無極分析化學(xué)可見光吸光光度法ppt課件

1、 10.1 分光光度法基本原理分光光度法基本原理 10.2 可見光分光光度計可見光分光光度計 10.3 顯色反應(yīng)及顯色條件的選擇顯色反應(yīng)及顯色條件的選擇第第10章章 可見光吸光光度法可見光吸光光度法吸光光度法吸光光度法Absorption Photometry）：）：基于物質(zhì)對光的選擇性吸收而建立起來的一種分析方法?；谖镔|(zhì)對光的選擇性吸收而建立起來的一種分析方法。包括比色法、分光光度法。包括比色法、分光光度法。10.1 分光光度法基本原理分光光度法基本原理第第1010章章 可見光吸光光度法可見光吸光光度法比色法：比較有色溶液顏色的深淺確定有色物質(zhì)含比色法：比較有色溶液顏色的深淺確定有色物質(zhì)含

2、量量分光光度法：分光光度法： 依據(jù)物質(zhì)對光的選擇性吸收測定組分含量依據(jù)物質(zhì)對光的選擇性吸收測定組分含量根據(jù)物質(zhì)對不同波長范圍的光的吸收，分光光根據(jù)物質(zhì)對不同波長范圍的光的吸收，分光光度法分為：可見、紫外、紅外分光光度法等。度法分為：可見、紫外、紅外分光光度法等。 吸光光度法同滴定分析法、重量分析法相比，吸光光度法同滴定分析法、重量分析法相比，有以下一些特點：有以下一些特點： (1) 靈敏度高靈敏度高 吸光光度法測定物質(zhì)的濃度下限吸光光度法測定物質(zhì)的濃度下限(最低濃度最低濃度)一般可達一般可達1-10-3 %的微量組分。對固體試的微量組分。對固體試樣一般可測到樣一般可測到10-5 %。如果對被測

3、組分事先加以富。如果對被測組分事先加以富集，靈敏度還可以提高集，靈敏度還可以提高1-2個數(shù)量級。個數(shù)量級。10.1 分光光度法基本原理分光光度法基本原理第第1010章章 可見光吸光光度法可見光吸光光度法 (2) 準確度較高準確度較高 一般吸光光度法的相對誤差為一般吸光光度法的相對誤差為2-5%，其準確度雖不如滴定分析法及重量法，但對，其準確度雖不如滴定分析法及重量法，但對微量成分來說，還是比較滿意的，因為在這種情況下，微量成分來說，還是比較滿意的，因為在這種情況下，滴定分析法和重量法也不夠準確了，甚至無法進行測滴定分析法和重量法也不夠準確了，甚至無法進行測定。定。 (3) 操作簡便，測定速度快

4、。操作簡便，測定速度快。 (4) 應(yīng)用廣泛應(yīng)用廣泛 幾乎所有的無機離子和有機化合幾乎所有的無機離子和有機化合物都可直接或間接地用吸光光度法進行測定。物都可直接或間接地用吸光光度法進行測定。 現(xiàn)代分析化學(xué)的現(xiàn)代分析化學(xué)的“常規(guī)武器常規(guī)武器”10.1 分光光度法基本原理分光光度法基本原理第第1010章章 可見光吸光光度法可見光吸光光度法1. 物質(zhì)對光的選擇性吸收物質(zhì)對光的選擇性吸收 光是電磁波，具有波粒二象性，其波長、頻光是電磁波，具有波粒二象性，其波長、頻率與速度之間的關(guān)系為：率與速度之間的關(guān)系為：E = h = h c / （普朗克方程）（普朗克方程）h為普朗克常數(shù)，其值為為普朗克常數(shù)，其值為

5、 6.6310-34 Js。不同。不同波長的光具有不同的能量。波長的光具有不同的能量。 ，E ； ，E 光譜或電磁波譜：光按照波長的長短順序范圍排光譜或電磁波譜：光按照波長的長短順序范圍排列得到的譜。列得到的譜。10.1.1 物質(zhì)對光的選擇性吸收與物質(zhì)顏色的關(guān)系物質(zhì)對光的選擇性吸收與物質(zhì)顏色的關(guān)系10.1 分光光度法基本原理分光光度法基本原理第第1010章章 可見光吸光光度法可見光吸光光度法射線x射線紫外光紅外光微波無線電波10-2 nm 10 nm 102 nm 104 nm 0.1 cm 10cm 103 cm 105 cm可 見 光近紫外：近紫外：200-400 nm可見光：人眼所能感覺

6、到的波長范圍可見光：人眼所能感覺到的波長范圍400-750 nm近紅外：近紅外：7502500 nm10.1 分光光度法基本原理分光光度法基本原理第第1010章章 可見光吸光光度法可見光吸光光度法單色光：單一波長的光單色光：單一波長的光 （通常：波長處于某一范圍的光）（通常：波長處于某一范圍的光）復(fù)合光：由不同波長的光組合而成的光。復(fù)合光：由不同波長的光組合而成的光。例如：陽光、白熾燈炮發(fā)出的光等。例如：陽光、白熾燈炮發(fā)出的光等。不同物質(zhì)對光的吸收具有選擇性：復(fù)合光通過溶液時，不同物質(zhì)對光的吸收具有選擇性：復(fù)合光通過溶液時，某些波長的光被溶液吸收，另一些波長的光則透過，某些波長的光被溶液吸收，

7、另一些波長的光則透過，溶液的顏色由透射光的波長決定。溶液的顏色由透射光的波長決定。透射光與吸收光稱為互補色光。透射光與吸收光稱為互補色光。 (表表10-1 p251)10.1 分光光度法基本原理分光光度法基本原理第第1010章章 可見光吸光光度法可見光吸光光度法不同顏色的可見光波長及其互補光不同顏色的可見光波長及其互補光10.1 分光光度法基本原理分光光度法基本原理第第1010章章 可見光吸光光度法可見光吸光光度法光的互補：藍光的互補：藍 黃黃10.1 分光光度法基本原理分光光度法基本原理第第1010章章 可見光吸光光度法可見光吸光光度法10.1 分光光度法基本原理分光光度法基本原理第第101

8、0章章 可見光吸光光度法可見光吸光光度法固體物質(zhì)固體物質(zhì): 當(dāng)光照射到固體物質(zhì)時，物質(zhì)對于不同當(dāng)光照射到固體物質(zhì)時，物質(zhì)對于不同波長的光的吸收、透過、反射、折射的程度不同波長的光的吸收、透過、反射、折射的程度不同而使物質(zhì)呈現(xiàn)出不同的顏色：而使物質(zhì)呈現(xiàn)出不同的顏色： 光完全被吸收，則呈現(xiàn)黑色；光完全被吸收，則呈現(xiàn)黑色； 光完全被反射，則呈現(xiàn)白色；光完全被反射，則呈現(xiàn)白色； 光被吸收程度差不多，則呈現(xiàn)灰色；光被吸收程度差不多，則呈現(xiàn)灰色；如果物質(zhì)選擇性地吸收某些波長的光，那么，這如果物質(zhì)選擇性地吸收某些波長的光，那么，這種物質(zhì)的顏色就由它所反射或透射光的顏色來決種物質(zhì)的顏色就由它所反射或透射光的顏

9、色來決定。定。 任何一種溶液對不同波長的光的吸收程度是不相等的。任何一種溶液對不同波長的光的吸收程度是不相等的。溶液對單色光的吸收程度用吸光度溶液對單色光的吸收程度用吸光度A來描述來描述以波長為橫坐標(biāo)，以吸光度為縱坐標(biāo)可以得到一條曲線以波長為橫坐標(biāo)，以吸光度為縱坐標(biāo)可以得到一條曲線 -吸收光譜曲線或吸收曲線吸收光譜曲線或吸收曲線清楚地描述了溶液對不同波長光的吸收情況清楚地描述了溶液對不同波長光的吸收情況10.1 分光光度法基本原理分光光度法基本原理第第1010章章 可見光吸光光度法可見光吸光光度法2. 吸收曲線吸收曲線吸收曲線是分光光度法吸收曲線是分光光度法選擇測量波長的依據(jù)選擇測量波長的依據(jù)

10、 10.1 分光光度法基本原理分光光度法基本原理第第1010章章 可見光吸光光度法可見光吸光光度法光吸收程度最大處的波長，光吸收程度最大處的波長，稱為最大吸收波長，常用稱為最大吸收波長，常用最大最大 或或 max 表示表示圖圖10-1 KMnO4溶液的吸收曲線溶液的吸收曲線(cKMnO4: abcd)定性分析基礎(chǔ)定性分析基礎(chǔ) 不同物質(zhì)具有不同的特征吸收曲線，據(jù)此可進不同物質(zhì)具有不同的特征吸收曲線，據(jù)此可進行物質(zhì)的定性分析。（物質(zhì)對光的選擇吸收）行物質(zhì)的定性分析。（物質(zhì)對光的選擇吸收）定量分析基礎(chǔ)定量分析基礎(chǔ) 對于同一物質(zhì)，濃度不同，其吸收曲線的形狀對于同一物質(zhì)，濃度不同，其吸收曲線的形狀和最大

11、吸收波長是固定不變的，只是在同一波長下和最大吸收波長是固定不變的，只是在同一波長下吸光度隨濃度的增大而增大，據(jù)此可進行定量分析。吸光度隨濃度的增大而增大，據(jù)此可進行定量分析。（一定的實驗條件下，物質(zhì)對光的吸收與物質(zhì)的濃（一定的實驗條件下，物質(zhì)對光的吸收與物質(zhì)的濃度成正比。）度成正比。）10.1 分光光度法基本原理分光光度法基本原理第第1010章章 可見光吸光光度法可見光吸光光度法ItI0IrI0 = Ir + Ia + ItIa 在分光光度測定中，盛溶液的比色皿都是采用相在分光光度測定中，盛溶液的比色皿都是采用相同質(zhì)量的光學(xué)玻璃制成的，反射光的強度基本上是不同質(zhì)量的光學(xué)玻璃制成的，反射光的強度

12、基本上是不變的變的(一般約為入射光強度的一般約為入射光強度的4)，其影響可以互相，其影響可以互相抵消，于是可以簡化為抵消，于是可以簡化為 I0 It + Ia 10.1 分光光度法基本原理分光光度法基本原理第第1010章章 可見光吸光光度法可見光吸光光度法10.1.2 朗伯朗伯-比爾定律比爾定律-定量分析的理論依據(jù)定量分析的理論依據(jù) 入射光的強度為入射光的強度為I0吸收光的強度為吸收光的強度為Ia透過光的強度為透過光的強度為It反射光的強度為反射光的強度為Ir10.1 分光光度法基本原理分光光度法基本原理第第1010章章 可見光吸光光度法可見光吸光光度法溶液對單色光的吸收程度用吸光度溶液對單色

13、光的吸收程度用吸光度A來描述來描述單色光透過溶液的程度用透光率單色光透過溶液的程度用透光率T來描述來描述tIIA0lg0lgIITtTAlg朗伯朗伯-比耳定律光吸收定律）比耳定律光吸收定律） 1760年和年和1852年研究了光的吸收與有色溶液液層年研究了光的吸收與有色溶液液層的厚度及溶液濃度的定量關(guān)系：的厚度及溶液濃度的定量關(guān)系：bcAT=A 吸光度吸光度b 液層厚度液層厚度(光程長度光程長度/cm)c 物質(zhì)的量濃度物質(zhì)的量濃度(molL-1) 摩爾吸光系數(shù)摩爾吸光系數(shù)(Lmol-1cm-1)10.1 分光光度法基本原理分光光度法基本原理第第1010章章 可見光吸光光度法可見光吸光光度法bcA

14、當(dāng)當(dāng) c 的單位用的單位用gL-1表示時，用表示時，用 a 表示：表示： AabcbcT10TAlga 的單位的單位: Lg-1cm-1吸光度吸光度(A)、透光率、透光率(T)與濃度與濃度(c)的關(guān)系的關(guān)系A(chǔ)TcA=bc線性關(guān)系線性關(guān)系10.1 分光光度法基本原理分光光度法基本原理第第1010章章 可見光吸光光度法可見光吸光光度法bcT10 在分光光度分析實踐中，我們不能直接取在分光光度分析實踐中，我們不能直接取 1 molL-1 這樣高濃度的有色溶液來測定摩爾吸光系數(shù)值，而是在這樣高濃度的有色溶液來測定摩爾吸光系數(shù)值，而是在適宜的低濃度時測定吸光度，然后通過計算求得適宜的低濃度時測定吸光度，

15、然后通過計算求得 值。值。 測定條件一定時，測定條件一定時， 的大小取決于物質(zhì)的性質(zhì)，是的大小取決于物質(zhì)的性質(zhì)，是物質(zhì)的特征值。物質(zhì)的特征值。 max常用來衡量光度法靈敏度的高低，常用來衡量光度法靈敏度的高低， max越越大，靈敏度越高。大，靈敏度越高。p25210.1 分光光度法基本原理分光光度法基本原理第第1010章章 可見光吸光光度法可見光吸光光度法 摩爾吸光系數(shù)：吸光物質(zhì)在一定波長和溶劑條件摩爾吸光系數(shù)：吸光物質(zhì)在一定波長和溶劑條件下的特征常數(shù)，表征顯色反應(yīng)靈敏度的重要參數(shù)。下的特征常數(shù)，表征顯色反應(yīng)靈敏度的重要參數(shù)。適用范圍：所有的電磁輻射和所有的吸光物質(zhì)。適用范圍：所有的電磁輻射和

16、所有的吸光物質(zhì)。需滿足的條件：需滿足的條件：（1入射光為平行單色光且垂直照射；入射光為平行單色光且垂直照射；（2吸光物質(zhì)為均勻非散射體系；吸光物質(zhì)為均勻非散射體系；（3吸光質(zhì)點之間無相互作用；吸光質(zhì)點之間無相互作用；（4輻射與物質(zhì)之間的作用僅限于光吸收過程，輻射與物質(zhì)之間的作用僅限于光吸收過程，無熒光和光化學(xué)現(xiàn)象發(fā)生。無熒光和光化學(xué)現(xiàn)象發(fā)生。10.1 分光光度法基本原理分光光度法基本原理第第1010章章 可見光吸光光度法可見光吸光光度法10.1.3 偏離朗伯偏離朗伯-比爾定律的原因自學(xué)）比爾定律的原因自學(xué)） 由光源、單色器分光系統(tǒng)）、吸收池、檢測系統(tǒng)和信號顯示系統(tǒng)等五部分組成。10.2.1 光

17、源 常用的光源為 6-12 伏低壓鎢絲燈320-2500 nm）；近紫外區(qū)測定時應(yīng)使用氫燈或氘燈作光源185-380 nm）。 為了保持光源強度的穩(wěn)定，電源由穩(wěn)壓器供給，以獲得準確的測定結(jié)果，電壓必須穩(wěn)定。10.2 可見光分光光度計可見光分光光度計10.2 可見光分光光度計可見光分光光度計第第1010章章 可見光吸光光度法可見光吸光光度法10.2.2 單色器分光系統(tǒng)）單色器分光系統(tǒng)） 單色器的作用從光源發(fā)出的復(fù)合光中分出所需要的單單色器的作用從光源發(fā)出的復(fù)合光中分出所需要的單色光。色光。 單色器通常由由入射狹縫、準直鏡、色散元件棱鏡單色器通常由由入射狹縫、準直鏡、色散元件棱鏡或光柵）、聚焦鏡和

18、出射狹縫組成?；蚬鈻牛⒕劢圭R和出射狹縫組成。玻璃棱鏡：玻璃棱鏡： 360-3200 nm 運用，主要用于可見分光光度計；運用，主要用于可見分光光度計；石英棱鏡：石英棱鏡： 200-4000 nm 運用，主要用于紫外運用，主要用于紫外-可見分光光度計?？梢姺止夤舛扔嫛?0.2 可見光分光光度計可見光分光光度計第第1010章章 可見光吸光光度法可見光吸光光度法10.2.3 吸收池比色皿）吸收池比色皿） 用于盛裝參比溶液、試樣溶液的容器。通常儀器用于盛裝參比溶液、試樣溶液的容器。通常儀器配有厚度為配有厚度為0.5、1、2和和3 厘米規(guī)格的比色皿。厘米規(guī)格的比色皿。可見光區(qū)：光學(xué)玻璃比色皿可見光區(qū)：

19、光學(xué)玻璃比色皿 紫外光區(qū)：采用石英比紫外光區(qū)：采用石英比色皿色皿10.2.4 檢測系統(tǒng)檢測系統(tǒng)(又叫光電轉(zhuǎn)化器又叫光電轉(zhuǎn)化器) 在光度計中，常用的是硒光電池。硒光電池和眼在光度計中，常用的是硒光電池。硒光電池和眼睛相似，對于各種不同波長的光，靈敏度是不同的。睛相似，對于各種不同波長的光，靈敏度是不同的。對于波長為對于波長為500-600 nm的光最靈敏。而對紫外線、紅的光最靈敏。而對紫外線、紅外線則不能應(yīng)用。外線則不能應(yīng)用。 光電管和光電倍增管用于較精密的分光光度計中，光電管和光電倍增管用于較精密的分光光度計中，具有靈敏度高、光敏范圍廣及不易疲勞等特點。具有靈敏度高、光敏范圍廣及不易疲勞等特點

20、。 10.2 可見光分光光度計可見光分光光度計第第1010章章 可見光吸光光度法可見光吸光光度法10.2.5 信號顯示系統(tǒng)信號顯示系統(tǒng) 其作用是檢測光電流強度的大小，并以一定其作用是檢測光電流強度的大小，并以一定的方式顯示或記錄下來。的方式顯示或記錄下來。 早期使用的是檢流計、微安表、電位計、數(shù)早期使用的是檢流計、微安表、電位計、數(shù)字電壓表、自動記錄儀等?，F(xiàn)代的分光光度計廣字電壓表、自動記錄儀等?，F(xiàn)代的分光光度計廣泛采用數(shù)字電壓表、函數(shù)記錄儀、示波器及數(shù)據(jù)泛采用數(shù)字電壓表、函數(shù)記錄儀、示波器及數(shù)據(jù)處理臺等。處理臺等。10.2 可見光分光光度計可見光分光光度計第第1010章章 可見光吸光光度法可

21、見光吸光光度法10.3 顯色反應(yīng)及顯色條件的選擇顯色反應(yīng)及顯色條件的選擇第第1010章章 可見光吸光光度法可見光吸光光度法10.3 顯色反應(yīng)及顯色條件的選擇顯色反應(yīng)及顯色條件的選擇10.3.2 顯色劑顯色劑 （1無機顯色劑無機顯色劑如：如：Cu2+與氨水形成深藍色的配離子與氨水形成深藍色的配離子Cu(NH3)42+ SCN-與與Fe3+形成紅色的配合物形成紅色的配合物Fe(SCN)63-等。等。 但是多數(shù)無機顯色劑的靈敏度和選擇性都不高，其但是多數(shù)無機顯色劑的靈敏度和選擇性都不高，其中性能較好、目前還有實用價值的有硫氰酸鹽、鉬酸銨、中性能較好、目前還有實用價值的有硫氰酸鹽、鉬酸銨、氨水和過氧化氫等。氨水和過氧化氫等。 （2有機顯色劑有機顯色劑 許多有機顯色劑，在一定條件下，能與金屬離子生許多有