第9章 现代仪器分析方法

1、第九章第九章 现代仪器分析法现代仪器分析法2021年10月1第一节第一节 吸光光度法吸光光度法吸光光度法吸光光度法/ /分光光度法是基于物质对光的选分光光度法是基于物质对光的选择吸收建立起来的分析方法。择吸收建立起来的分析方法。2021年10月2吸光光度法吸光光度法比色法比色法可见分光光度法可见分光光度法原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法一、光的性质一、光的性质( (一一) )光的基本性质光的基本性质光是电磁波，具有波动性和粒子性。光以波的光是电磁波，具有波动性和粒子性。光以波的形式传播，可用波长形式传播，可用波长()()、频率来表示。、频率来表示。2021年10月3一、光的性质一、光的性质

2、2021年10月4400 500 600 760 nm可见光可见光射线射线X X光光紫紫外外光光红外红外线线微波微波一、光的性质一、光的性质( (一一) )光的基本性质光的基本性质可见光：可见光： 波长波长()()范围为范围为400400760nm760nm；单色光：单色光： 相同波长的光；相同波长的光；复合光：不同波长的光混合在一起。复合光：不同波长的光混合在一起。2021年10月5白光是由各种不白光是由各种不同颜色的光按一同颜色的光按一定强度比例混合定强度比例混合而成。而成。一、光的性质一、光的性质( (一一) )光的基本性质光的基本性质互补光：将适当颜色的两种单色光按照一定强互补光：将适

3、当颜色的两种单色光按照一定强度比例混合并形成白光，此两种单色光互为互度比例混合并形成白光，此两种单色光互为互补光。补光。2021年10月6绿绿青青青蓝青蓝蓝蓝紫紫黄黄红红橙橙白光白光处于直线关系处于直线关系的单色光为互补的单色光为互补光。光。一、光的性质一、光的性质( (二二) )物质对光的选择性吸收物质对光的选择性吸收物质的颜色是物质对光选择性吸收的结果。物质的颜色是物质对光选择性吸收的结果。当一束白光通过某溶液时当一束白光通过某溶液时如果该溶液对可见光去各波长的光不吸收，即如果该溶液对可见光去各波长的光不吸收，即入射光全部通过溶液，这是看到溶液是无色透入射光全部通过溶液，这是看到溶液是无色

4、透明的；明的；当该溶液对各种波长的光完全吸收，看到的溶当该溶液对各种波长的光完全吸收，看到的溶液呈黑色；液呈黑色；2021年10月7一、光的性质一、光的性质( (二二) )物质对光的选择性吸收物质对光的选择性吸收物质的颜色是物质对光选择性吸收的结果。物质的颜色是物质对光选择性吸收的结果。当一束白光通过某溶液时当一束白光通过某溶液时当某溶液选择吸收了可见光区某波长的光，溶当某溶液选择吸收了可见光区某波长的光，溶液呈现被吸收光的互补色光的颜色。液呈现被吸收光的互补色光的颜色。2021年10月8一、光的性质一、光的性质( (二二) )物质对光的选择性吸收物质对光的选择性吸收2021年10月9一、光的

5、性质一、光的性质( (二二) )物质对光的选择性吸收物质对光的选择性吸收2021年10月102. 2. 物质的吸收光谱曲线物质的吸收光谱曲线吸光度吸光度(A):(A):衡量溶液对一定波长的吸收程度衡量溶液对一定波长的吸收程度; ;吸收光谱曲线：即将不同波长的光依次通过固吸收光谱曲线：即将不同波长的光依次通过固定浓度的有色溶液，然后用仪器测量每一处波定浓度的有色溶液，然后用仪器测量每一处波长处溶液对相应光的吸光度，以波长长处溶液对相应光的吸光度，以波长()()为横为横坐标，以吸光度为纵坐标，得到曲线为坐标，以吸光度为纵坐标，得到曲线为A- A- 光吸收曲线。光吸收曲线。11(a) KMnO4(a

6、) KMnO4溶液的吸收曲线溶液的吸收曲线吸光度最大处所对应的波长称为最大吸收波吸光度最大处所对应的波长称为最大吸收波长，常用长，常用maxmax表示。表示。max = 520nmmax = 520nm(b) (b) 二甲基黄溶液的吸收曲线二甲基黄溶液的吸收曲线max = 520nmmax = 520nm12(a) KMnO4(a) KMnO4溶液的吸收曲线溶液的吸收曲线不同浓度的同一物质，其吸收曲线形状相似，不同浓度的同一物质，其吸收曲线形状相似，最大吸收波长最大吸收波长maxmax不变；不变；max = 520nmmax = 520nm(b) (b) 二甲基黄溶液的吸收曲线二甲基黄溶液的吸

7、收曲线max = 520nmmax = 520nm13(a) KMnO4(a) KMnO4溶液的吸收曲线溶液的吸收曲线不同物质的吸收曲线形状以及最大吸收波长不同物质的吸收曲线形状以及最大吸收波长maxmax各不相同，可以利用吸收曲线作为物质定各不相同，可以利用吸收曲线作为物质定性分析的依据；性分析的依据；max = 520nmmax = 520nm(b) (b) 二甲基黄溶液的吸收曲线二甲基黄溶液的吸收曲线max = 520nmmax = 520nm14(a) KMnO4(a) KMnO4溶液的吸收曲线溶液的吸收曲线对同一物质来说，在同一处波长吸光度随溶对同一物质来说，在同一处波长吸光度随溶液

8、浓度增大而增大；在最大吸收波长处的吸光液浓度增大而增大；在最大吸收波长处的吸光度相差最大。可作物质定量分析的依据。度相差最大。可作物质定量分析的依据。max = 520nmmax = 520nm(b) (b) 二甲基黄溶液的吸收曲线二甲基黄溶液的吸收曲线max = 520nmmax = 520nm一、光的性质一、光的性质( (三三) )光吸收定律光吸收定律朗伯朗伯- -比尔定律比尔定律15当一束平行单色光找色到液层厚度为当一束平行单色光找色到液层厚度为b b的均匀的均匀、非散射的有色溶液时，光的一部分被吸收，、非散射的有色溶液时，光的一部分被吸收，透过的光被减弱。透过的光被减弱。假设入射光强度

9、为假设入射光强度为I I0 0；透过光强度为透过光强度为I I；有色溶；有色溶液浓度为液浓度为c c；吸光度吸光度A = lgIA = lgI0 0/I /I 一、光的性质一、光的性质( (三三) )光吸收定律光吸收定律朗伯朗伯- -比尔定律比尔定律16当一束平行单色光找色到液层厚度为当一束平行单色光找色到液层厚度为b b的均匀的均匀、非散射的有色溶液时，光的一部分被吸收，、非散射的有色溶液时，光的一部分被吸收，透过的光被减弱。透过的光被减弱。朗伯比尔定律：溶液的朗伯比尔定律：溶液的吸光度与吸光物质的浓吸光度与吸光物质的浓度度c c及吸收层厚度及吸收层厚度b b成正成正比。比。A = lgIA

10、 = lgI0 0/I = kbc /I = kbc KK吸光系数吸光系数一、光的性质一、光的性质( (三三) )光吸收定律光吸收定律朗伯朗伯- -比尔定律比尔定律当一束平行单色光找色到液层厚度为当一束平行单色光找色到液层厚度为b b的均匀的均匀、非散射的有色溶液时，光的一部分被吸收，、非散射的有色溶液时，光的一部分被吸收，透过的光被减弱。透过的光被减弱。二、分光光度法二、分光光度法( (一一) )分光光度法原理分光光度法原理18分光光度法是利用分光光度计测定溶液的吸光度分光光度法是利用分光光度计测定溶液的吸光度，从而确定被测组分含量的分析方法。，从而确定被测组分含量的分析方法。1. 1. 工

11、作曲线法工作曲线法方法：方法：先配制一系列标准有色溶液，用最大吸收波长先配制一系列标准有色溶液，用最大吸收波长的单色光，分别测出它们的吸光度的单色光，分别测出它们的吸光度(A)(A)。以浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制标准以浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制标准曲线或工作曲线。曲线或工作曲线。二、分光光度法二、分光光度法( (一一) )分光光度法原理分光光度法原理19【例例9-19-1】在在456nm456nm处，用处，用1cm1cm吸收池测定显色后吸收池测定显色后的锌标准溶液的吸光度得到以下结果：的锌标准溶液的吸光度得到以下结果：锌标准溶液浓锌标准溶液浓度度/gmL-12.04.06.08

12、.010.0吸光度吸光度A0.1050.2050.3100.4150.515在相同条件下，测得试样溶液的吸光度为在相同条件下，测得试样溶液的吸光度为0.4200.420，则待测物中锌的含量？，则待测物中锌的含量？2021年10月20使用使用excel excel 作图并得出标准曲线作图并得出标准曲线2021年10月212021年10月222021年10月232021年10月242021年10月252021年10月262021年10月272021年10月28二、分光光度法二、分光光度法( (一一) )分光光度法原理分光光度法原理29【例例9-19-1】在在456nm456nm处，用处，用1cm1

13、cm吸收池测定显色后吸收池测定显色后的锌标准溶液的吸光度得到以下结果：的锌标准溶液的吸光度得到以下结果：锌标准溶液浓锌标准溶液浓度度/gmL-12.04.06.08.010.0吸光度吸光度A0.1050.2050.3100.4150.515在相同条件下，测得试样溶液的吸光度为在相同条件下，测得试样溶液的吸光度为0.4200.420，则待测物中锌的含量？，则待测物中锌的含量？2021年10月标准曲线：标准曲线：y = 0.051 x +0.001y = 0.051 x +0.001y-y-吸光度吸光度A Ax-x-浓度浓度/ / gmLgmL-1-1试样：吸光度为试样：吸光度为0.4200.42

14、0试样浓度试样浓度 c = c = 0.420-0.0010.420-0.0010.0510.051= 8.2 gmL= 8.2 gmL-1-1 二、分光光度法二、分光光度法( (一一) )分光光度法原理分光光度法原理31分光光度法是利用分光光度计测定溶液的吸光度分光光度法是利用分光光度计测定溶液的吸光度，从而确定被测组分含量的分析方法。，从而确定被测组分含量的分析方法。2. 2. 标准对照法标准对照法若试样中只有被测组分在若试样中只有被测组分在maxmax处有吸收，且符处有吸收，且符合朗伯比尔定律，则配制一个与待测样品浓度接合朗伯比尔定律，则配制一个与待测样品浓度接近的标准溶液，在相同条件下

15、显色，在同一波长近的标准溶液，在相同条件下显色，在同一波长处测定吸光度处测定吸光度A A。二、分光光度法二、分光光度法( (一一) )分光光度法原理分光光度法原理32分光光度法是利用分光光度计测定溶液的吸光度分光光度法是利用分光光度计测定溶液的吸光度，从而确定被测组分含量的分析方法。，从而确定被测组分含量的分析方法。2. 2. 标准对照法标准对照法样品样品: A样样标准品：标准品：A标标A样样= kbc样样A标标 =kbc标标 c样样 = A样样 c标标 A标标 二、分光光度法二、分光光度法( (二二) )分光光度计分光光度计33二、分光光度法二、分光光度法( (二二) )分光光度计分光光度计

16、34分光光度计结构：分光光度计结构： 光源、单色器、吸收池、光源、单色器、吸收池、检测器、信号处理及显示系统。检测器、信号处理及显示系统。二、分光光度法二、分光光度法( (二二) )分光光度计分光光度计35(1)(1)光源光源可以发射出供溶液或吸收物质选择性吸收的光可以发射出供溶液或吸收物质选择性吸收的光。光源应在一定光谱区域内发射出连续光谱，。光源应在一定光谱区域内发射出连续光谱，并有足够的强度和良好的稳定性。并有足够的强度和良好的稳定性。可见分光光度计常用光源：钨灯可见分光光度计常用光源：钨灯(350(350 2500nm),2500nm),适用范围：适用范围：360360 1000 nm

17、1000 nm。二、分光光度法二、分光光度法( (二二) )分光光度计分光光度计36(2)(2)单色器单色器作用：将来自光源的作用：将来自光源的复合光分散为单色光复合光分散为单色光主要有：滤光片、棱主要有：滤光片、棱镜和光栅。镜和光栅。二、分光光度法二、分光光度法( (二二) )分光光度计分光光度计37(3)(3)吸收池吸收池( (比色皿比色皿) )常用无色透明、耐腐蚀和耐酸碱的材料做成，按常用无色透明、耐腐蚀和耐酸碱的材料做成，按材质分为玻璃和石英型。材质分为玻璃和石英型。二、分光光度法二、分光光度法( (二二) )分光光度计分光光度计38(4)(4)检测器检测器利用光电效应将透过吸收池的光信号变成可测得利用光电效应将透过吸收池的光信号变成可测得电信号。电信号。常用的有光电池、光电管或光电倍增管。常用的有光电池、光电管或光电倍增管。(5)(5)信号处理及显示系统信号处理及显示系统将检测到的电信号经过放大以某种方