吸收光谱吸光度A波长课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第二章 光学分析法导论,概述,基于物质对光的选择性吸收而建立起来的分析方法。,比色法,紫外可见吸光光度法,红外光谱法,分类,主要讨论可见吸光光度法，测定对象以金属离子为主。,特点,第二章 光学分析法导论概述基于物质对光的选择性吸收而建立,1,第一节 物质对光的选择性吸收,一、光的基本性质,二、物质对光的选择性吸收,（一）物质对光产生吸收的原因,（二）物质的颜色与光吸收的关系,（三）吸收曲线,第一节 物质对光的选择性吸收一、光的基本性质二、物质对光的,2,一、光的基本性质,光的波粒二象性,波动性,光按波动形式传播,光的干涉,衍射,折射,偏振,光的波长,、频率,v、,速度,c,的关系,v,c,:cm,v:,Hz(s,-1,),c,为光速,c,310,10,cm/s,一、光的基本性质光的波粒二象性波动性光按波动形式传播光的干涉,3,粒子性,如光电效应就表现出粒子性。,光量子的能量,E,与波长,、频率,v、,速度,c,的关系,v,c,光是由“光微粒子”或光量子组成。,E,h,v,E,h,v,h,c,/,粒子性如光电效应就表现出粒子性。光量子的能量E与波长、频,4,电磁波谱,按照波长的长短顺序,应用广泛,比色法,光度法,人的眼睛所能感觉到的电磁波。,电磁波谱按照波长的长短顺序应用广泛比色法人的眼睛所能感觉到,5,光的互补色示意图,白光,红,橙,黄,绿,青,蓝,紫,青蓝,图中处于直线关系的两种光为互补光，,它们按照一定的强度混合可形成白光。,400450,450480,480490,490500,500580,580600,600650,650750,单一波长的光 -单色光。,由不同波长组成的光-复合光。,光的互补色示意图白光红橙黄绿青蓝紫青蓝图中处于直线关系的两种,6,二、物质对光的选择性吸收,（一）物质对光产生吸收的原因,原子吸收光谱：,原子的外层电子选择性地吸,收某些波长的电磁波引起。,分子吸收光谱：,电子能级,振动能级,转动能级,量子化的特征能级,二、物质对光的选择性吸收（一）物质对光产生吸收的原因原子吸收,7,基态,电子能级的跃迁,激发态,E,E,E,物质只能吸收与它们分子内部能级差相当的光辐射。,不同的物质对不同波长光的吸收具有选择性。,基态电子能级的跃迁激发态EE E物质只能吸收与它们分子,8,（二）物质的颜色与光吸收的关系,物质为什么具有不同的颜色,物质的颜色与它所吸收光颜色（波长）有何关系，,颜色的深浅由什么决定,CuSO,4,吸收黄色光,呈现出互补色：蓝色,KMnO,4,吸收绿青色光,呈现出互补色：紫红色,白光,白光,（二）物质的颜色与光吸收的关系物质为什么具有不同的颜色物质的,9,（三）吸收曲线（吸收光谱）,吸光度（A）,波长（,）,波长为横坐标，吸光度（对光吸收程度的大小）为纵坐标。,能准确地描述物质对各种不同波长光的吸收情况。,最大吸收波长,max,525,n m,对于同一物质,c,不同，曲线的形状和,max,不变,在同一波长下，A 随,c,的增大而增大。,吸收曲线,是吸光光度法选择测量波长的依据,。,（三）吸收曲线（吸收光谱）吸光度（A）波长（）波长为横,10,第二节 光吸收的基本定律,一、朗伯-比尔定律,二、引起偏离,朗伯-比尔定律的因素,（一）朗伯-比尔定律,（二）吸收系数和桑德尔灵敏度,（三）标准曲线的绘制及其应用,物理因素,化学因素,第二节 光吸收的基本定律一、朗伯-比尔定律二、引起偏离朗伯,11,第二节 光吸收的基本定律,I,0,I,t,b,朗伯-光的吸收与溶液层的厚度关系。,比尔-光的吸收与溶液浓度的定量关系。,二者结合称为朗伯,-,比尔定律，也称光的吸收定律。,光的吸收示意图,（一）朗伯,-,比尔定律,第二节 光吸收的基本定律I0Itb朗伯-光的吸收与溶液,12,I,0,I,t,b,Alg,I,0,I,t,吸光度,透光度,T,I,t,I,0,lg,T,1,I,0,I,t,T,1,A0,I,t,0,T,0,A,T,：01,A：,取值范围：,I0ItbAlgI0It吸光度透光度TItI0 lgT,13,A,K b c,b:,液层的厚度,c：,浓度,K：,吸收系数,K,与吸光物质的性质、入射光波长及温度等因素有关。,朗伯,-,比尔定律,物理意义,成立,条件,多组分存在时总吸光度,AA,1,A,2,A,3,A,n,各组分不存在相互作用,AK b cb:液层的厚度c：浓度K：吸收系数K 与吸,14,（二）吸收系数和桑德尔灵敏度,吸收系数,a,b：cm,c：,g,L,1,a：,L,g,1,cm,1,摩尔吸光系数,b：cm,c：,mol,L,1,A,b c,A,a b c,：,L,mol,1,cm,1,应用广泛,（二）吸收系数和桑德尔灵敏度吸收系数 ab：cmc：g,15,摩尔吸光系数,物理意义,影响因素,对于同一物质，在一定条件下，的大小取决于，最大吸收波长,max,对应的,max,用来衡量光度法的灵敏度。,max,越大表示测定该物质的灵敏度越高。,表示,c,l molL,-1,，,b,l cm,时溶液的吸光度。,摩尔吸光系数物理意义影响因素对于同一物质，在一定条件下，,16,桑德尔灵敏度,(S),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,gcm,-2,。,S,与 的关系,定义,S=,M,/,(gcm,-2,),M：,吸光物质的摩尔质量（g,mol,-1,）,越大，其S值越小，测定方法的灵敏度越高。,桑德尔灵敏度(S)指当仪器的检测极限A=0.001时，单位截,17,（三）标准曲线的绘制及其应用,绘制,应用,A,b c,与,b,一定，测标准,溶液不同,c,的吸光度A。,测未知浓度,c,x,的A值，直接从标准线上查得,c,x,或由C,x,=A,x,计算得出。,0,A,c,c,x,A,x,（三）标准曲线的绘制及其应用绘制应用Ab c与b一定，,18,二、引起偏离,朗伯-比尔定律的因素,1、非单色光引起的偏离,(一）物理因素,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。,原,因,二、引起偏离朗伯-比尔定律的因素1、非单色光引起的偏离(一,19,2、非平行光引起的偏离,解决办法,使用比较好的单色器，从而获得纯度较高的“单色光”，,使标准曲线有较宽的线性范围。,人射光波长选择在被测物质的最大吸收处，,此处的吸收曲线较为平坦（吸光度随波长的变化较小）。,3、,介质不均匀引起的偏离,如果被测溶液是胶体溶液、乳浊液或悬浮液时，,入射光有一部分因散射现象而损失，,T,减少，A 增加。,2、非平行光引起的偏离解决办法使用比较好的单色器，从而获得纯,20,(一）化学因素,1、溶液浓度过高引起的偏离,2、化学反应引起的偏离,溶液浓度过高，吸光质点相互作用会改变,。,一般只使用于稀溶液。,溶液中的吸光物质常因解离、缔合、形成新化合物,或互变异构等化学变化而改变其浓度，因而导致偏,离朗伯,比尔定律。,(一）化学因素1、溶液浓度过高引起的偏离2、化学反应引起的偏,21,某有色溶液当用 1cm 吸收池时，其透过率为,T,，若改用 2cm 的吸收池，则透过率应为：,A:2,T,B:2 lg,T,C:,T,1/2,D:T,2,A,K b c,Alg,T,解：,T,10,A,T,10,K b c,T,1,10,K c,b,1,1cm,T,2,10,2,K c,b,2,2cm,T,2,(10,K c,),2,T,1,2,例题,某有色溶液当用 1cm 吸收池时，其透过率为T，若改用 2c,22,第三节 吸光光度法仪器,一、基本部件,二、测量原理,三、分光光度计的原理,第三节 吸光光度法仪器一、基本部件二、测量原理三、分光光度,23,SP-2102UVPC,722型,S22PC,NV202,SP-2102UVPC722型S22PCNV202,24,一、基本部件,单色,器,吸收,池,检测,系统,信号显,示系统,光,源,常用：低压钨丝灯（4002500,nm,),分光系统,（一）光源,近紫外区：氢灯或氘灯（185 375,nm,)。,(二)单色器,单包器是从光源辐射的复合光中分出单色光的光学装置。,由入口狭缝、准直镜、,色散元件（棱镜和光栅）,、,聚焦镜和出口狭缝组成。,棱镜通常用玻璃，石英等制成,一、基本部件单色吸收检测信号显光常用：低压钨丝灯（4002,25,（三）吸收池,玻璃质,石英质,可见光区,紫外、可见区,（四）检测系统,检测光信号，并将它转换成电信号，又称光电转换器。,光电管和光电倍增管是应用较广泛的一种检测器。,（五）信号显示系统,将检测器的信号放大，并以一定的方式显示或记录下来。,（三）吸收池玻璃质石英质可见光区紫外、可见区 （四）检,26,Alg,T,T/%,因Alg,T,吸光度的刻度是不均匀的,二、吸光度的测量原理,Alg TT/%因Alg T吸光度的刻度是不,27,三、分光光度计的类型,（一）单光束分光光度计,光源,单色器,吸收池,检测器,显示器,从光源到检测器只有一条光路，需要作空白调零操作。,参比,A,试样,三、分光光度计的类型（一）单光束分光光度计光源单色器吸收池检,28,（二）双光束分光光度计,R,S,M,1,透射，,M,4,反射时,I,0,M,1,M,4,M,2,M,3,M,1,反射，M,4,透射时 I,t,从光源到检测器有两条光路，仪器可自动消除空白吸收，不需作空白调零操作，一次即可测得试液和参比之差。,检测器,单色器,M,1,、M,4,半反射半投射旋转镜,（二）双光束分光光度计RSM1透射，M4反射时 I0M1,29,吸收光谱吸光度A波长课件,30,第四节 吸光光度法分析的条件选择,一、显色反应及其条件的选择,二、测量条件的选择,第四节 吸光光度法分析的条件选择一、显色反应及其条件的选择,31,一、显色反应及其条件的选择,1、显色反应,待测物质是无色或很浅的颜色，需要进行显色反应，,所用的试剂称为显色剂,。,待测物质本身有较深的颜色，直接测定。,显色反应主要分为：氧化还原反应、络合反应。,一、显色反应及其条件的选择1、显色反应待测物质是无色或很浅的,32,选择性好,对比度要大,：显色剂对光的吸收与络合物的吸收有明,显区别，要求,(,称为对比度)大于60,nm,。,有色化合物要稳定,：至少保证在测量过程中 溶液,的吸光度基本恒定。,注 意,灵敏度高,：,应大于 10,4,L,mol,1,cm,1,。,显色反应条件要易于控制,。,2、显色剂,采用无机显色剂和有机显色剂,选择性好 对比度要大：显色剂对光的吸收与络合物的吸收有明,33,（二）显色反应条件的控制,1、显色剂的用量,a,b,c,对 a 和 b,一般不采用 c 的显色体系。,在平台区选择适当的浓度进行测定。,（二）显色反应条件的控制1、显色剂的用量abc对 a 和,34,2、溶液的酸度,影响被测金属离子的存在状态；,影响显色剂的平衡浓度和颜色；,影响络合物的组成。,通过 pH 与吸光度关系曲线确定 pH 范围。,HRR+H,+,确定pH范围的方法,pH,A,7,6,5,4,3,2、溶液的酸度影响被测金属离子的存在状态；影响显色剂,35,3、时间和温度,4、有机溶剂和表面活性剂,5、干扰及消除,t,(min),A,25,20,15,10,5,3、时间和温度 4、有机溶剂,36,二、测量条件的选择,（,1,）测量波长的选择,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,”,（,maximum absorption,）。,（,2,）吸光度范围的选择,应控制吸光度在 0.150.8 范围内。,控制溶液的浓度或选择不同厚度的吸收池来达到目的。,(3)参比溶液的选择,二、测量条件的选择（1）测量波长的选择 应选择被测物质的最大,37,吸收光谱吸光度A波长课件,38,第五节 吸光光度法的应用,一、定量分析,（一）单组分的测定,0,