《分析化学》第7模块常用仪器分析.ppt

分析化学（第二版）,主编：钟彤主审：长青,大连理工大学出版社,高等职业教育化工类课程规划教材,第7模块常用仪器分析,背景知识,任务一认知紫外-可见分光光度计任务二认知酸度计,能力考核水样中磷酸根含量的测定,学习目标1.熟悉紫外-可见分光光度计及酸度计的结构及使用方法；2.掌握紫外-可见分光光度法的条件选择方法；3.掌握紫外-可见分光光度法的定量方法；4.掌握溶液酸度的测定方法、,第7模块常用仪器分析,背景知识,（一）紫外-可见分光光度法,一、光吸收定律1.朗伯-比尔定律当一束平行的单色光通过均匀、非散射的稀溶液时（见图），入射光被溶液吸收的程度与溶液厚度的关系为:,I0LIt,式中I0为入射光强度；It为通过溶液后透射光强度；L为溶液液层厚度，或称光程长度；k为比例常数，它与入射光波长溶液性质、浓度和温度有关。这就是朗伯（S.H.Lambert）定律。,背景知识,It/I0表示溶液对光的透射程度，称为透射比，用符号T表示。透射比愈大说明透过的光愈多。而I0/It是透射比的倒数，它表示入射光I0一定时，透过光强度愈小，即愈大，光吸收愈多。所以表示了单色光通过溶液时被吸收的程度，通常称为吸光度，用A表示，即,当一束平行单色光照射到同种物质不同浓度，相同液层厚度的均匀透明溶液时，入射光通量与溶液浓度的关系为,式中为另一比例常数，它与入射光波长、液层厚度、溶液性质和温度有关。c为溶液浓度。这就是比尔（Beer）定律。比尔定律表明；当溶液液层厚度和入射光强度一定时，光吸收的程度与溶液浓度成正比。必须指出的是：比尔定律只能在一定浓度范围才适用。因为浓度过低或过高时，溶质会发生电离或聚合，而产生误差。,背景知识,当溶液厚度和浓度都可改变时，这时就要考虑两者同时对透射光通量的影响，则有,式中K为比例常数，与入射光的波长、物质的性质和溶液的温度等因素有关。这就是朗伯-比尔定律，即光吸收定律。它是分光光度法进行定量分析的理论基础。光吸收定律表明：当一束平行单色光通过均匀、非散射的稀溶液时，溶液的吸光度（入射光被溶液吸收的程度）与溶液的浓度及液层厚度的乘积成正比。朗伯-比尔定律应用的条件：一是必须使用单色光，二是吸收发生在均匀的、非散射介质，三是吸收过程中，吸收物质互相不发生作用。,背景知识,2.吸光系数式中比例常数K称为吸光系数；其物理意义是：单位浓度的溶液液层线厚度为1cm时，在一定波长下测得的吸光度。K值的大小只与吸光物质的性质、入射光波长、溶液温度和溶剂性质等有关，而与溶液浓度和液层厚度无关。但K值大小因溶液浓度所采用的单位的不同而异。(1)摩尔吸光系数当溶液的浓度以物质的量浓度（molL-1）表示，液层厚度以厘米（cm）表示时，相应的比例常数K称为摩尔吸光系数。以表示，其单位为Lmol-1cm-1。这样，式可以改写成A=CL（4-5）摩尔吸光系数的物理意义是：浓度为1molL-1的溶液，于厚度为1cm的吸收池中，在一定波长下测得的吸光度。,背景知识,摩尔吸光系数是吸光物质的重要参数之一，它表示物质对某一特定波长光的吸收能力。愈大，表示该物质对某波长光的吸收能力愈强，测定的灵敏度也就愈高。因此，测定时，为了提高分析的灵敏度，通常选择摩尔吸光系数大的有色化合物进行测定，选择具有最大值的波长作入射光。摩尔吸光系数由实验测得。在实际测量中，不能直接取1molL-1这样高浓度的溶液去测量摩尔吸光系数，只能在稀溶液中测量后，换算成摩尔吸光系数。,背景知识,例4-1已知含Fe2+浓度为50ug/100mL溶液，用邻二氮菲显色，在波长510nm处用2cm吸收池测得A=0.198，计算摩尔吸光系数。,=,(2)吸光系数若溶液浓度c以mg/L表示，液层厚度以厘米（cm）表示，其比例常数称为吸光系数，用k表示，其单位为Lcm/mg。这样可表示为A=kcL,背景知识,3.吸光度的加和性在多组分的体系中，在某一波长下，如果各种对光有吸收的物质之间没有相互作用，则体系在该波长的总吸光度等于各组分吸光度的和，即吸光度具有加和性，称为吸光度加和性原理。可表示如下：A总=A1+A2+An=式中各吸光度的下标表示组分1，2，n。吸光度的加和性对多组分同时定量测定，校正干扰等都极为有用。二、定量方法本节只讨论单组分体系，定量的依据是光吸收定律.如果样品是单组分，且遵守吸收定律，这时只要测出被测吸光物质最大吸收波长（max），就可在此波长下，选用适当的参比溶液，测量试液的吸光度，然后再用工作曲线法或比较法求得分析结果。,背景知识,1标准曲线法工作曲线法又称标准曲线法，它是实际工作中使用最多的一种定量方法。标准曲线的绘制方法是：配制四个以上浓度不同的待测组分的标准溶液，以空白溶液为参比溶液，在选定的波长下，分别测定各标准溶液的吸光度。以标准溶液浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，在坐标纸上绘制曲线，此曲线即称为标准曲线（或称工作曲线）。在测定样品时，应按相同的方法制备待测试液（为了保证显色条件一致，操作时一般是试样与标样同时显色），在相同测量条件下测量试液的吸光度，然后在工作曲线上查出待测试液浓度。为了保证测定准确度，要求标样与试样溶液的组成保持一致，待测试液的浓度应在标准曲线线性范围内，最好在标准曲线中部。标准曲线应定期校准，如果实验条件变动（如更换标准溶液、所用试剂重新配制、仪器经过修理、更换光源等情况），标准曲线应重新绘制。标准曲线法适于成批样品的分析，它可以消除一定的随机误差。,背景知识,例42分别取0.00,1.00,2.00,3.00,4.00,5.00mL10ug/mL的Fe2+标准溶液，置于6个50mL的容量瓶中，显色后，稀释至刻度，在480nm处，以试剂空白作参比，测吸光度，得A分别为0、0.102、0.204、0.306、0.408、0.510。另取5.00mL水样，经同样处理后，稀释至50mL，在相同条件下，测其吸光度得0.300,求水样中铁含量。解由题意可知,背景知识,背景知识,2比较法这种方法是用一个已知浓度的标准溶液（cS），在一定条件下，测得其吸光度AS，然后在相同条件下测得试液cx的吸光度Ax，设试液、标准溶液完全符合朗伯-比尔定律，则,使用这方法要求：cx与cs浓度应接近，且都符合吸收定律。比较法适于个别样品的测定。,背景知识,例43有20ug/mL钴标准溶液，测其吸光度As=0.365，求在相同条件下，测吸光度Ax0.402的含钴样液中，钴的含量。,任务一,任务一认知紫外-可见分光光度计一、紫外-可见分光光度计的简介1、紫外-可见分光光度计仪器结构光源单色器吸收池检测器显示系统,光源：紫外分光光度计一般用氢灯或氘灯，主要提供180350的连续光谱；可见分光光度计一般用钨灯或碘钨灯，主要提供3201000nm的连续光谱。所谓紫外可见分光光度计也就是说这个仪器可以更换光源，能够测定吸收峰在紫外和可见光部分的化合物。单色器：作用是把光源发出的连续光谱分解为单色光，721分光光度计的单色器为棱镜；722等分光光度计的单色器为光栅。吸收池：又叫比色皿，用于盛装溶液；吸收池的制材有玻璃和石英两种。玻璃吸收池用于可见光光区测定。若在紫外光区测定，则必须使用石英吸收池。检测器：是把光信号转化为电信号的元件，721的检测器是光电管；目前紫外-可见分光光度计广泛使用光电倍增管作检测器。显示系统：是把检测器产生的电信号，经放大后，用一定的方式显示出来,任务一,2.注意事项（1）连续使用紫外可见分光光度计的时间不应超过两小时，最好是间歇半小时后，再继续使用。（2）每次使用完比色皿后，要用去例子水洗净并倒置晾干后，存放在比色皿盒中。在日常使用中应注意保护比色皿的透光面，使其不受损坏并避免产生划痕，一面影响透光率。（3）仪器不能受潮。在日常使用中，应经常注意单色器上的防潮硅胶（在仪器的底部）是否变色，如硅胶的颜色已变红，应立即取出烘干或更换。（4）在托运或移动一起时，应注意小心轻放。,任务一,二、任务实施项目二十水中微量铁的测定一、能力目标1能绘制吸收光谱曲线和选择测量波长；2学会用标准曲线法定量3学会721分光光度计的操作使用。二、实验原理邻二