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2,提供有关试样的信息。 信息包括成分、含量、状态和结构等。 作用：从广义上讲，分析仪器的作用是把通常不能被人直接检测和理解的信号转变成可以被人检测和理解的形式。 分析仪器是被研究体系和科学工作者之间的通讯器件。,分析仪器的基本设计思路,3,光学分析法,光谱法,非光谱法,原子光谱法,分子光谱法,AES,AAS,AFS,UV-Vis,IR,MFS,MPS,光学分析法一般介绍,光谱法是基于物质与辐射能作用时，测量由物质内部发生量子化的能级之间的跃迁而产生的发射、吸收或散射辐射的波长和强度等等进行分析的方法。,非光谱法是基于物质与辐射相互作用时，测量辐射的某些性质，如折射、散射、干涉、衍射、偏振等变化的分析方法。,原子光谱法是由原子外层或内层电子 能级的变化产生的，它的表现形式为线光谱。,分子光谱法是由 分子中电子能级、振动和转动能级 的变化产生的，表现形式为带光谱。,XFS,Ultraviolet-visible,4,目录,6.1 光吸收的基本定律,6.2 吸光光度法及仪器,6.3 吸光光度分析及误差控制,6.4 显色反应,6.5 吸光光度分析法的应用,5,6.1 光吸收的基本定律,6.1.1 颜色与吸收光谱,6.1.2 光吸收基本定律,6,绚丽多彩的大自然界,7,绚丽多彩的大自然界,8,6.1.1颜色与吸收光谱,颜色是一种感觉，要证明它们的存在，必须通过观察者的亲身感受。 物质的颜色主要由物质的吸收光谱或反射光谱所决定。 要讨论颜色，必须从了解光的性质开始。,颜色往往是人们对化学开始引起浓厚兴趣的主要原因。工业家和科学家对颜色进行了长期的研究 ，但要对颜色下一个确切的定义却很难。 J.Griffiths(英),9,光的基本性质,光量子能量E：,h 普朗克(Planck)常数 h=6.62610-34Js 频率 l 波长 E光量子具有的能量。,光是一种电磁波，具有波动性和微粒性。,10,单色光、复合光、光的互补,单色光：单一波长的光 复合光：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。,11,雨后彩虹是连续光谱,12,可见光光谱,让一束白光通过分光元件，它将分解成红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等各种颜色的光，即可见光谱，可见光谱是连续光谱（光的强度随频率变化呈连续分布的光谱称连续光谱）。,13,光与物质的作用,当一连续光源通过棱镜时，光线被分解成各个波长的单色光。各波长的光在通过含有原子或分子的样品池时，其中有些波长的光被吸收池内的原子或分子吸收。将透过的光记录下来得到吸收光谱图。这种方法在分析中称为光谱法。,14,分子中的能级状态,分子的总能量：,Ee电子运动能；Er分子转动能；Ev分子振动能；,Et分子的平动能；Ei分子基团间的内旋转能； EN分子的核内能。,分子平动能和分子内旋转能可视为连续的(10-18eV)，而核能级(核自旋)在磁场中才分裂，所以分子光谱主要取决于电子能量、分子振动能和转动能的变化，即只要考虑,15,分 子 吸 收 光 谱 的 产 生,E,电子能级 Ee=120 eV,振动能级 Ev=0.051 eV,转动能级 Et=10-410-2 eV,分子中的电子相对于核的运动;,分子整体绕质心的转动。,各原子在平衡位置附近的振动；,分子内部运动有三种形式：,分子内部能量是量子化的,16,分子内部能量是量子化的,电子能级 120eV,紫外可见光区,振动能级 0.051eV,转动能级 110-40.05eV,近红外光区,远红外光区,电子能级,E,振动能级,转动,17,光学光谱区、跃迁类型与分析方法,18,分 子 吸 收 光 谱 的 产 生,光的吸收是物质与光相互作用的一种形式。入射光能量与分子能级间的能量差E相等时，才会吸收。,光子作用于物质分子时，光子将能量传递给物质分子，分子中的价电子获得能量后从电子基态跃迁到电子激发态，同时伴随着振动、转动的能级变化。电子光谱通常在可见紫外光区，称可见紫外光谱。,19,分子吸收光谱 Molecule Absorption Spectrum,纯 电子能态 间跃迁,20,紫外可见吸收光谱的 产 生,当光子作用于物质分子时，如果光子的能量与物质分子的某能级间的能量差相等时，光子将能量传递给物质分子，分子中的价电子获得能量后从电子基态跃迁到电子激发态，同时伴随着振动、转动的能级变化。电子光谱通常在可见紫外光区，称可见紫外光谱。 例如A物质,利用紫外可见光谱可进行定性和定量分析。,1eV=1.9*10-19J,21,光透过溶液时的现象,完全吸收,完全透过,吸收黄色光,光谱示意,表观现象示意,22,吸收光谱图,以波长为横坐标，以吸收光的强度为纵坐标绘制的曲线，称为吸收吸收光谱图。它能清楚地描述物质对不同波长的光的吸收情况。,不同浓度的KMnO4的吸收光谱图,23,溶液颜色与吸收光颜色的关系,24,溶液中溶质分子对光的吸收与吸收光谱,不同颜色的可见光波长及其互补光,25,300,400,500,600,700,/nm,350,525 545,Cr2O72-,MnO4-,Cr2O72-、MnO4-的吸收光谱,350,26,苯和甲苯在环己烷中的吸收光谱,紫外部分吸收,苯和甲苯在环己烷中的吸收光谱,27,几种稠环芳烃的吸收光谱图,28,根据物质对光的最大吸收波长，可进行定性分析。 一定的实验条件下，物质对光的吸收与物质的浓度成正比。根据物质对光的吸收多少可进行物质的定量分析。,Curve Absorption Spectrum,定性分析与定量分析的基础,29,6.1.2 光吸收基本定律,透光率与吸光度 一束平行单色光通过均匀、非散射的固体、液体或气体介质时，一部分被吸收，一部分透过介质，一部分被器皿的表面反射。设入射光强度为I0，吸收光强度为Ia ，透过光强度为It ，反射光强度为Ir 。,Transmission absorption Reflect original,30,6.1.2 光吸收基本定律,吸光光度分析法中，试液和空白溶液分别置于同样质料及厚度的吸收池中，让强度为Io的单色光分别通过这两个吸收池，再测量其透过光的强度。此时反射光强度基本上不变，其影响可以相互抵消。此时用I0表示入射光强度，则,透光率T：,透光率T越大(吸光度A越小)，表示样品对光的吸收越小。,吸光度A：,Absorbance,Transmittance,31,透光率T与吸光度A的关系,32,光吸收原理Lambert定律,1760年Lamber用实验证明。光的减弱程度与通过介质的光程成正比。,33,光吸收原理Beer定律,1852年Beer研究证明。光的减弱程度与介质中光所遇到的质点数成正比。,34,6.1.2 光吸收基本定律朗伯-比尔定律,朗伯-比尔定律：当一束强度为I0的平行单色光垂直照射到长度为b、浓度为c的液层，通过溶液后光的强度为It ，实验证明，吸光度A为：,上式即为朗伯比尔定律的数学表达式，是光度法定量分析的基础。 式中比例常数K与吸光物质的性质、入射光波长及温度等因素有关。,I0入射光强度 It透射光强度,35,吸收定律的推导,一束平行光垂直照射截面积为S的均匀、非散射的吸收介质，假设将吸收层厚度b分解为多个厚度为db的薄层。每一薄层的体积为S db 。 dS表示捕获面积，N 为吸光的质点数，c为吸光溶液的浓度。,照射到薄层的光强为I，吸收光子后光强减弱了dI，则-dI / I为俘获光子的分数。从统计学观点，俘获分数正比于吸光的质点数，所以得到下式：,36,吸收定律的推导,故 A = 0.434kbc=Kbc,将上式积分:,得:,因为,所以,N0为阿佛加德罗常数,37,摩尔吸收系数,上式中比例常数K随c的单位不同而不同。同一吸收物质在不同波长下的K值是不同的。,A = 0.434kbc=Kbc,当浓度c用molL-1，液层厚度b用cm为单位表示，则K用符号e来表示。 e称为摩尔吸收系数，单位为Lmol-lcm-1，它表示物质的量浓度为lmolL-1，液层厚度为l cm时溶液的吸光度。,38,摩尔吸收系数,摩尔吸光系数为吸光物质的特征参数，与物质的性质，入射光波长及温度有关；与溶液浓度无关。 在最大吸收波长处的摩尔吸光系数，常以e max表示。 e max表明了该吸收物质最大的吸光能力，也反映了光度法测定该物质可能达到的最大灵敏度。,39,桑德尔灵敏度,桑德尔(Sandell)灵敏度(灵敏度指数) S S是指当仪器的检测极限A=0.001时，单位截面积光程内所能检测出来的吸光物质的最低含量，其单位为mgcm-2，S与e及吸光物质摩尔质量M的关系为：,40,桑德尔灵敏度,桑德尔灵敏度s与的关系的推导： A0.001bc，bc0.001/e b为吸收池的厚度，单位是cm， c 的单位是 bc乘以待测物的摩尔质量M ( )，就是单位截面积内待测物的质量，即,41,6.2 吸光光度计及仪器,6.2.1 比色法,6.2.2 光电比色法,6.2.3 分光光度法及仪器,42,6.2.1 目视比色法,目视比色法：用眼睛观察、比较溶液颜色深度以确定物质含量的方法。优点是操作简便，适宜于野外和现场快速测定。可在复合光-白光下进行测定，某些不符合朗伯-比尔定律的显色反应，仍可用该法进行测定。主要缺点是准确度不高，标准系列不能久存，需要在测定时临时配制。,标准系列: (分别取1.0、2.0、3.0、4.0、5.0mL标准溶液 5.0mg/mL ),试样,43,6.2.2 光电比色法,用滤光片选择入射光，用光电池检测透射光的方法，称为光电比色法。,43,44,6.2.3 分光光度法及仪器,45,吸光光度法,吸光光度法是借助分光光度计来测量一系列标准溶液的吸光度，绘制标准曲线，根据被测试液的吸光度，从标准曲线求得被测物质的浓度或含量。 例如，测KMnO4含量，先测定一系列已知浓度的标准溶液在一定波长下的吸光度，然后在同样条件下测定试液的吸光度，在标准曲线上查到对应的浓度。,46,吸光光度法,与比色法和光电比色法相比较,吸光光度法具有明显优点： 入射光是纯度较高的单色光，故使偏离朗伯-比尔定律的情况大为减少， 标准曲线直线部分的范围更大，分析结果的准确度较高。 可任意选取某种波长的单色光，故可利用吸光度的加和性，同时测定溶液中两种或两种以上的组分。,47,分光光度计( spectrophotometer ),分光光度计按工作波长范围分类，紫外、可见分光光度计应用于无机物和有机物含量的测定，红外分光光度计主要用于结构分析。分光光度计又可分为单光束和双光束两类。 分光光度计的基本部件：光源、单色器、比色皿、检测器和显示装置。,48,分光光度计( spectrophotometer ),2. 单色器(monochromator)：将光源发出的连续光谱分解为单色光的装置。 棱镜：玻璃350 3200 nm, 石英185 4000 nm 光栅：波长范围宽, 色散均匀，分辨性能好。,1. 光源(Light source)：发出所需波长范围内的连续光谱，有足够的光强度，能量分布均匀，稳定。 可见光区：钨灯，碘钨灯(320 2500 nm) 紫外区：氢灯，氘灯(180 375 nm),仪器结构,49,分光光度计( spectrophotometer ),3.比色皿(coloritrough) 也称吸收池。盛放试液的容器。 玻璃比色皿 能吸收UV光，仅适用于可见光区 石英比色皿适用于紫外和可见光区 按其厚度分为0.5 cm，l cm，2 cm，3 cm 和 5 cm。,4. 检测器(detector)：利用光电效应，将光能转成电流讯号。 光电池，光电管，光电倍增管,5.显示装置 ：检流计、微安表、数字显示记录仪、计算机等。,50,6.3 吸光光度分析及误差控制,6.3.1 测定波长的选择,6.3.2 测量范围的选择,6.3.3 标准曲线的绘制,6.3.4 光度分析法的误差,51,6.3.1 测定波长的选择,某显色产物与显色剂的吸收光谱图,问题：这两种情况下如何选择测量波长？,52,6.3.1 测定波长的选择,测量波长的选择原则： 为了使测定结果有较高的灵敏度，应选择被测物质的最大吸收波长的光作为入射光，这称为“最大吸收原则”。选用这种波长的光进行分析，不仅灵敏度高，且能减少或消除由非单色光引起的对朗伯-比尔定律的偏离。 但是，在最大吸收波长处有其他吸光物质干扰测定时，则应根据“吸收最大，干扰最小”的原则来选择入射光波长。,53,6.3.1 测定波长的选择,例 丁二酮肟光度法测钢中镍，络合物丁二酮肟镍a的最大吸收波长为470 nm，但试样b中的铁用酒石酸钠掩蔽后，在470 nm处也有一定吸收，干扰镍的测定。为避免铁的干扰，可以选择波长 520 nm进行测定，虽然测镍的灵敏度有所降低，但酒石酸铁不干扰镍的测定。,54,6.3.2 吸光度的测量,待测试液的测量 参比溶液的选择：为了扣除因比色皿、溶剂或试剂等多种非待测组分对光吸收的影响，取光学性质相同、厚度相等的吸收池，分别盛待测溶液和参比溶液（一般为不含待测组分的试剂溶液）。先调节仪器，使透过参比溶液吸收池的吸光度为零，采用扣除参比溶液吸光度的方法，以保证分析方法的准确性。 再测量试液的吸光度，实际上便是把通过参比溶液吸收池的光强作为入射光的强度。,55,参比溶液的选择,利用参比溶液来调节仪器的零点，可消除由吸收池壁及溶剂对入射光的反射和吸收带来的误差，扣除干扰的影响。参比溶液选择原则： a 试液及显色剂均无色，蒸馏水作参比溶液。 b 显色剂为无色，被测试液中存在其他有色离子，用不加显色剂的被测试液作参比溶液。 c 显色剂有颜色，可选择不加试样溶液的试剂空白作参比溶液。,56,参比溶液的选择,d 显色剂和试液均有颜色，可将一份试液加入适当掩蔽剂，将被测组分掩蔽起来，使之不再与显色剂作用，而显色剂及其他试剂均按试液测定方法加入，以此作为参比溶液，这样就可以消除显色剂和一些共存组分的干扰。 e 改变加入试剂的顺序，使被测组分不发生显色反应，可以此溶液作为参比溶液消除干扰。,57,参比溶液的选择,58,6.3.2 测量范围的选择,吸光度范围的选择 从仪器测量误差的角度来看，为使测量结果得到较高的准确度，一般应控制标准溶液和被测试液的吸光度在0.20.8范围内。可通过控制溶液的浓度或选择不同厚度的吸收池来达到目的。,59,6.3.3 标准曲线 (calibration curve )的绘制,制作标准曲线的方法： 在选择的实验条件下分别测量一系列不同含量的标准溶液的吸光度，以标准溶液中待测组分的含量为横坐标，吸光度为纵坐标作图，得到一条通过原点的直线，称为标准曲线，此时测量待测溶液的吸光度，在标准曲线上就可以查到与之相对应的被测物质的含量。,60,6.3.4 光度分析法的误差,对朗伯-比尔定律的偏离 在吸光光度分析中，经常出现标准曲线不呈直线的情况，特别是当浓度较高时，标准曲线明显弯曲。,偏离比尔定律的主要原因有： 非单色光引起的偏离 介质不均匀引起的偏离 由于溶液本身的化学反应(解离、缔合、形成新化合物或互变异构等化学变化)引起的偏离,61,6.3.4 光度分析法的误差,吸光度测量误差： 在吸光光度分析中，仪器测量不准确也是误差的主要来源。这些误差可能来源于光源不稳定，实验条件偶然变动，读数不准确等。 吸光度越大，读数波动所引起的吸光度误差也越大吸光度A在0.2-0.8之间，测量的相对误差较小，A=0.434（即T=36.8%）时，测量的相对误差最小。,62,吸光度测量的相对误差,若在测定吸光度A时产生了一个微小的绝对误差dA，则测量A的相对误差为：,根据Lambert-Beer定律可得， 微分后得，所以可得： 所以,T的测量绝对误差是固定的， 作出Er与T的关系图如下。,63,吸光度测量的相对误差,根据Er与T作图可知，当A=0.434时，测量的相对误差最小，在A为0.20.8范围内，相对误差较小。,64,6.4 显色反应,6.4.1 显色反应和显色剂,6.4.2 显色条件的选择,65,6.4.1 显色反应和显色剂,显色剂与显色反应 若待测物质本身有较深的颜色，可以直接测定；若待测物质是无色或很浅的颜色，需要选适当的试剂与被测离子反应生成有色化合物再进行测定，此反应称为显色反应，所用的试剂称为显色剂。 显色反应类型 主要有氧化还原反应和络合反应两大类，其中络合反应是最主要的。,66,6.4.1 显色反应和显色剂,显色反应一般应满足以下要求： A. 选择性好，干扰少，或干扰容易消除;灵敏度高，有色物质的e应大于104。 B. 有色化合物的组成恒定，符合一定的化学式。 C. 有色化合物的化学性质稳定，保证在测量过程中溶液的吸光度基本恒定。 D. 有色化合物与显色剂之间的颜色差别要大，即显色剂对光的吸收与络合物的吸收有明显区别，要求两者的吸收峰波长之差Dl(称为对比度)大于60 nm。,67,6.4.1 显色反应和显色剂,显色剂分为有机显色剂和无机显色剂二类。 无机显色剂不多，因为生成的络合物不稳定，灵敏度和选择性也不高。 如用KSCN显色测铁、钼、钨和铌； 用钼酸铵显色测硅、磷和钒; 用H2O2显色测钛等。,68,6.4.1 显色反应和显色剂,有机显色剂分子中含有生色团（chromophoric group）和助色团（auxochrome group）。 生色团是某些含不饱和键的基团，如偶氮基、对醌基和羰基等。这些基团中的p电子被激发时需能量较小，可吸收波长200 nm以上的可见光而显色。 助色团是含孤对电子的基团，如氨基、羟基和卤代基等。这些基团与生色团上的不饱和键作用，使颜色加深。,69,6.4.1 显色反应和显色剂,有机显色剂举例：显色剂很多，下面列举几种 磺基水杨酸 OO型螯合剂，可与很多高价金属离子生成稳定的螯合物，主要用于测Fe3+。 丁二酮肟 NN型螯合显色剂，用于测定Ni2+。 1，10-邻二氮菲 NN型螯合显色剂，测微量Fe2+。 二苯硫腙 含S显色剂，萃取光度测定Cu2+，Pb2+，Zn2+，Cd2+，Hg2+等。 偶氮胂(铀试剂) 偶氮类螯合剂，强酸性溶液中测Th(),Zr()，U()等；在弱酸性溶液中测稀土金属离子。 铬天青S 三苯甲烷类显色剂，测定Al3+。 结晶紫 三苯甲烷类碱性染料，测定Tl3+。,70,6.4.1 显色反应和显色剂,多元络合物是由三种或三种以上的组分所形成的络合物。目前应用较多的是由一种金属离子与两种配位体所组成的三元络合物。三元络合物在吸光光度分析中应用较普遍。,三元混配络合物 金属离子与一种络合剂形成未饱和络合物，然后与另一种络合剂结合，形成三元混配络合物。例如，V(V)，H2O2和吡啶偶氮间苯二酚(PAR)形成1:1:1的有色络合物，可用于钒的测定，其灵敏度高，选择性好。,多元络合显色反应,71,6.4.1 显色反应和显色剂,离子缔合物 金属离子先与络合剂生成络阴离子或络阳离子，再与带反电荷的离子生成离子缔合物。主要用于萃取光度法。 如，Ag+与1，10-邻二氮菲形成阳离子，再与溴邻苯三酚红的阴离子形成深蓝色的离子缔合物。 作为离子缔合物的阳离子，有碱性染料、1，10-邻二氮菲及其衍生物、安替比林及其衍生物、氯化四苯砷(或磷、锑)等; 作为阴离子，有X-，SCN-，ClO4-，无机杂多酸和某些酸性染料等。,72,6.4.1 显色反应和显色剂,金属离子-络合剂-表面活性剂体系 金属离子与显色剂反应时，加入某些表面活性剂，可以形成胶束化合物，它们的吸收峰向长波方向移动(红移)，测定的灵敏度显著提高。 常用于这类反应的表面活性剂有溴化十六烷基吡啶、氯化十四烷基二甲基苄胺、氯化十六烷基三甲基铵、溴化十六烷基三甲基铵 、溴化羟基十二烷基三甲基铵、OP乳化剂。 例如，稀土元素、二甲酚橙及溴化十六烷基吡啶反应，生成三元络合物，在pH 89时呈蓝紫色，用于痕量稀土元素总量的测定。,73,6.4.1 显色反应和显色剂,杂多酸 溶液在酸性的条件下，过量的钼酸盐与磷酸盐、硅酸盐、砷酸盐等含氧的阴离子生成杂多酸，可作为吸光光度法测定磷、硅、砷等元素的基础。 杂多酸法需要还原反应的酸度范围较窄，必须严格控制反应条件。很多还原剂都可应用于杂多酸法中。氯化亚锡及某些有机还原剂，例如1-氨基-2-萘酚-4-磺酸加亚硫酸盐和氢醌常用于磷的测定。硫酸肼在煮沸溶液中作砷钼酸盐和磷钼酸盐的还原剂。抗坏血酸也是较好的还原剂。,74,6.4.2 显色反应条件选择,1.溶液的酸度 影响显色剂的平衡浓度和颜色 影响被测金属离子的存在状态 影响络合物的组成 合适的酸度需通过实验确定。,显色条件包括：溶液酸度，显色剂用量，试剂加入顺序，显色时间，显色温度，有机络合物的稳定性及共存离子的干扰等。,75,6.4.2 显色反应条件选择,2.显色剂的用量 为使显色反应进行完全，需加入过量的显色剂。但有些显色反应，显色剂加入太多，反而会引起副反应，对测定不利。显色剂浓度与吸光度的关系有下列三种情况，要根据实验结果来确定显色剂的用量。,试液吸光度与显色剂浓度的关系,76,6.4.2 显色反应条件选择,3 .显色反应时间 有些显色反应瞬间完成，溶液颜色很快达到稳定状态，并在较长时间内保持不变;有些显色反应虽能迅速完成，但有色络合物的颜色很快开始褪色;有些显色反应进行缓慢，溶液颜色需经一段时间后才稳定。 确定显色反应时间的实验方法，配制一分显色溶液，从加入显色剂计时，每隔一定时间测量一次吸光度，制作吸光度-时间曲线确定适宜时间。,77,6.4.2 显色反应条件选择,4. 显色反应温度 显色反应大多在室温下进行。但是，有些显色反应必需加热至一定温度完成。但要注意一些有色化合物在高温时分解。 5. 溶剂：某些有机溶剂能降低有色化合物的解离度，提高显色反应的灵敏度。如在Fe(SCN)3的溶液中加入丙酮颜色加深。还可能提高显色反应的速率，影响有色络合物的溶解度和组成等。,78,6.4.2 显色反应条件选择,6. 干扰及其消除方法 a. 控制溶液酸度 b. 加入掩蔽剂 c. 利用氧化还原反应，改变干扰离子的价态 d. 利用校正系数 e. 用参比溶液消除显色剂和某些共存有色离子的干扰。 f. 选择适当的波长 g. 当溶液中存在有消耗显色剂的干扰离子时，可通过增加显色剂的用量来消除干扰。 h. 预先分离的方法。,79,6.5 吸光光度法的应用,6.5.1 吸光光度法的特点,6.5.2 吸光光度法的应用,6.5.3 几种不同的吸光光度法,80,6.5.1 吸光光度法的特点,紫外可见分光光度法是测定无机离子和有机化合物的有力手段。 分光光度法的特点： （1）灵敏度高，常用于测定试样中1%10-3%的微量组分，甚至可测定低至10-410-6%的痕量组分。 （2）准确度较高。 （3）操作简便、快速，仪器结构比较简单，成本低。,81,6.5.2 吸光光度法的应用,分光光度法应用十分广泛，几乎所有的无机离子和许多有机化合物都可以直接或间接地用分光光度法进行测定。此外，分光光度法在对多组分分析以及研究化学平衡、络合物的组成等方面(如络合物形成常数、络合比，酸碱离解常数的测定)都有广泛的应用。,82,本章作业,P126-128 6.8、 6.11、 6.12、 6.21、 6.22、 6.23、 6.27、 6.28,83,6.5.3 几种不同的吸光光度分析法,示差吸光光度法,双波长吸光光度法、双光束吸光光度法,导数吸光光度法,固相反射分光光度法吸光光度法简介,84,示差吸光光度法,示差吸光光度法（differential spectrophotometry ） 吸光光度法一般仅适用于微量组分的测定，当待测组分浓度过高或过低，会引起很大的测量误差，导致准确度降低。示差吸光光度法可克服这一缺点。 示差吸光光度法用比待测溶液浓度稍低的标准溶液作参比。设参比溶液浓度为cs，待测溶液浓度为cx。,DA与Dc成正比。,85,示差吸光光度法,86,示差吸光光度法,用普通分光光度法测得标液c1的透光率为20%，试液的透光率为12%，若以示差法测定，以c1为参比，将参比溶液的吸光值A调节为0，则试液的透光率为： (A ) 40% ( B) 50% (C) 60% (D) 70%,示差吸光光度法举例,C,87,几种类型的分光光度计比较,88,双波长 吸光光度分析法,两束不同波长的单色光以一定的时间间隔交替地照射同一吸收池，测量并记录两者吸光度的差值。这样可以从分析波长的信号中扣除来自参比波长的信号，消除各种干扰，得到待测组分的含量。方法的灵敏度、选择性及测量的精密度高。被广泛用于环境试样及生物试样的分析。,双波长吸光光度法 (double-wavelengh),89,双波长 吸光光度分析法,A与吸光物质浓度成正比。由于只用一个吸收池，以试液本身对某一波长的光的吸光度为参比，消除了因试液与参比液及两个吸收池之间的差异引起的测量误差，提高测量的准确度。,设波长为l1和l2的两束单色光强度相等,双波长吸光光度法 (double-wavelengh),90,双波长 吸光光度分析法,Y 的存在不干扰 X 的测定,双波长吸光光度法原理,91,单光束紫外可见分光光度计,92,双光束紫外可见分光光度计,93,双波长紫外可见分光光度计,94,几种其他的 吸光光度分析法,导数分光光度法Derivative Spectrometry 导数分光光度法在多组分同时测定、浑浊样品分析、消除背景干扰、加强光谱的精细结构以及复杂光谱的辨析等方面，显示了很大的优越性。,吸收光谱曲线,一阶导数光谱曲线,二阶导数光谱曲线,95,光纤光度法,96,实验五 邻菲罗啉分光光度法测定铁,在显色前，首先用盐酸羟胺把Fe3+还原为Fe2+： 4 Fe3+ + 2NH2OH4 Fe2+ + N2O+H2O+4H+ 酸度过高，反应速度慢，酸度太低，则Fe2+水解，影响显色。,97,实验步骤,1 系列标准溶液的配制 分别移取铁的标准溶液(0.01g/L)0.0、2.0、4.0、6.0、8.0、10.0mL于6只25mL比色管中（编号为1-6），依次分别加入5.0mL HAcNaAc缓冲液、2.5mL盐酸羟胺、5.0mL邻菲罗啉溶液，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀，放置10min。 2 测量波长的选择 取上述已配好并显色的4号试液，用1cm比色皿，以试剂空白（1号试液）为参比，在450550nm范围内，每隔10nm测量1次吸光度。在峰值附近每间隔5nm测量1次。以波长为横坐标、吸光度为纵坐标绘制吸收曲线，确定最大吸收波长。,98,3 标准曲线的绘制 在选定的最大吸收波长(510nm左右)下，用1cm的比色皿，以试剂溶液作参比溶液，测定4.1中已配好的标准溶液的吸光度，绘制标准曲线。 4 水样中铁的含量测定 吸取水样10.0mL于25mL比色管中，加入5.0mL HAcNaAc缓冲液、2.5mL盐酸羟胺、5.0mL邻菲罗啉溶液，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀，放置10min，仍以试剂溶液作参比溶液，于分光光度计上测定吸光度，依据标准曲线获得样品中铁的含量 5 实验完毕后，用去离子水将比色皿洗干净，用滤纸、镜头纸吸干水分，放回原处,99,思考题,显色前加入盐酸羟胺的目的是什么？如果测定一般铁盐的总铁量，是否需要加入盐酸羟胺？ 本实验中哪些试剂加入量的体积要比较准确？哪些试剂则可以不必？为什么？ 根据自己的实验数据，计算在最合适波长下邻菲罗啉铁络合物的摩尔吸光系数。,100,分子吸收光谱与环境问题研究,101,一、太阳能与大气层 1. 太阳辐射 太阳是离地球最近的恒星，可视为直径为1.4106km、距地面1.5108km的球型光源，绝大部分太阳能波长在2004000nm范围内。 太阳光谱： 辐射的波长nm 200-400 400-800 800-4000 能量分数% 7 50 43 到达地面的紫外光波长大于290nm,往往分为UV-A（320-380nm）与UV-B （290- 320 nm）对地面生物特别有害的是紫外光UV-B 。,温室气体及温室效应,102,地球的热平衡,由于大气层的作用，太阳辐射到地球的能量仅约为50%，约30%被大气反射，20%被大气吸收。,进入地球大气的总能量为8.4104J.m-2.min-1.,103,光谱漂移,地球的热平衡：地球表面温度是通过进入地球的太阳辐射能量与返回空间热量之间的平衡来维持的。,返回外空间的 太阳辐射包括：,104,温室效应与温室气体,1.全球地表气温变化状况 2. 温室效应：是指大气中的某些组分像温室中的玻璃一样，能让阳光通过（短波辐射），但却可以吸收长波辐射，从使温度提高。,105,主要的温室气体的温室效应,106,主要的温室气体对大气增温的影响,0.20-0.25,107,大气中一些多原子分子的吸收光谱,在大气窗口，波长为750013000nm的辐射有7090%可以通过大气散失到宇宙空间，但 是氧化亚氮，甲烷，臭氧，氟里昂等气体在此波段有吸收带，过量的气体会使大气窗口关闭。加强温室效应。,108,温室气体,在平流层中存在的N2，O2，和O3分子，它们吸收太阳辐射中短波段的高能，发生以下反应：,地表上空的CO2，H2O，CH4，O3，N2O，CFCl3等，它们吸收来自地球的较长的红外波或微波辐射，防碍了地表的热辐射进入太空，造成大气窗口关闭，产生温室效应。温室气体。,109,全球变暖对世界的影响,据科学家预算，如果温室气体的排放量维持现状，到2025年，地表平均温度将升高1，100年后则可能升高3。 海平面上升： 估计温度上升1.5-4.5时，海水平面可上升20-165cm,近百年来全球气候增暖0.6 ，海水平面上升约10-15cm。 气候变化：温度变化，大气运动发生变化，降水发生改变，旱情加重，病虫害加剧。 对生物多样化的影响： 全球变暖会使生物带，生物群落的纬度分布发物改变，使有些生物灭绝。,110,臭氧层的形成与耗损,1. 臭氧层：存在于对流层的上部，能够吸收太阳光中99%以上的紫外辐射，保护了地球上的生物不受伤害。 2. 臭氧层的形成：平流层中氧光解的结果。,3. 臭氧层的消耗：,111,臭氧层的破坏,当水蒸气、氮氧化物、氟氯烃等污染物进入平流层，它们加速臭氧的耗损作用。例如：,F-11和F-12等氟氯烃的作用：,氮氧化物的作用：,112,南极臭氧空洞,113,臭氧层的变化对环境的影响,对人类健康的影响：破坏人体免疫系统，尤其是对呼吸道系统和对皮肤的影响。如平层臭氧每消耗1%，皮肤癌发病率可能增加2%。 对动植物的影响：如植物过多地暴露在紫外辐射下，生长速度下降20-50%，叶绿素含量减少10% -30%。 对气候影响：影响气温和降雨。 光化学烟雾的组分之一。 其他影响，如塑料老化、油漆变色、高聚物材料破坏加速等等。,
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