可见分光光度法和紫外分光光度法课件

可见分光光度法和紫外分光光度法

分光光度法（visiblespectrophotometry)可见分光光度法和紫外分光光度法

根据物质的吸收光谱及光的吸收定律，对物质进行定性和定量分析的分析方法可见光紫外紫蓝青绿黄橙红外400450480500560600650760800nm红可见分光光度法：380nm～780nm紫外分光光度法：200nm～380nm红外分光光度法：780nm～300000nm第一节物质的吸收光谱一、物质对光谱的选择性吸收可见分光光度法和紫外分光光度法光照射某物质，物质能够吸收光，使原有的基态转为激发态，只有当分子的能量(h

)与被照射物质粒子的基态和激发态能量之差(

E)相等时才能被吸收。M(基态)+h

M*(激发态)可见分光光度法和紫外分光光度法▲单色光：具有同一波长的光▲复合光：由不同波长光组成的光白光（日光、白炽灯光等）：由不同颜色的光按一定强度比例混合而成■光的性质和物质的颜色光由光量子组成，其能量与λ波长成反比

E=hr=hcλ红橙黄绿青青蓝蓝紫◆对角上的颜色称为互补色◆物质的颜色与吸收光颜色为互补色■物质颜色与吸收光颜色的关系可见分光光度法和紫外分光光度法

物质对光的吸收具有选择性，若溶液选择性地吸收了某种颜色的光，则溶液呈吸收光的互补光。可见分光光度法和紫外分光光度法▲溶液呈吸收光的互补色光的颜色透过光的颜色第一节物质的吸收光谱一、物质对光谱的选择性吸收二、物质的吸收光谱例如：KMnO4呈红色，吸收了绿色的光可见分光光度法和紫外分光光度法吸收光谱(A-λ曲线)(absorptionspectrum)图13-2不同波长KMnO4溶液吸收光谱▲当浓度改变时λmax位置不变峰的高度A成比例增加0.20.40.60.8ⅠⅡⅢ400450500550600650Ⅰ20mg／LⅡ40mg／LⅢ60mg／LnmAλλmax=520nm溶液浓度c成比例增加A：称吸光度λ相同时：可见分光光度法和紫外分光光度法第一节物质的吸收光谱一、物质对光谱的选择性吸收二、物质的吸收光谱

选择λmax的单色光，目的是使测定峰高值最大(灵敏度最大），减小测量误差。第三节可见分光光度计主要部件1.光源：钨丝灯（λ360~2500nm）稳定，足够光强度2.单色器：获取单色光（滤光片；棱镜或光栅）3.吸收池(样品池或比色皿):石英,玻璃4、检测器：光电池、光电管5、指示器：指针式微安表可见分光光度法和紫外分光光度法第三节可见分光光度计可见分光光度法和紫外分光光度法图721分光光度计光学系统示意图光源聚光镜反射镜吸收池光电管狭缝准直镜棱镜可见分光光度法和紫外分光光度法图混合光在棱镜中的色散600600600白光→棱镜（或光栅）连续光谱转动棱镜或光栅狭缝处获单色光（λ）检测器(detector)将光强度信号可测电信号光电池：在一定条件下，光电流与照射光强度成正比硒光电池结构示意图入射光+铁片半导体硒片金属薄膜e可见分光光度法和紫外分光光度法5、指示器吸光度与百分透光度标度2.01.00.70.60.50.40.30.20.150.10.050102030405060708090100AT(%)721型分光光度计采用指针式的微安表可见分光光度法和紫外分光光度法现分光光度计采用数字显示，直接读取A值。但先用参比溶液(空白溶液)调节T值为100%值。一、透光率和吸光度光的吸收示意图dxb入射光强度:I0

吸收光强度:Ia透过光强度:It

反射光强度:Ir第二节分光光度法的基本原理实际测量中常用参比消除反射光的影响，即有：I0=Ia+It

I0=Ia+It+Irdxb透光率的负对数称为吸光度，用符号A表示。A愈大，溶液对光的吸收愈多。透射光的强度It

与入射光强度I0之比称为透光率,用T表示。一、透光率和吸光度第二节分光光度法的基本原理光的吸收示意图dxb二、Lambert-Beer定律溶液对光的吸收除与溶液本性有关外，还与入射光波长、溶液浓度、液层厚度、温度等因素有关。Lambert和Beer分别于1760年和1852年研究得出吸光度与液层厚度和溶液浓度之间的定量关系。光的吸收示意图第二节分光光度法的基本原理dxb二、Lambert-Beer定律Lambert定律:当一适当波长的单色光通过一固定浓度的溶液时，其吸光度与光通过的液层厚度成正比，即第二节分光光度法的基本原理b为液层厚度，k1为比例系数，该定律适用于所有均匀介质。光的吸收示意图

A=k1bdxb二、Lambert-Beer定律Beer定律：当一适当波长的单色光通过溶液时，若液层厚度一定，则吸光度与溶液浓度成正比，即第二节分光光度法的基本原理c为液层厚度，k2为比例系数，该定律仅适用于单色光。光的吸收示意图

A=k2cdxb二、Lambert-Beer定律Beer定律：A=k2c第二节分光光度法的基本原理光的吸收示意图

Lambert定律：A=k1bLambert-Beer定律：A=

bcA=-lgT=

bcT=10-

bc

--摩尔吸光系数，L

mol-1

cm-1c--浓度，mol

L-1b--溶液厚度，cmA=-logT=-lg

It/I0=ε·b·c▲

入射光波长▲

溶液中吸收物的本性▲

溶液的温度2.公式适用范围▲单色光▲

均匀溶液(稀溶液)气相、均相固体▲

可见光区，紫外、红外区1.影响ε的因素可见分光光度法二、Lambert-Beer定律注意：A与入射光的强度无关三、吸收系数A=εbc

质量吸光系数摩尔吸光系数

a

(L/g.cm)ε

(L/mol·cm)c的单位g/Lmol/Lb的单位cmcm

A=a

bρ公式吸光系数可见分光光度法ε=a·MB三、吸收系数A=εbc

质量吸光系数摩尔吸光系数

a

(L/g.cm)ε

(L/mol·cm)A=a

bρ公式吸光系数可见分光光度法适用于测定相对分子量不明确的物质含量测定相对分子量明确的物质含量ε或a值越大,测定误差越小比吸光系数（specificabsorptivity)单位：mL/g.cm时的吸光值溶液浓度1%(g/mL)液层厚度b：1cmE1%表示1cm可见分光光度法E1%=10×1cmεMB或E1%=10×1cma注意：2.

a（或ε）值与c、b无关与入射光波长物质本性溶剂有关;可见分光光度法1.Lambert-Beer定律仅适用于单色光◆应选择吸收波长为λmax的单色光◆测定固定厚度的均匀介质可见分光光度法1．例：在波长为520nm处，KMnO4（Mr=158.04）的摩尔吸光系数等于2235L

mol-1

cm-1，问在此波长下，在2.00cm吸收池中，1.00×10-2g

L-1的溶液的透光率为多少？解：A=a

bρA=a

bρ=[2235/158.04]×2.00×1.00×10-2=0.283（或25.10%）可见分光光度法第三节可见分光光度法一、选择单色光1.作吸收曲线2.选择λmax的单色光作测定入射光用任意某浓度的溶液选取系列不同波长，测相应吸光度A0.20.40.60.8Ⅲ400450500550600650nmAλλmax=520nm可见分光光度法二、测定样品中物质的含量（一）标准对照法

配制一个标准溶液(c标准)，测A标准，然后在相同条件下测样品溶液的A样品。根据

A=εbc

c样品=A样品A标准c标准×可见分光光度法有一6.0mgL-1标准Fe3+溶液，吸光度为0.304。某样品溶液在同样条件下，测得其吸光度为0.510，求该样品溶液中Fe3+的质量浓度根据

A=abρρ样品=A样品A标准ρ标准×ρ样品=0.5100.3046.0×=10.0（mgL-1）（二）标准曲线法可见分光光度法二、测定样品中物质的含量

1.配制一系列已知浓度的标准溶液,分别用仪器测量其A，用A～c作图，得到的直线称为工作曲线(标准曲线)。标准溶液例如：A=kc

标准曲线●●●●●●c48121620A1.00.60.40.20.8测量值标准溶液标准溶液可见分光光度法

1.配制一系列已知浓度的标准溶液,分别用仪器测量其A，用A～c作图，得到的直线称为工作曲线(标准曲线)。可见分光光度法

2.在相同条件下配制样品溶液，测量其Ax，在标准曲线上得到样品的cx●●●●●●c48121620A1.00.60.40.20.8Axcx（三）比吸光系数比较法比吸光系数比较法是利用标准的值进行定量测定的。方法：将样品的比吸光系数与标准物质的比吸光系数比较，计算出样品的含量。可见分光光度法方法：将样品的比吸光系数与标准物质的比吸光系数比较，计算出样品的含量。例如：呋喃妥因标准的在相同的条件下样品的所以样品中含呋喃妥因的质量分数为：（三）比吸光系数比较法可见分光光度法（四）差示分光光度法可见分光光度法用比试样浓度稍小或稍大的溶液作参比溶液：

A=（Ax-As）=

b（cx-cs）=bc某标准溶液Ts=10%（A=1.0)，试样Tx=5%(A=1.3)；如果用标准溶液代替空白溶液作参比，则：

Ts’=100%(A=0.0),Tx’=50%(A=0.3)Tx在20~65%范围内从而提高了测量的准确度T在20%~65%(即A在0.2~0.7)范围内，浓度的相对误差较小。A=0.434T=36.8%图13-10测量误差和透光率关系示意图第四节提高测量灵敏度和准确度的方法1.仪器测定误差T=36.8%(A=0.434)时浓度的相对误差最小。可见分光光度法标准曲线(calibrationcurve)标准曲线及朗伯-比尔定律的偏离Ac123可见分光光度法第四节提高测量灵敏度和准确度的方法A=0.2～0.7时遵守Lambert-Beer定律0.20.72.标准曲线偏离原因（1）朗伯-比尔定律仅适用于稀溶液，浓溶液易偏离。（2）非单色入射光（狭小波长范围的复色光）（3）化学变化:离解、缔合、溶剂化、形成新化合物、互变异构等（4）物理因素（散射）溶液不均匀或呈胶体、乳浊、悬浮状可见分光光度法第四节提高测量灵敏度和准确度的方法3.测定前注意：(1)配制合适的溶液浓度，使之吸光度A为0.2～0.7之内◆溶液浓度过大，将它稀释◆溶液浓度过稀，将它浓缩或用厚的比色皿2.标准曲线偏离原因可见分光光度法第四节提高测量灵敏度和准确度的方法(2)选择合适的入射光波长(λmax)(3)选择合适的显色剂

（注意控制用量、酸度、温度和时间）可见分光光度法第四节提高测量灵敏度和准确度的方法(3)选择合适的显色剂

（注意控制