無極分析化學(xué)可見光吸光光度法市公開課獲獎(jiǎng)?wù)n件

1、1 10.1 分光光度法基本原理 10.2 可見光分光光度計(jì) 10.3 顯色反應(yīng)及顯色條件選擇第10章 可見光吸光光度法第1頁第1頁2吸光光度法（Absorption Photometry）：基于物質(zhì)對(duì)光選擇性吸取而建立起來一個(gè)分析辦法。包括比色法、分光光度法。10.1 分光光度法基本原理第10章 可見光吸光光度法比色法：比較有色溶液顏色深淺擬定有色物質(zhì)含量分光光度法： 依據(jù)物質(zhì)對(duì)光選擇性吸取測(cè)定組分含量依據(jù)物質(zhì)對(duì)不同波長范圍光吸取，分光光度法分為：可見、紫外、紅外分光光度法等。第2頁第2頁3 吸光光度法同滴定分析法、重量分析法相比，有下列一些特點(diǎn)： (1) 靈敏度高 吸光光度法測(cè)定物質(zhì)濃度下

2、限(最低濃度)普通可達(dá)1-10-3 %微量組分。對(duì)固體試樣普通可測(cè)到10-5 %。假如對(duì)被測(cè)組分事先加以富集，靈敏度還能夠提升1-2個(gè)數(shù)量級(jí)。10.1 分光光度法基本原理第10章 可見光吸光光度法第3頁第3頁4 (2) 準(zhǔn)確度較高 普通吸光光度法相對(duì)誤差為2-5%，其準(zhǔn)確度雖不如滴定分析法及重量法，但對(duì)微量成份來說，還是比較滿意，由于在這種情況下，滴定分析法和重量法也不夠準(zhǔn)確了，甚至無法進(jìn)行測(cè)定。 (3) 操作簡便，測(cè)定速度快。 (4) 應(yīng)用廣泛 幾乎所有無機(jī)離子和有機(jī)化合物都可直接或間接地用吸光光度法進(jìn)行測(cè)定。 當(dāng)代分析化學(xué)“常規(guī)武器”10.1 分光光度法基本原理第10章 可見光吸光光度法第

3、4頁第4頁51. 物質(zhì)對(duì)光選擇性吸取 光是電磁波，含有波粒二象性，其波長、頻率與速度之間關(guān)系為：E = h = h c / （普朗克方程）h為普朗克常數(shù)，其值為 6.6310-34 Js。不同波長光含有不同能量。 ，E ； ，E 光譜或電磁波譜：光按照波長長短次序范圍排列得到譜。10.1.1 物質(zhì)對(duì)光選擇性吸取與物質(zhì)顏色關(guān)系10.1 分光光度法基本原理第10章 可見光吸光光度法第5頁第5頁6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：200-400 nm可見光：人眼所能感覺到波長范

4、圍400-750 nm近紅外：7502500 nm10.1 分光光度法基本原理第10章 可見光吸光光度法第6頁第6頁7單色光：單一波長光 （通常：波長處于某一范圍光）復(fù)合光：由不同波長光組合而成光。比如：陽光、白熾燈炮發(fā)出光等。不同物質(zhì)對(duì)光吸取含有選擇性：復(fù)合光經(jīng)過溶液時(shí)，一些波長光被溶液吸取，另一些波長光則透過，溶液顏色由透射光波長決定。透射光與吸取光稱為互補(bǔ)色光。 (表10-1 p251)10.1 分光光度法基本原理第10章 可見光吸光光度法第7頁第7頁8不同顏色可見光波長及其互補(bǔ)光10.1 分光光度法基本原理第10章 可見光吸光光度法第8頁第8頁9光互補(bǔ)：藍(lán) 黃10.1 分光光度法基本原

5、理第10章 可見光吸光光度法第9頁第9頁1010.1 分光光度法基本原理第10章 可見光吸光光度法固體物質(zhì): 當(dāng)光照射到固體物質(zhì)時(shí)，物質(zhì)對(duì)于不同波長光吸取、透過、反射、折射程度不同而使物質(zhì)展現(xiàn)出不同顏色： 光完全被吸取，則展現(xiàn)黑色； 光完全被反射，則展現(xiàn)白色； 光被吸取程度差不多，則展現(xiàn)灰色；假如物質(zhì)選擇性地吸取一些波長光，那么，這種物質(zhì)顏色就由它所反射或透射光顏色來決定。 第10頁第10頁11 任何一個(gè)溶液對(duì)不同波長光吸取程度是不相等。溶液對(duì)單色光吸取程度用吸光度A來描述以波長為橫坐標(biāo)，以吸光度為縱坐標(biāo)能夠得到一條曲線 -吸取光譜曲線或吸取曲線清楚地描述了溶液對(duì)不同波長光吸取情況10.1 分

6、光光度法基本原理第10章 可見光吸光光度法2. 吸取曲線第11頁第11頁12吸取曲線是分光光度法選擇測(cè)量波長依據(jù) 10.1 分光光度法基本原理第10章 可見光吸光光度法光吸取程度最大處波長，稱為最大吸取波長，慣用最大 或 max 表示圖10-1 KMnO4溶液吸取曲線(cKMnO4: abcd)第12頁第12頁13定性分析基礎(chǔ) 不同物質(zhì)含有不同特性吸取曲線，據(jù)此可進(jìn)行物質(zhì)定性分析。（物質(zhì)對(duì)光選擇吸?。┒糠治龌A(chǔ) 對(duì)于同一物質(zhì)，濃度不同，其吸取曲線形狀和最大吸取波長是固定不變，只是在同一波長下吸光度隨濃度增大而增大，據(jù)此可進(jìn)行定量分析。（一定試驗(yàn)條件下，物質(zhì)對(duì)光吸取與物質(zhì)濃度成正比。）10.1

7、 分光光度法基本原理第10章 可見光吸光光度法第13頁第13頁14ItI0IrI0 = Ir + Ia + ItIa 在分光光度測(cè)定中，盛溶液比色皿都是采用相同質(zhì)量光學(xué)玻璃制成，反射光強(qiáng)度基本上是不變(普通約為入射光強(qiáng)度4)，其影響能夠互相抵消，于是能夠簡化為 I0 It + Ia 10.1 分光光度法基本原理第10章 可見光吸光光度法10.1.2 朗伯-比爾定律-定量分析理論依據(jù) 入射光強(qiáng)度為I0吸取光強(qiáng)度為Ia透過光強(qiáng)度為It反射光強(qiáng)度為Ir第14頁第14頁1510.1 分光光度法基本原理第10章 可見光吸光光度法溶液對(duì)單色光吸取程度用吸光度A來描述單色光透過溶液程度用透光率T來描述朗伯-

8、比耳定律（光吸取定律） 1760年和1852年研究了光吸取與有色溶液液層厚度及溶液濃度定量關(guān)系：T=第15頁第15頁16A 吸光度b 液層厚度(光程長度/cm)c 物質(zhì)量濃度(molL-1) 摩爾吸光系數(shù)(Lmol-1cm-1)10.1 分光光度法基本原理第10章 可見光吸光光度法當(dāng) c 單位用gL-1表示時(shí)，用 a 表示： Aabca 單位: Lg-1cm-1第16頁第16頁17吸光度(A)、透光率(T)與濃度(c)關(guān)系A(chǔ)TcA=bc線性關(guān)系10.1 分光光度法基本原理第10章 可見光吸光光度法第17頁第17頁18 在分光光度分析實(shí)踐中，我們不能直接取 1 molL-1 這樣高濃度有色溶液來

9、測(cè)定摩爾吸光系數(shù)值，而是在適宜低濃度時(shí)測(cè)定吸光度，然后通過計(jì)算求得 值。 測(cè)定條件一定期， 大小取決于物質(zhì)性質(zhì)，是物質(zhì)特性值。 max慣用來衡量光度法靈敏度高下， max越大，靈敏度越高。p25210.1 分光光度法基本原理第10章 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下特性常數(shù)，表征顯色反應(yīng)靈敏度主要參數(shù)。第18頁第18頁19合用范圍：所有電磁輻射和所有吸光物質(zhì)。需滿足條件：（1）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；（3）吸光質(zhì)點(diǎn)之間無互相作用；（4）輻射與物質(zhì)之間作用僅限于光吸取過程，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第1

10、0章 可見光吸光光度法10.1.3 偏離朗伯-比爾定律原因（自學(xué)） 第19頁第19頁20 由光源、單色器（分光系統(tǒng)）、吸取池、檢測(cè)系統(tǒng)和信號(hào)顯示系統(tǒng)等五部分構(gòu)成。10.2.1 光源 慣用光源為 6-12 伏低壓鎢絲燈（320-2500 nm）；近紫外區(qū)測(cè)定期應(yīng)使用氫燈或氘燈作光源（185-380 nm）。 為了保持光源強(qiáng)度穩(wěn)定，電源由穩(wěn)壓器供應(yīng)，以取得準(zhǔn)確測(cè)定結(jié)果，電壓必須穩(wěn)定。10.2 可見光分光光度計(jì)10.2 可見光分光光度計(jì)第10章 可見光吸光光度法第20頁第20頁2110.2.2 單色器（分光系統(tǒng)） 單色器作用從光源發(fā)出復(fù)合光中分出所需要單色光。 單色器通常由由入射狹縫、準(zhǔn)直鏡、色散元

11、件（棱鏡或光柵）、聚焦鏡和出射狹縫構(gòu)成。玻璃棱鏡： 360-3200 nm 使用，主要用于可見分光光度計(jì)；石英棱鏡： 200-4000 nm 使用，主要用于紫外-可見分光光度計(jì)。10.2 可見光分光光度計(jì)第10章 可見光吸光光度法第21頁第21頁2210.2.3 吸取池（比色皿） 用于盛裝參比溶液、試樣溶液容器。通常儀器配有厚度為0.5、1、2和3 厘米規(guī)格比色皿?？梢姽鈪^(qū)：光學(xué)玻璃比色皿 紫外光區(qū)：采取石英比色皿10.2.4 檢測(cè)系統(tǒng)(又叫光電轉(zhuǎn)化器) 在光度計(jì)中，慣用是硒光電池。硒光電池和眼睛相同，對(duì)于各種不同波長光，靈敏度是不同。對(duì)于波長為500-600 nm光最靈敏。而對(duì)紫外線、紅外線

12、則不能應(yīng)用。 光電管和光電倍增管用于較精密分光光度計(jì)中，含有靈敏度高、光敏范圍廣及不易疲勞等特點(diǎn)。 10.2 可見光分光光度計(jì)第10章 可見光吸光光度法第22頁第22頁2310.2.5 信號(hào)顯示系統(tǒng) 其作用是檢測(cè)光電流強(qiáng)度大小，并以一定方式顯示或統(tǒng)計(jì)下來。 早期使用是檢流計(jì)、微安表、電位計(jì)、數(shù)字電壓表、自動(dòng)統(tǒng)計(jì)儀等。當(dāng)代分光光度計(jì)廣泛采用數(shù)字電壓表、函數(shù)統(tǒng)計(jì)儀、示波器及數(shù)據(jù)處理臺(tái)等。10.2 可見光分光光度計(jì)第10章 可見光吸光光度法第23頁第23頁24將待測(cè)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為有色物質(zhì)反應(yīng)-顯色反應(yīng)與待測(cè)物質(zhì)形成有色化合物試劑-顯色劑顯色反應(yīng)：氧化還原反應(yīng)、配位反應(yīng) 10.3 顯色反應(yīng)及顯色條件選擇第

13、10章 可見光吸光光度法10.3 顯色反應(yīng)及顯色條件選擇10.3.1 顯色反應(yīng)及其選擇(p256) （1） 靈敏度高 （2）選擇性好 （3）顯色劑在測(cè)定波長處無明顯吸?。?）生成有色化合物構(gòu)成恒定第24頁第24頁2510.3.2 顯色劑 （1）無機(jī)顯色劑如：Cu2+與氨水形成深藍(lán)色配離子Cu(NH3)42+ SCN-與Fe3+形成紅色配合物Fe(SCN)63-等。 但是多數(shù)無機(jī)顯色劑靈敏度和選擇性都不高，其中性能較好、當(dāng)前尚有實(shí)用價(jià)值有硫氰酸鹽、鉬酸銨、氨水和過氧化氫等。 （2）有機(jī)顯色劑 許多有機(jī)顯色劑，在一定條件下，能與金屬離子生成有色金屬螯合物(含有環(huán)狀結(jié)構(gòu)配合物)。10.3 顯色反應(yīng)及

14、顯色條件選擇第10章 可見光吸光光度法第25頁第25頁26有機(jī)顯色劑及其顯色產(chǎn)物顏色與顯色劑結(jié)構(gòu)相關(guān)：生色團(tuán)（發(fā)色團(tuán)）：分子中不飽和基團(tuán)助色團(tuán)：分子中含有孤對(duì)電子基團(tuán)（本身無顏色，但影響有機(jī)試劑及其與金屬離子配合物顏色）10.3 顯色反應(yīng)及顯色條件選擇第10章 可見光吸光光度法有機(jī)顯色劑種類諸多，應(yīng)用較廣泛幾種下列： 鄰二氮菲 、 雙硫腙 、 二甲酚橙 、 偶氮胂III、 鉻天青S（三苯甲烷類）第26頁第26頁2710.3.3 顯色條件選擇(p257) 1. 顯色條件 （1） 顯色劑用量M(被測(cè)組分)+R(顯色劑) =MR(有色絡(luò)合物) （2） 反應(yīng)系統(tǒng)酸度 （3） 顯色反應(yīng)溫度 （4） 顯色反應(yīng)時(shí)間 （5）溶劑 2. 共存離子干擾及消除10.3 顯色反應(yīng)及顯色條件選擇第10章 可見光吸光光度法第27頁第27頁2810.3.4 吸光度測(cè)量條件選擇(p258) 1. 測(cè)量波長選擇 max （“吸取最大，干擾最小”原則） 2. 參比溶液選擇：p259 3. 吸光度讀數(shù)范圍選擇：p259 T=0.368