吸光度与透过率

2021/5/231第八章第八章吸吸 光光 光光 度度 法法2021/5/232化学分析化学分析：常量组分：常量组分(1%), Er 0.1%0.2% 依据化学反应依据化学反应, 使用玻璃仪器使用玻璃仪器 化学分析与仪器分析方法比较化学分析与仪器分析方法比较仪器分析仪器分析：微量组分：微量组分(1%), Er 1%5% 依据物理或物理化学性质依据物理或物理化学性质, 需要特殊的仪器需要特殊的仪器例例: 含含Fe约约0.05%的样品的样品, 称称0.2g, 则则m(Fe)0.1mg重量法重量法 m(Fe2O3)0.14mg, 称不准称不准容量法容量法 V(K2Cr2O7)0.02mL, 测不准测不准光度法光度法 结果结果0.048%0.052%, 满足要求满足要求准确度高准确度高灵敏度高灵敏度高2021/5/2338.1 吸光光度法的基本原理吸光光度法的基本原理 特点特点 (p293)灵敏度高灵敏度高：测定下限可达：测定下限可达105106mol/L, 10-4%10-5%准确度准确度能够满足微量组分的测定要求：能够满足微量组分的测定要求： 相对误差相对误差25 （12）操作操作简便快速简便快速应用广泛应用广泛 吸光光度法是基于被测物质的分子对光具有吸光光度法是基于被测物质的分子对光具有选择性吸收的特性而建立起来的分析方法。选择性吸收的特性而建立起来的分析方法。2021/5/2341.1.光的基本性质光的基本性质 电磁波的波粒二象性电磁波的波粒二象性c真空中光速真空中光速 2.99792458108m/s3.0 108m/s波长，单位：波长，单位：m,cm,mm, m,nm, 1 m=10-6m, 1nm=10-9m, 1=10-10m频率，单位：赫芝（周）频率，单位：赫芝（周）Hz 次次/秒秒 n折射率，真空中为折射率，真空中为1 =cVn光的传播速度光的传播速度:波动性波动性2021/5/235磁场向量磁场向量电场向量电场向量传播方向传播方向YZX与物质作用与物质作用2021/5/236微粒性微粒性h普朗克普朗克( (Planck) )常数常数 6.62610-34Js 频率频率E光量子具有的能量光量子具有的能量 单位：单位：J(焦耳焦耳)，eV(电子伏特电子伏特) 光量子，具有能量光量子，具有能量。Eh2021/5/237波粒二象性波粒二象性结论结论: :一定波长的光具有一定的能量，波长越一定波长的光具有一定的能量，波长越 长长( (频率越低频率越低) )，光量子的能量越低。，光量子的能量越低。单色光单色光：具有相同能量：具有相同能量( (相同波长相同波长) )的光。的光。混合光混合光：具有不同能量：具有不同能量( (不同波长不同波长) )的光复合在的光复合在 一起。一起。 =cEhhn真空中真空中: : cEh2021/5/238光学光谱区光学光谱区10nm200nm 200nm 380nm380nm 780nm780 nm 2.5 m2.5 m 50 m50 m 300 m2021/5/2393. 3. 溶液中溶质分子对光的吸收与吸收光谱溶液中溶质分子对光的吸收与吸收光谱 /nm颜色颜色互补光互补光400-450紫黄绿450-480蓝蓝黄黄480-490绿蓝绿蓝橙橙490-500蓝绿蓝绿红红500-560绿绿红紫红紫560-580黄绿黄绿紫紫580-610黄黄蓝蓝610-650橙橙绿蓝绿蓝650-760红红蓝绿蓝绿不同颜色的可见光波长及其互补光不同颜色的可见光波长及其互补光2021/5/2310300400500600700 /nm350525 545Cr2O72-MnO4-1.00.80.60.40.2AbsorbanceCr2O72-、MnO4-的吸收光谱的吸收光谱3502021/5/2311苯苯和和甲苯甲苯在环己烷中的吸收光谱在环己烷中的吸收光谱苯苯(254nm)甲苯甲苯(262nm)A 230 250 270 2021/5/23124. 光吸收基本定律光吸收基本定律: Lambert-Beer定律定律A=lg(I0/It)=kbcItI0bdxI I-dIs朗伯定律朗伯定律(1760)(1760) A=lg(I0/It)=k1b比尔定律比尔定律(1852)A=lg(I0/It)=k2c吸光度吸光度介质厚介质厚度度(cm)2021/5/2313T透光率（透射比）透光率（透射比）（Transmittance）0tIT =I=10=10T-kbc-AA = lg (I0/It) = lg(1/T) = -lgT = kbc2021/5/2314吸光度吸光度A、透射比、透射比T与浓度与浓度c的关系的关系ATc= 10-kbcTA=kbc2021/5/2315K 吸光系数吸光系数 Absorptivity a的单位的单位: Lg-1cm-1当当c的单位用的单位用gL-1表示时，用表示时，用a表示，表示， Aabc 的单位的单位: Lmol-1cm-1当当c的单位用的单位用molL-1表示时，用表示时，用 表示表示. 摩尔吸光系数摩尔吸光系数 Molar Absorptivity A bc 1%1cmE1%1cmE1%1cmE当当c的单位用的单位用g100mL-1表示时，用表示时，用 表示，表示， A bc， 叫做比消光系数叫做比消光系数2021/5/2316吸光度与光程的关系吸光度与光程的关系 A = bc 光源光源检测器检测器0.00吸光度吸光度检测器检测器b样品样品光源光源0.22吸光度吸光度光源光源检测器检测器0.44吸光度吸光度b样品样品b样品样品2021/5/2317吸光度与浓度的关系吸光度与浓度的关系 A = bc 吸光度吸光度0.00光源光源检测器检测器 吸光度吸光度0.22光源光源检测器检测器b 吸光度吸光度0.42光源光源检测器检测器b2021/5/2318朗伯朗伯-比尔定律的适用条件比尔定律的适用条件 单色光单色光 (见见p312证明证明) 应选用应选用 max处或肩峰处测定处或肩峰处测定2. 吸光质点形式不变吸光质点形式不变 离解、络合、缔合会破坏线性关系离解、络合、缔合会破坏线性关系 应控制条件应控制条件(酸度、浓度、介质等酸度、浓度、介质等)3. 稀溶液稀溶液 浓度增大，分子之间作用增强浓度增大，分子之间作用增强2021/5/2319 x104 (nm)亚甲蓝阳离子水溶液的吸收光谱亚甲蓝阳离子水溶液的吸收光谱a. 6.3610-6 mol/Lb. 1.2710-4 mol/Lc. 5.9710-4 mol/L亚甲蓝阳离子亚甲蓝阳离子单体单体 max= 660 nm二聚体二聚体 max= 610 nm二聚体的生成破坏二聚体的生成破坏了了A与与c的线性关系的线性关系2021/5/2320 0 1 2 3 4 mg/mlA。 。 。 。*0.80.60.40.20溶液浓度的测定溶液浓度的测定A bc工作曲线法工作曲线法(校准曲线校准曲线)朗伯朗伯-比尔定律的分析应用比尔定律的分析应用2021/5/23216. 吸光度的加和性与吸光度的测量吸光度的加和性与吸光度的测量 A = A1 + A2 + +An 用参比溶液调用参比溶液调T=100%（A=0），再测样品溶），再测样品溶液的吸光度，即消除了吸收池对光的吸收、反射，液的吸光度，即消除了吸收池对光的吸收、反射，溶剂、试剂对光的吸收等溶剂、试剂对光的吸收等。2021/5/23228.2 光度分析的方法和仪器光度分析的方法和仪器8.2.1 光度分析的几种方法光度分析的几种方法方便、灵敏，准确度差。常用于限界分析。方便、灵敏，准确度差。常用于限界分析。观察方向观察方向1.1.目视比色法目视比色法c4c3c2c1c1c2c3c42021/5/23232. 光电比色法光电比色法通过滤光片得一窄范围的光通过滤光片得一窄范围的光(几十几十nm)光电比色计结构示意图光电比色计结构示意图灵敏度和准灵敏度和准确度较差确度较差2021/5/23243. 吸光光度法和分光光度计吸光光度法和分光光度计光源光源单色器单色器吸收池吸收池检测系统检测系统稳压电源稳压电源分光光度法的基本部件分光光度法的基本部件通过棱镜或光栅得到一束近似的单色光通过棱镜或光栅得到一束近似的单色光.波长可调波长可调, 故选择性好故选择性好, 准确度高准确度高.2021/5/2325722722型分光光度计结构方框型分光光度计结构方框图图基础分析化学实验基础分析化学实验p93光光源源吸收池吸收池检测系统检测系统分光分光系统系统2021/5/2326分光光度计的主要部件分光光度计的主要部件光源光源：发出所需波长范围内的连续光谱，有足够：发出所需波长范围内的连续光谱，有足够 的光强度的光强度, ,稳定。稳定。 可见光区：可见光区：钨灯，碘钨灯钨灯，碘钨灯(320(3202500nm)2500nm) 紫外区：紫外区：氢灯，氘灯氢灯，氘灯(180(180375nm)375nm)单色器单色器：将光源发出的连续光谱分解为单色光的：将光源发出的连续光谱分解为单色光的 装置。装置。棱镜棱镜: :玻璃玻璃3503503200nm, 3200nm, 石英石英1851854000nm4000nm 光栅光栅: :波长范围宽波长范围宽, , 色散均匀色散均匀, ,分辨性能好分辨性能好, , 使用方便使用方便2021/5/2327吸收池吸收池：( (比色皿比色皿) )用于盛待测及参比溶液。用于盛待测及参比溶液。 可见光区：光学玻璃池可见光区：光学玻璃池 紫外区：石英池紫外区：石英池检测器检测器：利用光电效应，将光能转换成：利用光电效应，将光能转换成 电流讯号。电流讯号。 光电池，光电管，光电倍增管光电池，光电管，光电倍增管指示器指示器： 低档仪器：刻度显示（低档仪器：刻度显示（p307p307，图，图8.128.12) ) 中高档仪器：数字显示，自动扫描记录中高档仪器：数字显示，自动扫描记录2021/5/2328棱镜：棱镜：依据不同波长光通过棱镜时折射率不同依据不同波长光通过棱镜时折射率不同单色器单色器入射狭缝入射狭缝准直透镜准直透镜棱镜棱镜聚焦透镜聚焦透镜出射狭缝出射狭缝白光白光红红紫紫1 12 2800 600 5004002021/5/2329光栅：光栅：在镀铝的玻璃表面刻有数量很大的在镀铝的玻璃表面刻有数量很大的等宽度等宽度等间距等间距条痕条痕(600、1200、2400条条/mm )。M1M2出出射射狭狭缝缝光屏光屏透透镜镜平面透平面透射光栅射光栅光栅衍射示意图光栅衍射示意图原理原理：利用光通过光栅时利用光通过光栅时发生衍射和干涉现象而发生衍射和干涉现象而分光分光.2021/5/2330检测器检测器SeAu，Ag半导体半导体h 硒光电池硒光电池Ag、Au2021/5/2331光电管光电管红敏管红敏管 625-1000 nm蓝敏管蓝敏管 200-625 nmNi环（片）环（片）碱金属碱金属光敏阴极光敏阴极h 2021/5/2332光电倍增管光电倍增管待扫描160-700 nm1个光电子可产生个光电子可产生106107个电子个电子2021/5/23338.2.2 分光光度计的类型分光光度计的类型2021/5/2334多通道仪器多通道仪器（Multichannel Instruments） 光电二极管阵列光电二极管阵列(通常具有通常具有316个硅二极管个硅二极管) photodiode arrays (PDAs) 同时测量同时测量200820nm范围内的整个光谱范围内的整个光谱, 比单个比单个检测器快检测器快316倍倍,信噪比增加信噪比增加 316 1/2 倍倍. 其他类型分光光度计其他类型分光光度计将光度计放入样品中将光度计放入样品中, , 原位测量原位测量. . 对环境和对环境和过程监测非常重要过程监测非常重要. .纤维光度计纤维光度计2021/5/2335镀铝反射镜镀铝反射镜纤维光度计示意图纤维光度计示意图2021/5/2336纤维光度计纤维光度计2021/5/2337部分资料从网络收集整理而来，供大家参考，感谢您的关注！