吸光光度法解析.pptx
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1、2023/2/10第一节 概 述一、吸光光度法基于物质对光的选择性吸收而建立起来的分析方法。吸光光度法的分类(1)根据所用仪器的不同:目视比色法、光电比色法和分光光度法。(2)根据所吸收的波长范围不同:紫外分光光度法(波长200400nm),可见分光光度法(400750nm)红外光谱法(7502500nm)第1页/共74页2023/2/10吸光光度法特点:(1)灵敏度高:10-510-6,10-710-8,10-10 molL-1(2)准确度高:比色分析,相对误差510%,分光光度法,25%,12%;(3)应用广泛:可测定绝大多数无机物和许多有机物;(4)操作简便仪器设备易普及。第2页/共74
2、页2023/2/10二、光的基本性质光是一种电磁波,具有波粒二像性。=c,E=h=hc/单色光:复合光:由单一波长的光组成的光由不同波长的光组成的光Planck常数:h=6.626 10-34 J S光的波长越短(频率越高),其能量越大。白光(太阳光):由各种单色光组成的复合光第3页/共74页2023/2/10三、物质对光的选择性吸收1、吸收光谱的产生:吸收光谱原子吸收光谱:原子外层电子选择性吸收某些波长电磁波线光谱分子吸收光谱:带光谱由价电子跃迁产生的光谱,也称紫外 可见光谱电子光谱振动转动光谱由分子振动或转动能级跃迁引起的,也称红外光谱第4页/共74页2023/2/10分子能量电子能振动能
3、转动能分子振动能级:分子内部价电子运动,分子内原子振动和分子绕其重心的转动。第5页/共74页2023/2/10分子吸收光谱产生:分子吸收外界能量(光、电、热)引起分子能级跃迁,从基态跃迁到激发态第6页/共74页2023/2/10电子跃迁能级较大,能量在120eV,紫外可见吸收光谱在200780nm第7页/共74页2023/2/10物质的颜色:物质的颜色由透过光决定。由于不同的物质结构不同具有不同量子化能级,产生的吸收不同。其颜色和光的吸收、透过、反射有关。第8页/共74页2023/2/10互补色光:把两种适当颜色的光按一定的强度比例混合,成为白光,称为互补色光。第9页/共74页2023/2/1
4、0无色:对光谱中各种色光透过程度相同。有色:物质的颜色由它透过或反射的光决定。黑色:几乎吸收所有的入射光。白色:几乎全部反射入射光。第10页/共74页2023/2/10吸收曲线:测量某种物质对不同波长单色光的吸收程度(即吸光度A),以波长()为横坐标,吸光度(A)为纵坐标,得到的一条吸收光谱曲线。(1)吸收曲线用途:进行定性分析;进行定量分析;选择吸收波长;判断干扰情况。第11页/共74页2023/2/10第二节 光的吸收定律一、朗伯-比尔定律描述物质对单色光吸收强弱与液层厚度和待测物浓度的关系入射光 I0透射光 ItT 称为透光率 TransmittanceT 取值为0.0%100.0%全部
5、吸收T=0.0%全部透射T=100.0%A:吸光度b:光程的长度(cm):比色皿的厚度c:溶质的浓度K:比例常数,与物质的性质、入射光波长等有关,与浓度无关。第12页/共74页2023/2/10c:mol/L摩尔吸光系数L mol 1 cm-1Molar Absorptivityc:g/L吸光系数AbsorptivityL g 1 cm-1与 a 的关系:第13页/共74页2023/2/10 的含义()是吸光物质在一定波长和溶剂中的特征常数,反映该吸光物质的灵敏度 值越大,表示该吸光物质对此波长光的吸收能力越强,显色反应越灵敏,在最大吸收波长处的摩尔吸光系数常以 max表示;()根据朗伯比耳定
6、律,A/bc 由实验结果计算,以总浓度代替吸光物质的浓度,为表观摩尔吸收系数,=Ma,M是摩尔质量;第14页/共74页2023/2/10 吸光度的加和性 若溶液中含有两种或两种以上的吸光物质,且各物间无相互作用,则测得的吸光度为各种吸光物质吸光度之和。如溶液中含有A、B两物质,对波长为的光均有吸收,则A=AA+AB第15页/共74页2023/2/10 例题铁()浓度为5.010-4 gL-1 的溶液,与 1,10-邻二氮菲反应,生成橙红色络合物。该络合物在波长508nm,比色皿厚度为2cm时,测得A=0.19。计算1,10-邻二氮菲铁的a及 。解:已知 M(Fe)=55.85第16页/共74页
7、2023/2/10分光光度法定量分析常要绘制标准曲线,即固定液层的厚度及入射光的波长和强度,测定一系列不同浓度标准溶液的吸光度,以吸光度对标准溶液的浓度作图(一过原点的直线),得到标准曲线。在相同条件下测定试样的吸光度,从工作曲线查得试样浓度,这就是工作曲线法。但在实际工作中,特别是浓度较大时,常会出现标准曲线不为直线的现象,这称为偏离朗伯比尔定律。二.偏离朗伯-比尔定律的原因偏离Beer定律的主要因素表现为以下两个方面:1.光学因素;2.化学因素第17页/共74页2023/2/10二.偏离朗伯-比尔定律的原因1 1、光学因素:非单色光引起的偏离非单色光引起的偏离严格地说,朗伯-比尔定律只适用
8、于单色光。设入射光由 1 和 2 两种波长组成,溶液的吸光质点对两种波长的光的吸收均遵从吸收定律对 1:对 2:第18页/共74页2023/2/10 1+2:若:或或第19页/共74页2023/2/10非单色光引起的对吸光定律的偏离对吸收光谱而言,b 和 c 固定,反映了 随波长变化的情况,单一波长,固定;不同波长,不同。因此,非单色光将导致对吸光定律的偏离。第20页/共74页2023/2/102.化学因素:由溶液本身的化学和物理因素引起的偏离(1)由于介质不均匀性引起的偏离 当被测试液是胶体、乳浊液或悬浮物时,将对入射光产生散射现象,导致吸光度增大,而引起正偏离(偏向吸光度轴)。第21页/共
9、74页2023/2/10橙色(2)由于溶液中的化学反应引起的偏离 如吸光物质的离解、缔合、形成新化合物或互变异构等。Cr2O72-+H2O=2HCrO4-=2H+2CrO42-黄色第22页/共74页2023/2/10第三节 目视比色法及光度计的基本部件一、目视比色法用眼睛比较溶液颜色深浅以测定物质含量的方法。测定方法:标准系列法。标1标2标3标4标5未知第23页/共74页2023/2/10标准系列未知样品第24页/共74页2023/2/103、优点:设备简单,操作方便,不要求严格遵守比尔定律。4、用途:用在要求不高的常规分析中。5、缺点:准确度不高,标准系列制作麻烦,容易受干扰。第25页/共7
10、4页2023/2/10二、分光光度法及光度计1、分光光度法:使用分光光度计进行测定的方法。2、与比色法比较:(1)是用仪器代替人眼进行测量,消除了人的主观误差,提高了准确度;(2)待测溶液中有其它有色物质共存时,可以选择适当的单色光和参比溶液来消除干扰,因而提高选择性;(3)在分析大批试样时,使用标准曲线法可以简化手续,加快分析速度。第26页/共74页2023/2/10分光光度计Agilent 6010紫外/可见分光光度计第27页/共74页2023/2/10第28页/共74页2023/2/103、光度计组成:第29页/共74页2023/2/103、光度计组成:光源单色器吸收池检测系统(1)光源
11、:要求稳定,强度高.常用612V钨丝灯或卤钨灯,26002870K,发320nm2500nm的连续光谱可见光部分用其360800nm紫外光:氢灯,氘灯,185 350 nm;第30页/共74页2023/2/10(2)单色器:将光源发出的连续光谱分解为单色光的装置,分为棱镜和光栅两种。光栅的分辨率比棱镜大,可用的波长范围也较宽。第31页/共74页2023/2/10也称吸收池,长方体,两面透明,有玻璃和石英玻璃两种,规格有0.5,1.0,2.0,5.0cm等;(3)吸收池:比色皿:玻璃能吸收UV光,仅适用于可见光区 石英不能吸收紫外光,适用于紫外和可见光区 第32页/共74页2023/2/10(4
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