分子光谱概论课件资料[文字可编辑].ppt

1、3 吸光光度法的基本原理 特点 灵敏度高：测定下限可达10-510-6molL-1,10-4%10-5%准确度能够满足微量组分的测定要求：相对误差25（12）操作简便快速 应用广泛 吸光光度法是基于被测物质的分子对光具有选择性吸收的特性而建立起来的分析方法。5 光的基本性质(电磁波的波粒二象性)c 真空中光速 2.99792458108m/s 3.0 108m/s?波长，单位：m,cm,mm,?m,nm,?1?m=10-6m,1nm=10-9m,1?=10-10m?频率，单位：赫芝(周)Hz 次/秒 n 折射率，真空中为 1?=cVn光的传播速度:波动性 6 X Y Z x 电场向量电场向量

2、7 h普朗克(Planck)常数 6.62610-34Js?频率 E光量子具有的能量 单位：J(焦耳)，eV(电子伏特)1eV=1.6021019 J 微粒性 光量子，具有能量。Eh?8 结论:一定波长的光具有一定的能量，波长越 长(频率越低)，光量子的能量越低.单色光：具有相同能量(相同波长)的光.混合光：具有不同能量(不同波长)的光复合在 一起.例如白光.=cVEhhhn?波粒二象性波粒二象性 真空中真空中:cEh?10 光学光谱区光学光谱区 远紫外 近紫外 可见 近红外 中红外 远红外（真空紫外）10nm200nm 200nm 380nm 380nm 780nm 780 nm 2.5?m

3、 2.5?m 50?m 50?m 300?m 11 物质对光的吸收与发射 1.电子相对于原子核的运动-电子能级;单重态：激发态与基态中的电子自旋方向相反.三重态：激发态与基态中的电子自旋方向相同.2.原子核在其平衡位置附近的相对振动 -振动能级;3.分子本身绕其重心的转动-转动能级.物质分子内部3 种运动形式及其对应能级：12 S2 分子吸光与发光示意图?Ee 振动能级 v3 v2 v1 转动 r3 r2 r1 S1 S0 紫外 荧光 磷光 T2 T1 可见?Ev?Er 红外 单重态 三重态 13 光谱种类 原子光谱：吸收、发射、荧光 线状光谱?黑体辐射：白炽灯、液、固灼热发光 连续光谱?分子

4、光谱：紫外、可见、红外等吸收光谱 带状光谱?I 14?/nm 颜色 互补光 400 450 紫 黄绿 450 480 蓝 黄 480 490 绿蓝 橙 490 500 蓝绿 红 500 560 绿 红紫 560 580 黄绿 紫 580 610 黄 蓝 610 650 橙 绿蓝 650 760 红 分子对光的吸收与吸收光谱 不同颜色的可见光波长及其互补光 蓝绿 16 光吸收基本定律:朗伯-比尔定律 朗伯定律:(1760)A=lg(I0/It)=k1b 当入射光的?,吸光物质的c 一定时,溶液的吸光度A与液层厚度b成正比.比尔定律(1852)A=lg(I0/It)=k2c 当入射光的?,液层厚度

5、b 一定时,溶液的吸光度A与吸光物质的c成正比.17 朗伯-比尔定律 意义:当一束平行单色光通过均匀、透明的吸光介质时，其吸光度与吸光质点的浓度和吸收层厚度的乘积成正比.A=lg(I0/It)=kbc 18 透光率(透射比）T（Transmittance）t0=ITIA=lg(I0/It)=lg(1/T)=lgT =Kbc 吸光度A (Absorbance）-=10=10KbcATI0 It 入射光 透过光 19 吸光度吸光度A、透射比、透射比T与浓度与浓度c 的关系的关系 A T(%)c A=kbc 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2-kbcT=10100 80 60 40 20 20

6、K 吸光系数 Absorptivity 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 Molar Absorptivity A?b c 1%1cmE当c的单位用g100mL-1表示时，用 表示,A bc，叫做比吸光系数.1%1cmE1%1cmE21 吸光度与光程的关系 A=abc 0.10 b 0.20 2b 0.00 光源光源 检测器 显示器 参 比 22 吸光度与浓度的关系 A=abc 0.10 c 0.20 2c 0.00 光源 检测器 显示器 参 比 23 吸光

7、度与波长的关系 A=abc 0.00 红 0.10 红 0.00 光源 检测器 显示器 参 比 蓝绿光 红光 24 朗伯-比尔定律的适用条件 1.单色光 应选用?max处或肩峰处测定.3.稀溶液 浓度增大，分子之间作用增强.2.吸光质点形式不变 离解、络合、缔合会破坏线性关系,应控制条件(酸度、浓度、介质等).25 溶液浓度的测定 A?b c 工作曲线法(校准曲线)朗伯-比尔定律的分析应用 0 1.0 2.0 3.0 4.0 c(mg/mL)A*0.80 0.60 0.40 0.20 0.00 Ax cx 26 吸光度的加和性与吸光度的测量 A=A1+A2+An 用参比溶液调T=100%（A=

8、0），再测样品溶液的吸光度，即消除了吸收池对光的吸收、反射，溶剂、试剂对光的吸收等。001221=lg =lg =-=lgIIIAAAAAIII参参比液比试试液27 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 的光强度,稳定。?/nm 钨灯（热辐射光源）400 600 800 1000 氙灯（气体放电光源）氢灯 强度 28 氙灯氙灯 氢灯氢灯 钨灯钨灯 29 单色器：单色器：将光源发出的连续光谱分解为单色光的 装置。棱镜：依据不同波长光通过棱镜时折射率不同.玻璃3503200nm,石英1854000 nm 入射狭缝 准直透镜 棱镜 聚焦透镜 出射狭缝 白光 1 2

9、800 600 500 400 30 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)。利用光通过光栅时发生衍射和干涉现象而分光。波长范围宽,色散均匀,分辨性能好,使用方便.平面透射光栅 反射光栅（广泛使用）光栅衍射示意图 M1 M2 出射狭缝 光屏 透镜 平面透射光栅 31 吸收池(比色皿)：用于盛待测及参比溶液。可见光区：光学玻璃池 紫外区：石英池 检流计（指示器）：低档仪器：刻度显示 中高档仪器：数字显示，自动扫描记录 检测器：利用光电效应，将光能转换成 电流讯号。光电池，光电管，光电倍增管 32 硒光电池（Barrier-layer phot

10、ocell）适用于300-800 nm,在500-600 nm 范围最灵敏。Se 阴极Au，Ag 半导体 h?阳极 33 光电管光电管(Phototube)h?（片）红敏管 625-1000 nm 蓝敏管 200-625 nm 34 光电倍增管光电倍增管(Photomultiplier Tube,PMT)1个光子可产生106107个电子 160-700 nm 35 吸光光度法仪器主要差异比较吸光光度法仪器主要差异比较 可见光（380780nm）紫外光（200380nm)中红外（2.5 50?m)光源 钨灯 碘钨灯 3202500 氢灯 氘灯 180375 硅碳棒（红外线）吸收池 材料 玻璃（3

11、503200）石英（1854000）NaCl晶体 36 1.单光束分光光度计 可变波长单光束紫外-可见分光光度计示意图 分光光度计的基本类型分光光度计的基本类型 37 2.双光束分光光度计双光束分光光度计 参比池 检测器 滤光片或 单色器 放大器 样品池 光源 hv 光子检测器 反光镜 反光镜 透明部分 扇形镜 正面图 扇形镜 反光镜 栅镜 双光束型可以消除光源强度变化的影响.38 多通道仪器（Multichannel Instruments）光电二极管阵列(通常具有316个硅二极管)photodiode arrays(PDAs)同时测量200820nm范围内的整个光谱,比单个检测器快316倍,信噪比增加3161/2 倍.3.其他类型分光光度计其他类型分光光度计 纤维光度计 将光度计放入样品中,原位测量.对环境和过程监测非常重要.