紫外分光光度计UltravioletSpectrophotometryUV.ppt

1 紫外可见分光光度法是基于物质分子对200 780nm区域光的选择性吸收而建立起来的分析方法 概念 分类 特点 第一章紫外 可见光谱分析法UV vis 第一节概述 什么是分光光度法 光的特性波动性 粒子性 2 可见光是电磁波的一种 具有波粒二象性 波长与能量成反比 与频率成正比关系 3 电磁波谱 4 2 光的种类 1 单色光和复合光 2 可见光和互补光 5 光的互补色示意图 6 二 光与物质的作用 1 光的吸收2 物质颜色的产生 7 三 光谱吸收曲线 8 吸收光谱能准确地描述物质对光的选择性吸收的情况 最大吸收波长 max 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 定量依据 同波长下吸光度随浓度增大而增大 一般情况下选择最大吸收波长处测定 四 光谱分析基本原理 1 透光度和吸光度 9 朗伯比尔定律 光吸收的基本定律 2 朗伯 比尔定律 10 布格 Bouguer 朗伯 Lambert 朗伯定律 比尔 Beer 比尔定律 朗伯比尔定律 or 11 朗伯比尔定律的物理意义 当一束平行光垂直通过某一均匀透明的稀溶液时 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 12 3 吸收系数absorptioncoefficient 在给定波长 溶剂和温度等条件下 吸光物质在单位浓度 单位液层厚度时的吸收度称为吸收系数 根据比尔定律 吸光度A与吸光物质的浓度c和吸收池光程长b的乘积成正比 当c的单位为g L b的单位为cm时 则A abc 比例系数a称为吸收系数 单位为L g cm 当c的单位为mol L b的单位为cm时 则A bc 比例系数 称为摩尔吸收系数 单位为L mol cm 13 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 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 摩尔吸光系数的物理意义 1 吸光系数的特点 不随浓度和液层厚度的改变而改变 同一吸收物质在不同波长下的 不同 max越大表明该物质的吸光能力越强 2 吸光系数的测定方法 14 15 例 用邻二氮菲分光光度法测铁 已知溶液种Fe2 的浓度为500mg L 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a 摩尔吸光系数k 16 朗伯比尔定律成立的前提 a 吸收发生在稀的均匀的介质b 入射光必须是单色光 正偏离和负偏离物理原因化学原因 17 朗伯 比尔定律的局限性 引起朗伯比尔定律偏离的因素 18 非单色光的影响 Beer定律应用的重要前提 入射光为单色光 照射物质的光经单色器分光后并非真正单色光其波长宽度由入射狭缝的宽度和棱镜或光栅的分辨率决定为了保证透过光对检测器的响应 必须保证一定的狭缝宽度这就使分离出来的光具一定的谱带宽度 一 物理因素 光学因素 19 二 化学因素 1 溶液浓度过高引起的偏离 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 2 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 第二节化合物的紫外 可见吸收光谱 一 有机物的UV vis光谱1 电子跃迁的类型2 常用术语 生色团和助色团3 影响紫外 可见吸收光谱的因素 共轭效应 溶剂效应 溶液pH 20 二 无机物的UV vis光谱 21 第三节UV vis分光光度计的结构与原理 22 分光光度计的组成结构 23 光源 单色器 吸收池 检测器 信号处理及显示系统 24 1 光源 分光光度计对光源的要求 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 同时光源的强度还应不随波长的变化而明显改变 钨灯 400 2500nm 氢灯or氘灯 185 375nm 氙灯 200 800nm 2 单色器monochromator 25 作用 从光源发出的复合光中分出所需要的单色光 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 1 棱镜单色器 3 吸收池 比色皿有两种 玻璃和石英规格使用比色皿就特别注意保护两个光学面 26 4 检测器 光电管和光电倍增管 27 1 光电管 当阴极受到适当波长的光线照射时便发射电子 电子被带正电位的阳极所吸引 在光电管内就有电子流 在外电路中便产生了电流 5 信号显示系统 28 2 光电倍增管 在入射光极为微弱时 光电管能产生的光电流就很小 光电倍增管 放大光电流组成 光电阴极 若干倍增极 阳极 可应用于定性分析 定量分析和物质的某些物理化学常数的测量 一 定性分析依据物质的吸收光谱特征 吸收曲线的形状最大吸收波长摩尔吸收系数 29 第四节分光光度法的应用 30 二 定量分析 一 单组分的测定 1 一般方法 标准曲线法 Ax cx 例1 4 1 5 第五节实验技术 一 样品的制备二 仪器测量条件的选择 31 32 1 显色反应和显色剂 显色反应 在分光光度分析中 将试样中被测组分转变成有色化合物的反应 显色剂 与被测组分反应使之生成有色物质的试剂 显色反应可分为 络合反应和氧化还原反应 三 显色反应条件及其影响因素 33 选择显色反应的一般原则 b 选择性要好 一种显色剂最好只与一种被测组分起显色反应 这样干扰就少 或者干扰离子容易被消除 或者显色剂与被测组分和干扰离子生成的有色化合物的吸收峰相隔较远 a 灵敏度要高 灵敏度高的显色反应对于微量组分的测定尤为重要 e 显色反应的条件要易于控制 d 有色化合物的组成要恒定 化学性质要稳定 c 对比度要大 即如果显色剂有颜色 则有色化合物与显色剂的最大吸收波长的差别要大 一般要求在60nm以上 34 显色剂 缺点 多数无机显色剂与金属离子形成的络合物的稳定性差 灵敏度和选择性都不高 1 无机显色剂 硫氰酸盐 测铁 钼 钨 铌 钼酸铵 测硅 磷 钒 氨水 测铜 钴 镍 过氧化氢 测钛 钒 铌 35 优点 有机显色剂与金属离子形成稳定的 具有特征颜色的鳌合物 灵敏度和选择性都较高 2 有机显色剂 提高灵敏度的方法 增大有机显色分子的共轭体系和在显色分子中引入取代基 生色团 助色团 常用的有机显色剂 邻二氮菲 双硫腙 二甲酚橙 偶氮胂III 铬天青S等 36 2 显色剂的用量 具体要用实验来确定 37 3 溶液的酸度控制 1 对被测物质存在状态的影响 2 对显色剂浓度和颜色的影响 3 对络合物组成和颜色的影响 吡啶偶氮 氨基甲苯 pH 4 91 2 棕褐色 38 25 100 t min A 4 温度和时间 100 硅钼酸法测硅 时间包括显色时间和稳定时间 温度对二者均产生影响 39 5 溶剂 有机溶剂可以降低有色络合物的解离度 从而提高显色反应的灵敏度 此外 有机溶剂还可以影响反应速率 络合物的颜色 溶解度及组成等 可以提高方法灵敏度和选择性 40 四 参比溶液的选择 参比溶液用来调节工作零点 以消除由于吸收池和溶液中某些共存物质对光的吸收 反射或散射所造成的误差 R RMR 0 22 0 48 0 00 0 22 0 48 0 70 R MR 参比溶液的选择原则 使试液的吸光度真正反映待测物的浓度 41 R RMR 0 22 0 48 0 00 0 22 0 48 0 70 R MR 参比溶液的选择 1 溶剂参比2 试剂参比3 试液参比4 退色参比 42 KIO3氧化法显色法测Mn2 Co2 粉红 1 做标准曲线时 蒸馏水参比 2 测样时 试液参比 不加显色剂 测试溶液为CuSO4溶液 0 1 H2SO4中 则选择0 1 H2SO4作为参比溶液 若测试溶液为KMnO4水溶液 则以水为参比 举例 43 五 共存离子的干扰及消除 1 共存离子本身有颜色 2 共存离子能与显色剂反应生成更稳定配合物 2 共存离子与显色剂反应生成有色化合物 并在测量条件下有吸收 导致结果偏高 MR NR R 44 控制溶液的酸度 加入掩蔽剂 掩蔽剂的颜色 R 以及它与干扰离子反应产物的颜色 NR 不应干扰被测组分 MR 的测定 干扰及消除方法 改变干扰离子价态 选择适当的波长和参比溶液来消除干扰 干扰组分分离 光度测量误差及测量条件的选择 一 波长一般选择最大吸收波长作为入射光波长 原则 吸收最大 干扰最小二 吸光度范围一般适宜的吸光度范围是A 0 2 0 7A 0 434时 误差最小 45 46 朗伯 Lambert 像 朗伯Lambert 1728 1777 出生地 Alsace France他发现新的几何观念