业:无:无 预习内容:预习内容:第十章:吸光光度法 第3、4节 20222022年年1212月月2020日星期二日星期二3 3时时3636分分3636秒秒1、物质对光
17、的选择性吸收、物质对光的选择性吸收吸光光度法的特点、物质对光的选择性吸收产生的原因、吸收曲线、定量分析定性分析的依据2、光吸收的基本定律、光吸收的基本定律3、标准曲线的绘制与应用、标准曲线的绘制与应用4、偏离朗伯比尔定律的原因、偏离朗伯比尔定律的原因01lglgtIAIT1lgAbcT20222022年年1212月月2020日星期二日星期二3 3时时3636分分3636秒秒特点:设备简单、操作方便、灵敏度高,准确度差1.1.目视比色法目视比色法观察方向观察方向空白空白c1c2c3c420222022年年1212月月2020日星期二日星期二3 3时时3636分分3737秒秒2.光电比色法光电比色
18、计结构示意图通过滤光片得一窄范围的光通过滤光片得一窄范围的光(20(2050nm)50nm)20222022年年1212月月2020日星期二日星期二3 3时时3636分分3737秒秒一、分光光度计的基本部件一、分光光度计的基本部件(一)光源(一)光源 分光光度计一般由光源、单色器(分光系 统)、吸收池、检测系统和信号显示系统五部分组成 光源应能提供足够发射强度、稳定且波长连续变 化的复合光,同时反射光的强度还应不随波长的变化 而明显改变氙灯氢灯钨灯钨灯:4002500nm氢灯:185375nm氙灯:200800nm20222022年年1212月月2020日星期二日星期二3 3时时3636分分3
19、737秒秒(二)单色器(分光系统)(二)单色器(分光系统)作用作用:从光源发出的复合光中分出所需要的单色光组成:组成:入射狭缝、准直镜、色散元件(棱镜或光栅)、聚焦镜、出射狭缝入射狭缝入射狭缝准直透镜准直透镜棱镜棱镜聚焦透镜聚焦透镜 出射狭缝出射狭缝白光白光红红紫紫12 800 600 500 40020222022年年1212月月2020日星期二日星期二3 3时时3636分分3737秒秒棱镜:棱镜:依据不同波长光通过棱镜时折射率不同。玻璃3603200nm,石英2004000 nm光栅:光栅:利用光通过光栅时发生衍射和干涉现象而分光 在镀铝的玻璃表面刻有数 量很大的等宽度等间距条 痕(600
20、、1200、2400/mm)特点:特点:波长范围宽,色散均 匀,分辨性能好,使用方便光栅衍射示意图光栅衍射示意图出出射射狭狭缝缝光屏光屏透透镜镜平面透平面透射光栅射光栅1.平面透射光栅平面透射光栅 2.反射光栅(广泛使用)反射光栅(广泛使用)20222022年年1212月月2020日星期二日星期二3 3时时3636分分3838秒秒(三)吸收池(三)吸收池(四)检测系统(四)检测系统可见光区:光学玻璃池;紫外区:石英池可见光区:光学玻璃池;紫外区:石英池用于盛待测及参比溶液(0.5、1、2、3cm)利用光电效应,将光能转换成电流讯号硒光电池,光电管,光电倍增管硒光电池,光电管,光电倍增管适用于3
21、00-800 nm,在500-600 nm范围最灵敏。较长时间连续使用会产生“疲劳”现象20222022年年1212月月2020日星期二日星期二3 3时时3636分分3838秒秒红敏管(阴极:银和氧化铯)红敏管(阴极:银和氧化铯)625-1000 nm 蓝敏管(阴极:锑铯)蓝敏管(阴极:锑铯)200-625 nm使用波长范围:使用波长范围:160-700 nm1个光子可产生个光子可产生106107个个电子电子20222022年年1212月月2020日星期二日星期二3 3时时3636分分3838秒秒(五)信号显示系统(五)信号显示系统 早期的分光光度计:指针式系统 如:检流计(72型)、微安表(
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