煤化学大纲精品课件

1、煤化学大纲第1页，共38页，2022年，5月20日，14点39分，星期四 2第11章 吸光光度法基于被测物质对光具有选择吸收的特性而建立的分析方法。它包括可见吸光光度法及紫外吸光光度法、红外光谱法。由原子核外电子能级跃迁而产生的吸收光谱为紫外-可见吸收光谱。由分子振动能级和转动能级的跃迁而产生的吸收光谱为红外吸光光谱。第2页，共38页，2022年，5月20日，14点39分，星期四吸光光度法的特点：(1) 灵敏度高：10-510-6 mol/L(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：测多数无机物和许多有机物(4) 操作简便，仪器设备价廉，技术成熟

2、。 3第3页，共38页，2022年，5月20日，14点39分，星期四 4 一、光的基本性质光属于电磁波中的一个波段，一般用频率或波长来描述不同的光。人眼能感觉到的那小波段光称可见光。人眼看不见的光还有紫外、红外、x射线等。 11.1 概述第4页，共38页，2022年，5月20日，14点39分，星期四 5射线x射线紫外光红外光微波无线电波10-2 nm 10 nm 102 nm 104 nm 0.1 cm 10cm 103 cm 105 cm可 见 光(400750nm)按波长顺序排列，得到电磁波谱。射线 x 射线紫外光可见光红外光微波无线电波能量与波长的关系：E = h=h c 第5页，共38

3、页，2022年，5月20日，14点39分，星期四二. 物质的颜色和对光的选择性吸收若两种不同颜色的单色光按一定的强度比例混合得到白光，那么就称这两种单色光为互补色光，这种现象称为光的互补。复合光由不同波长的光组合而成的光单一波长的光单色光单色光、复合光、光的互补光的互补 6第6页，共38页，2022年，5月20日，14点39分，星期四紫红绿绿蓝橙蓝黄紫黄绿红蓝绿 7第7页，共38页，2022年，5月20日，14点39分，星期四物质对光的选择吸收: 物质的电子结构不同，所能吸收光的波长也不同，这就构成了物质对光的选择性吸收。 例：A 物质B 物质同理，得：1 ev = 1.610-19 J 8第

4、8页，共38页，2022年，5月20日，14点39分，星期四光的选择性吸收物质显色的本质完全吸收完全透过吸收黄色光光谱示意表观现象示意 9第9页，共38页，2022年，5月20日，14点39分，星期四一束白光通过某溶液，若全部透过（无吸收），溶液无色。若吸收了某一波段的光，则显示透过光的颜色（吸收光的互补色）。 CuSO4吸收黄光呈蓝色；KMnO4吸收绿光呈紫红色。 10物质所显示出来的颜色是由于该物质选择性地吸收了该颜色的互补色。第10页，共38页，2022年，5月20日，14点39分，星期四*测量某物质对不同波长单色光的吸收程度，以波长()为横坐标，吸光度(A)为纵坐标，绘制吸光度随波长的

5、变化可得一曲线，此曲线即为吸收曲线。 三、吸收曲线A 11图为不同浓度的KMnO4吸收曲线第11页，共38页，2022年，5月20日，14点39分，星期四由图可得出以下结论溶液对不同波长的色光或多或少存在一定的吸收；2. 溶液对某一波长的色光具有最大吸收，该波长称为最大吸收波长（ maximum absorption wavelength max）;绘制吸收曲线的目的：寻找该物质的max。3. 同物质不同浓度的溶液其光吸收曲线形状相同，在同一波长处，浓度越大，吸光度越大。 12第12页，共38页，2022年，5月20日，14点39分，星期四Cr2O72-、MnO4-的吸收光谱300400500

6、600700/nm350525 545Cr2O72-MnO4-1.00.80.60.40.2Absorbance350 13第13页，共38页，2022年，5月20日，14点39分，星期四苯和甲苯在环己烷中的吸收光谱苯(254nm)甲苯(262nm)A230 250 270 14第14页，共38页，2022年，5月20日，14点39分，星期四不同物质吸收光谱的形状以及max 不同定性分析的基础同一物质，浓度不同时，吸收光谱的形状相同，Amax 不同定量分析的基础用途进行定性分析进行定量分析选择吸收波长 15第15页，共38页，2022年，5月20日，14点39分，星期四 11.2 光吸收定律透

7、光率(透射比)透光率定义：T 取值为0.0 % 100.0 %全部吸收T = 0.0 %全部透射T = 100.0 %入射光 I0透射光 It吸光度定义： 16第16页，共38页，2022年，5月20日，14点39分，星期四 一、朗伯-比耳定律1760年朗伯提出：c 一定，一束平行的单色光通过一均匀溶液后，溶液对光的吸收程度A与液层的厚度b成正比。A= k b 1852年比耳提出：b一定， A和吸光物质的浓度c成正比。A= k c 17第17页，共38页，2022年，5月20日，14点39分，星期四合并上述两个定律为朗伯-比尔定律：一束平行的单色光 垂直照射某一均匀溶液时，溶液的吸光度A与溶液

8、的浓度和液层的厚度成正比。b ：吸光液层的厚度，光程， cmc：吸光物质的浓度， g / L, mol / L 18第18页，共38页，2022年，5月20日，14点39分，星期四K：比例常数取值与浓度的单位有关c：mol / LK 摩尔吸光系数 L mol 1 cm -1 19第19页，共38页，2022年，5月20日，14点39分，星期四 20的含义 表示吸光物质浓度为1mol/L,液层厚度 为1cm时溶液的吸光度。 值越大，溶液的吸光能力越强， 显色反应的灵敏度越高。 值是选择显色反应的重要依据。第20页，共38页，2022年，5月20日，14点39分，星期四影响 值大小的主要因素：物质

9、的种类不同物质其 值不同。定性依据。入射光的波长同一物质在不同波长下测定， 其 值不同。温度和其它条件酸度、时间、共存离子干 扰等。 21第21页，共38页，2022年，5月20日，14点39分，星期四吸光度A、透射比T与浓度c 的关系AT (%)cA=kbc1.00.80.60.40.2100 80 60 40 20 22第22页，共38页，2022年，5月20日，14点39分，星期四朗伯-比尔定律的适用条件单色光 应选用max处或肩峰处测定. 稀溶液 浓度增大，分子之间作用增强. 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). 23第23页，共38页

10、，2022年，5月20日，14点39分，星期四实际分析中，经常出现工作曲线不呈直线的情况，这种情况称为偏离了朗伯-比尔定律。若在曲线弯曲部分进行定量，将会引起较大的误差。AC正偏离负偏离标准曲线 二、对朗伯-比耳定律的偏离 24第24页，共38页，2022年，5月20日，14点39分，星期四a 非单色光引起的偏离 *朗伯-比尔定律只适用于单色光。但由于单色器色散能力的限制和出口狭缝需要保持一定的宽度，所以目前各种分光光度计得到的入射光实际上都是具有某一波段的复合光。由于物质对不同波长光的吸收程度的不同，因而导致对朗伯比尔定律的偏离。偏离原因 25第25页，共38页，2022年，5月20日，14

11、点39分，星期四* 克服非单色光引起的偏离的措施使用比较好的单色器，从而获得纯度较高的 “单色光”。入射光波长选择lmax ，保证测定有较高的灵敏度，此处的吸收曲线较为平坦，在此最大吸收波长附近各波长的光的值大体相等，由于非单色光引起的偏离要比在其他波长处小得多。测定时应选择适当的浓度范围，使吸光度读数在标准曲线的线性范围内。 26第26页，共38页，2022年，5月20日，14点39分，星期四b 溶液本身化学和物理因素引起的偏离 介质不匀引起的偏离 朗伯比耳定律除了要求入射光为单色光外，还假设吸收粒子是独立的，彼此之间无相互作用。如果被测试样是胶体、乳浊液、悬浮液时，入射光透过时，除吸收外，

12、还有一部分因散射而损失，故透过率T较小，一般认为，-1。 27第27页，共38页，2022年，5月20日，14点39分，星期四由于溶液本身化学反应引起的偏离溶液因解离、络合、缔合等反应，改变了吸光物质的浓度，因而引起偏离。如K2Cr2O7在水溶液中有下列平衡：橙色黄色如果溶液被稀释或增大溶液的pH， Cr2O72就转变成CrO42 ，吸光质点发生变化，从而引起偏离比耳定律。Cr2O72 H2O 2HCr2O7 2H+2CrO42 28第28页，共38页，2022年，5月20日，14点39分，星期四一、目视比色法 用眼睛辨别颜色深浅以确定物质颜色的方法。11.3 光度分析方法和仪器 29标准系列

13、未知样品观察方向方便、灵敏，准确度差. 常用于限界分析.第29页，共38页，2022年，5月20日，14点39分，星期四二、吸光光度法 借助分光光度计测定一系列标准溶液的A，绘制A-C曲线，测得未知液的Ax，从标准曲线上查得未知液的浓度Cx。 30 0 1.0 2.0 3.0 4.0 c(mg/mL)A。 。 。 。*0.800.600.400.200.00Axcx第30页，共38页，2022年，5月20日，14点39分，星期四 目视比色法与吸光光度法在原理上的区别： 吸光光度法测定溶液对光的吸收情况；目视比色法比较透过光的强度。如：分光光度计测定高锰酸钾对黄光的吸收情况。 31第31页，共3

14、8页，2022年，5月20日，14点39分，星期四 32*分光光度计：主要部件：光源、单色器、吸收池、检测器、读数指示器0.575光源单色器吸收池检测器显示第32页，共38页，2022年，5月20日，14点39分，星期四分光光度计的主要部件*a光源（light source） ：作用：产生一定强度的光辐射。可见光区：钨灯、碘钨灯(3202500nm)紫外区：氢灯，氘灯(180375nm)氙灯：紫外、可见光区均可用作光源要求：产生的光辐射强度要恒定。 33第33页，共38页，2022年，5月20日，14点39分，星期四氙灯氢灯钨灯 34第34页，共38页，2022年，5月20日，14点39分，星

15、期四棱镜：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红紫12800 600 500400* b 单色器 monochromator作用：将复合光分解为单色光。部件：棱镜（prism）或光栅（grating） 。 35第35页，共38页，2022年，5月20日，14点39分，星期四光栅：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.光栅衍射示意图M1M2出射狭缝光屏透镜平面透射光栅 36第36页，共38页，2022年，5月20日，14点39分，星期四 c. 比色皿(coloritrough) 也称吸收池。用于盛放试液的容器。 它是由无色透明、耐腐蚀、化学性质相同、厚度相等的玻璃制成的，按其厚度分为0.5 cm，l cm，2 cm