分光光度法.ppt

1、分析化学 2009-2010学年,1,吸光光度法,第十章,分析化学 2009-2010学年,2,10.1 物质对光的选择性吸收和光吸收的基本定律,10.1.1 光的基本性质 10.1.2 物质对光的选择性吸收 10.2.3 光吸收的基本定律,10.2 分光光度计及吸收光谱,10.2.1 吸光分析的几种方法 10.2.2 分光光度计 10.2.3 吸收光谱,要点归纳,分析化学 2009-2010学年,3,10.3 吸光光度法的灵敏度与准确度,10.3.1 灵敏度的表示方法 10.3.2 影响准确度的因素 10.3.3 测量条件的选择,10.4 吸光光度法分析条件的选择,10.4.1 酸度的选择

2、10.4.2 显色剂用量的选择 10.4.3 其它条件的选择,分析化学 2009-2010学年,4,10.5 吸光光度法应用简介,10.5.1 微量组分的测定 10.5.2 示差光度法 10.5.3 光度滴定法 10.5.4 络合物组成及稳定常数的测定 10.5.5 弱酸弱碱离解常数的测定 10.5.6 双波长分光光度法 10.5.7 导数分光光度法,分析化学 2009-2010学年,5,吸光光度分析：利用物质对光的选择性吸收特性进行测定一种分析方法，主要适用于微量组分分析。包括可见光吸光光度法、紫外吸光光度法、红外吸收光谱法。 紫外-可见光吸光光度法简称为吸光光度法。,1.灵敏度高 测定含量

3、可低至104106% ； 2.准确度好 相对误差一般为25% ； 3.快速简便 步骤包括将样品处理成溶液、显色、测定，所需的仪器设备均不复杂，操作简便，易于掌握 ； 4.应用广泛,一、吸光光度法的特点,分析化学 2009-2010学年,6,10.1.1 光的基本性质,吸光光度法 是基于被测物质的分子 对光 具有选择吸收的特性而建立的分析方法。,光的电磁波性质,400nm750nm,分析化学 2009-2010学年,7,光的波粒二象性,波动性,粒子性, ,E,光的折射,光的衍射,光的偏振,光的干涉,光电效应,E：光子的能量（J, 焦耳）, ：光子的频率（Hz, 赫兹）, ：光子的波长（cm）,c

4、：光速（2.99791010 cm.s-1）,h：Plank常数（6.625610-34 J.s 焦耳. 秒）,分析化学 2009-2010学年,8,单色光、复合光、光的互补,单色光,复合光,光的互补,单一波长的光,由不同波长的光组合而成的光,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。,分析化学 2009-2010学年,9,10.1.2 物质对光的选择性吸收,物质的颜色与光的关系,完全吸收,完全透过,吸收黄色光,光谱示意,表观现象示意,复合光,分析化学 2009-2010学年,10,物质对光的吸收满足,物质对光的吸收,光作用于物质

5、时，物质吸收了可见光，而显示出特征的颜色，这一过程与物质的性质及光的性质有关。,分析化学 2009-2010学年,11,吸收光谱 Absorption Spectrum,纯 电子能态 间跃迁,分子内电子跃迁,分子光谱为带状光谱,原子光谱为线光谱,分析化学 2009-2010学年,12,物质对光的选择吸收 Selected absorption,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吸收基础。,例：,A 物质,B 物质,同理，得：,1 ev = 1.610-19 J.,分析化学 2009-2010学年,13,10.1.3 朗伯-比尔(Lambert-Beer)定律,

6、透光率 （透射比）Transmittance,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 %,I0=Ia+It,吸光度定义：A = lg (I0/It) = lg(1/T) = -lgT,分析化学 2009-2010学年,14,吸光光度法的理论依据，研究光吸收的最基本定律,T = It / I0 , T: 透射比或透光度 A=lg (I0 / It )lg(1/T), A:吸光度,朗伯定律（1760年）：光吸收与溶液层厚度成正比 比尔定律（1852年）：光吸收与溶液浓度成正比,光吸收定律朗伯-比尔(Lambert-Beer)定

7、律,分析化学 2009-2010学年,15,当一束平行单色光垂直照射到样品溶液时，溶液的吸光度与溶液的浓度及光程（溶液的厚度）成正比关系朗伯比尔定律 数学表达：Alg(1/T)=Kbc 其中，A:吸光度，T:透光率， K:比例常数，b:溶液厚度，c:溶液浓度,注意： 平行单色光 均相介质 无发射、散射或光化学反应,分析化学 2009-2010学年,16,单色光 应选用max处或肩峰处测定 2. 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) 3. 稀溶液(一般0.01 molL-1) 浓度增大，分子之间作用增强,朗伯-比尔定律的适用条件,分析化学 2009-

8、2010学年,17,吸光度 与透光率 Absorbance and transmittance,T ： 透光率,A： 吸光度,T,T = 0.0 %,A = ,T = 100.0 %,A = 0.0,A = 0.434,T = 36.8 %,分析化学 2009-2010学年,18,吸光系数 Absorptivity,b 吸光液层的厚度，光程，cm,c 吸光物质的浓度, g/L, mol/L,K 比例常数,入射光波长,物质的性质,温度,取值与浓度的单位相关,c：mol / L,K ,摩尔吸光系数， L mol 1 cm -1,c：g / L,K a,吸光系数， L g 1 cm -1,Molar

9、 Absorptivity,Absorptivity,表示物质的浓度为1mol/L,液层厚度为1cm时溶液的吸光度。,分析化学 2009-2010学年,19,吸光度的加和性,A1 = e1bc1 A2 = e2bc2 A = e1bc1+ e2bc2 ,根据吸光度的加和性可以进行多组分的测定以及某些化学反应平衡常数的测定,在某一波长，溶液中含有对该波长的光产生吸收的多种物质，那么溶液的总吸光度等于溶液中各个吸光物质的吸光度之和,分析化学 2009-2010学年,20,吸光光度法的灵敏度与准确度,灵敏度,吸光光度法是一种适合于微量组分测定的仪器分析法，检测限大多可达10-3 10-4 g / L

10、 或 g / mL 数量级。,准确度,能满足微量组分测定的要求。一般相对误差 25 %。例如，石灰石中微量铁，含量为 0.067 %，相对误差以 5 %计算，结果为 0.064 0.070 %，绝对误差为 0.003 %,比较常量分析：铁矿中的铁含量测定，含量为80%，若相对 误差以 5 %计算，结果为 84 76 %，绝对误差为 4 %,分析化学 2009-2010学年,21,灵敏度的表示方法一：摩尔吸光系数,对同一种待测物质，不同的方法具有不同的 ，表明具有不同的灵敏度。,例，分光光度法测铜,铜试剂法测 Cu, 426 = 1.28 104 Lmol-1cm-1,双硫腙法测 Cu, 495

11、 = 1.58 105 Lmol-1cm-1,一般情况, 104, 104 105, 105,低灵敏度,中等灵敏度,高灵敏度,灵敏度不同的本质原因是什么,？,分析化学 2009-2010学年,22,当仪器检测吸光度为0.001时，单位截面积光程内所能检测到的吸光物质的最低含量。单位： g /cm2,Sandell 灵敏度与 的关系,灵敏度的表示方法二,桑德尔(Sandell) 灵敏度 S,g /cm2,分析化学 2009-2010学年,23,S:当仪器检测吸光度为0.001时，单位截面积光程内所能检测到的吸光物质的最低含量。单位： g /cm2,Sandell 灵敏度与 关系的推导,g /cm

12、2,分析化学 2009-2010学年,24,例:,氯磺酚S测定钢中的铌: 50ml容量瓶中有Nb30g，用2cm比色池，在650nm测定光吸收，A0.43,求S. (Nb原子量92.91),3.3104 Lmol-1cm-1,解：根据A=bC,求,分析化学 2009-2010学年,25,Sandell 灵敏度 S,灵敏度,灵敏度,摩尔吸光系数 ,、S和灵敏度的关系,当仪器检测吸光度为0.001时，单位截面积光程内所能检测到的吸光物质的最低含量。单位： g /cm2,表示物质的浓度为1mol/L,液层厚度为1cm时溶液的吸光度。,分析化学 2009-2010学年,26,10.2.1 吸光分析的几

13、种方法,目视比色法,特点,利用自然光,比较吸收光的互补色光,准确度低（半定量）,不可分辨多组分,方法简便，灵敏度高,10.2 分光光度计及吸收光谱,光电比色法,分光光度法（紫外-可见分光光度法）UV-VIS,Ultraviolet Visual Spectroscopy,光源,单色器,吸收池,检测器,显示,I0,It,参比,样品,未考虑吸收池和溶剂对光子的作用,注意比较,分析化学 2009-2010学年,28,10.2.2 吸光分析法的仪器简介,紫外-可见分光光度计组件,光源,单色器,样品池,检测器,信号输出,氢灯，氘灯，185 350 nm； 卤钨灯，250 2000 nm.,基本要求：光源

14、强，能量分布均匀，稳定,作用：将复合光色散成单色光,棱镜,光栅,玻璃， 350 2500 nm, 石英，185 4500 nm,平面透射光栅， 反射光栅,玻璃，光学玻璃，石英,作用：将光信号转换为电信号，并放大,光电管，光电倍增管，光电二极管，光导摄像管（多道分析器）,表头、记录仪、屏幕、数字显示,单波长单光束分光光度计,分析化学 2009-2010学年,30,单波长双光束分光光度计,分析化学 2009-2010学年,31,分光光度计,分析化学 2009-2010学年,32,分析化学 2009-2010学年,33,分析化学 2009-2010学年,34,以波长（）为横坐标，吸光度（A）为纵坐标

15、，绘制吸光度随波长的变化可得一曲线，此曲线即为吸收光谱。,10.2.2吸收光谱Absorption Spectra,吸收光谱,最大吸光度处的波长叫做最大吸收波长，用 max表示， 在 max处测得的摩尔吸光系数为最大摩尔吸光系数，用 max表示， max更直观的表示测定的灵敏度,分析化学 2009-2010学年,35,KMnO4溶液的吸收光谱图,物质对光的吸收与物质的浓度成正比， 在 max处吸光度A随浓度的变化最明显。,分析化学 2009-2010学年,36,Cr2O72-、MnO4-的吸收光谱,不同物质的溶液，其最大吸收波长不同，此特性可作为物质定性分析的依据。,分析化学 2009-2010学年,37,定性分析与定量分析的基础,定性分析基础,定量分析基础,物质对光的选择吸收,在一定的实验条件下，物质对光的吸收与物质的浓度成正比。,分析化学