紫外可見吸收光譜法

1、關(guān)于紫外可見吸收光譜法 第一張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月11-1 光譜分析法概述光學(xué)分析法的定義：涉及物質(zhì)光學(xué)性質(zhì)的分析方法。光(電磁波)具有波粒二重性：微粒性 E = hv = h c v 波動性 v = = (cm-1 )1Cv v 波數(shù)（每厘米中正弦波的數(shù)目)E 光子的能量h 普朗克常數(shù)c 光速式中： 波長v 頻率第二張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月光譜的分類(按電磁輻射的本質(zhì))：原子光譜和分子光譜。原子光譜：因原子外層電子能級的變化而產(chǎn)生的輻射或吸收進(jìn)而產(chǎn)生的光譜。分子光譜：由于分子的電子能級、振動能級、轉(zhuǎn)動能級的變化而產(chǎn)生的光譜。原子光譜法：根據(jù)原子的發(fā)射或吸

2、收光譜線來進(jìn)行定性或定量分析的方法。分子光譜法：根據(jù)分子的電子能級、振動能級、轉(zhuǎn)動能級發(fā)射或吸收光譜線來進(jìn)行定性或定量分析的方法。第三張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月原子光譜法的分類：原子發(fā)射光譜法、原子吸收光譜法、原子熒光光譜法。分子光譜法的分類：紫外-可見吸收光譜法、紅外吸收光譜法、分子熒光光譜法、拉曼光譜法。第四張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月原子光譜：吸收、發(fā)射、熒光線狀光譜分子光譜：紫外、可見、紅外等吸收光譜帶狀光譜I黑體輻射：白熾燈、液、固灼熱發(fā)光連續(xù)光譜第五張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月常用光譜分析法分類E(ev)第六張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2

3、022年6月M + hv M* （激發(fā)態(tài)）11-2 基本原理物質(zhì)對光的選擇性吸收：光照射到物質(zhì)的時候，與物質(zhì)的粒子發(fā)生碰撞，光子的能量轉(zhuǎn)移到物質(zhì)的粒子，使粒子由基態(tài)轉(zhuǎn)為激發(fā)態(tài)。當(dāng)光子的能量 hv = 能級差E時，則吸收。若 hv E，則不能吸收(不能躍遷半級)。E2E1E0第七張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月表1 電磁波的波長范圍波譜區(qū)射線射線紫外線可見光紅外線無線電波波長nm10-5-310-210-2-3010-400400-7507.5102-1067.5105-1014表2 光學(xué)光譜區(qū)波譜區(qū)遠(yuǎn)紫外近紫外可見區(qū)近紅外中紅外遠(yuǎn)紅外波波長10-200 nm200-380 nm380

4、-780 nm780 nm-2.5 m2.5-50 m50-300 m第八張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月 白光是可見光，波長大約在400-780 nm之間，由紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫七種光按一定比例混合而成。 把適當(dāng)顏色的兩種單色光按一定的比例混合，也可以得到白光，這兩種顏色的光稱為互補光。物質(zhì)對光的吸收：第九張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月 各種顏色的光透過程度相同 無色透明 選擇性吸收溶液呈透過光的顏色 例: CuSO4 吸收黃光 藍(lán)色 KMnO4 吸收綠光 紫色白光照射到物體:全部吸收 黑色對各種波長的光吸收程度差不多 灰色完全反射 白色白光照射到溶液:第十張，P

5、PT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月物質(zhì)對光的吸收曲線：1. 同一濃度的有色溶液對不同波長的光有不同的吸光度。2. 對于同一有色溶液，濃度愈大，吸光度也愈大。3. 對于同一物質(zhì)，不論濃度大小如何，最大吸收峰所對應(yīng)的波長(最大吸收波長max)不變，并且曲線的形狀也完全相同。第十一張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月術(shù)語、符號定義其它表示方法輻射能P、P01s內(nèi)照在1cm2面積上的能量光強 I、I0吸光度Alog(P0/P)或log(I0/I)光密度D or O.D 消光度E透過率TP/P0或I/I0透射比、透光度光程l待測物液層厚度b、d吸光系數(shù)aA/bc（c: g/L）吸收系數(shù)摩爾吸光系

6、數(shù)A/bc（c: mol/L）摩爾吸收系數(shù)比吸光系數(shù)b=1cm and c=1% (w/w) 比消光系數(shù)11-2-1 光吸收基本定律- 朗伯-比爾定律基本概念：第十二張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月 Io ：入射光的強度；I ：透過光的強度；a ：吸收系數(shù)；c：溶液濃度；b ：液層厚度。朗伯比爾定律：單色光照射到被測溶液時，被吸收程度除與入射光的波長有關(guān)外，還與溶液的濃度和溶液的厚度成正比。A = lg = bcI0I朗伯比爾定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式：b第十三張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月吸光度(A): 光的減弱程度。光不被吸收時， Io = I，A = lg (I 0 / I

7、) = 0 吸收越大(I越小)，則 lg (I 0 / I ) 越大。透光率 (T): 透過光強度 I 與入射光強度 I 0 之比。百分透光率T % 100II0T = II0朗伯比爾定律的物理意義：當(dāng)吸光物質(zhì)濃度為1 molL-1，液池厚1 cm時，一定波長的光通過溶液時的吸光度值。第十四張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月光程長 (b): 光束通過液層的厚度，以cm為單位。吸光系數(shù) a: 與b、c無關(guān)的常數(shù)。不同吸光物質(zhì)、不同入射波長，則 a 不同。摩爾吸光系數(shù)(): 若b以cm為單位，而c以 molL-1為單位，則a的單位為Lmol-1cm-1。摩爾吸光系數(shù)是由物質(zhì)的本性決定的，越

8、大，測定的靈敏度就越大。5105 (高)朗伯比爾定律的兩大假設(shè)：(a) 入射光是單色光; (b) 吸收粒子間獨立，無相互作用。第十五張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月吸光度A、透射率T與濃度c的關(guān)系：第十六張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月A總 = A1 + A2 + + An= 1b C1 + 2b C2 + + n b Cn利用這一關(guān)系式可以進(jìn)行混合物質(zhì)的分析 多組分測定：當(dāng)溶液中含有多種組分時，各組分的吸光度有加和性。第十七張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月適用條件：1. 待測物為均一的稀溶液、氣體等，無溶質(zhì)、溶劑及懸濁物引起的散射；2. 入射光為單色平行光。局限

9、性：樣品吸光度A與光程b總是成正比。但當(dāng)b一定時，A與c并不總是成正比，即偏離L-B定律！這種偏離由樣品性質(zhì)和儀器決定。Lambert-Beer定律的適用性：第十八張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月樣品性質(zhì)影響待測物高濃度-吸收質(zhì)點間隔變小質(zhì)點間相互作用對特定輻射的吸收能力發(fā)生變化-變化。試液中各組份的相互作用，如締合、離解、光化反應(yīng)、異構(gòu)化、配體數(shù)目改變等，會引起待測組份吸收曲線的變化。溶劑的影響：對待測物生色團吸收峰強度及位置產(chǎn)生影響。膠體、乳狀液或懸浮液對光的散射損失。待測樣品在測定波長下發(fā)熒光或磷光。在高濃度的電解質(zhì)溶液中，折射指數(shù)發(fā)生變化。第十九張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2

10、022年6月儀器因素(穩(wěn)定性和非單色光) 假設(shè)入射光由測量波長x和干擾i波長組成，據(jù)Beer定律，溶液對在x和i 的光的吸光度分別為： 當(dāng)x=i時，或者說當(dāng)x=i時，有A=xbc, 符合L-B定律； 當(dāng)xi時，或者說當(dāng)xi時，則吸光度與濃度是非線性的。二者差別越大，則偏離L-B越大; 當(dāng)xi，測得的吸光度比在“單色光” x處測得的低，產(chǎn)生負(fù)偏離；反之，當(dāng) x60 nm）等。第三十九張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月顯色反應(yīng)的顯色劑：與待測組分形成有色化合物的試劑，有機顯色劑一般含生色團和助色團。無機：(SCN-；MoO42-；H2O2)有機：OO型：磺基水楊酸NN型：ON型： PAR

11、S型:雙硫腙OHCOOHSO3HNNNNNOH OHNHNHNSN第四十張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月助色團：含有未共用電子對的基團，如 OH、 NH2,與生色團的不飽和鍵作用，可降低分子的激發(fā)能，使max向長波移動，顏色加深，發(fā)生紅移。生色團：含有共軛雙鍵的基團，如（偶氮基） （亞硝基） 第四十一張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月干擾消除 選擇適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)條件 加掩蔽劑 事先分離干擾離子顯色條件顯色劑用量溶液的酸度顯色時間顯色溫度顯色條件的選擇：第四十二張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月 配位數(shù)與顯色劑用量有關(guān)；如果會形成逐級配合物，其用量更要嚴(yán)格控制。通常是固定其

12、它反應(yīng)條件：cM和pH等，改變cR來獲得最佳濃度范圍顯色劑用量第四十三張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月 配位數(shù)和水解等都與pH有關(guān)，具體的pH通過實驗確定。pH1pHpH2顯色反應(yīng)的pH值第四十四張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月T1(C)T2(C)t1(min)t2(min)T(C)t(min)顯色溫度和顯色時間第四十五張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月干擾及消除方法掩蔽法(測Co2+)調(diào)節(jié)pH(測定Fe3+)Co2+ Fe3+Co2+FeF63-Co(SCN)2 (藍(lán))（1）NaFSCN-Co2+Fe2+ Sn4+（2）Sn2+SCN-Co(SCN)2 (藍(lán))Fe

13、3+ Cu2+FeSSal(紫紅)Cu2+pH 2.5Ssal第四十六張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月利用生成絡(luò)合物穩(wěn)定性的不同(Co2+的測定)Co2+ Zn2+Ni2+ Fe2+ CoR ZnR NiR FeR鈷試劑RCoR Zn2+Ni2+ Fe2+ H+分離 (CO2+、Ni2+離子交換樹脂)雙波長或?qū)?shù)光譜法第四十七張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月提高靈敏度及選擇性的方法合成新的高靈敏度的有機顯色劑采用分離富集和測定相結(jié)合采用三元(多元)配合物顯色體系分子截面積增大電子躍遷幾率增大主要類型：三元離子締合物、三元混配配合物、三元膠束(增溶)配合物第四十八張，PPT共

14、六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月無干擾：max有干擾：可選擇非峰值(避免干擾)濾光片顏色：與有色溶液顏色互補11-5 吸光度測量條件的選擇入射光的波長的選擇：x104/nm第四十九張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月 為了使光的減弱僅與待測物質(zhì)有關(guān)，必須用參比溶液進(jìn)行校正參比溶液的選擇：第五十張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月實際是將透過參比溶液的光強度作為入射光的強度 參比溶液：用來調(diào)節(jié)儀器滿標(biāo)(A=0, T=100%)的溶液。 即：第五十一張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月參比溶液的選擇溶劑參比：試樣組成簡單、共存組份少(基體干擾少)、顯色劑不吸收時，直接采用溶劑(多為

15、蒸餾水)為參比。試劑參比：當(dāng)顯色劑或其它試劑在測定波長處有吸收時，采用試劑作參比(不加待測物)。試樣參比：如試樣基體在測定波長處有吸收，但不與顯色劑反應(yīng)時，可以試樣作參比(不能加顯色劑)。平行操作溶液參比：用不含被測組分的試樣，在相同條件下與被測組分進(jìn)行同樣的處理，然后做為參比。第五十二張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月吸光度讀數(shù)范圍的選擇：儀器透光率誤差T一般在1%-2%范圍內(nèi)，在不同的吸光度范圍內(nèi)讀數(shù)，測定誤差是不同的。第五十三張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月同一儀器，T基本上是一個常數(shù)。 第五十四張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月T = 0.20.65 誤差較小

16、(A=0.434)T = 0.368時 最小，誤差2.73%CC(A=0.700.20) 設(shè)T=0.01，以C/C對T作圖，可得相對誤差與透光率的相關(guān)曲線。 因為吸光度只能選擇在一定范圍內(nèi)，故一般相對誤差在5%左右。 第五十五張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月參比液普通法：空白溶液差示法：比試樣濃度略低的標(biāo)準(zhǔn)溶液在相同條件下顯色作參比溶液Ar= Ax As =b ( Cx - Cs) =b C Ar: 溶液吸光度Ax: 普通法測得的試液吸光度As: 普通法測得的標(biāo)準(zhǔn)溶液吸光度11-6 吸光光度法的應(yīng)用高含量組分的測量差示分光光度法第五十六張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月Ar

17、C ，測定試液Ar，查出C 試液濃度Cx=Cs+C Cs： 標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度 C： 被測溶液和參比溶液的濃度差第五十七張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月示差法標(biāo)尺擴展原理：普通法： cs的T=10%；cx的T=5%示差法： cs 做參比，調(diào)T=100% cx的T=50% ；標(biāo)尺擴展10倍差示法可以降低測量的誤差，但濃度上升，透過光減弱，光電流減少，儀器調(diào)滿標(biāo)(T=100%)困難。所以對儀器的靈敏度和穩(wěn)定性有更高的要求。第五十八張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月準(zhǔn)確度提高的原因：使讀數(shù)落入測量誤差最小區(qū)域(可稀釋解決)。相對誤差dc/(c+cs)很小，從而結(jié)果可靠。注意事項：光源強度足夠強。可以使用低濃度或中濃