緒論紫外可見(jiàn)分光光法介紹_第1頁(yè)
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儀器分析學(xué)習(xí)哪些內(nèi)容?紫外-可見(jiàn)分光光度法原子吸收分光光度法電位分析法氣相色譜分析法自學(xué)高效液相色譜法、離子色譜法、紅外吸收等光譜法2.儀器分析怎么學(xué)?以理論學(xué)習(xí)為基礎(chǔ),注重實(shí)驗(yàn)操作。認(rèn)真聽(tīng)課,積極思考,課后復(fù)習(xí),認(rèn)真完成作業(yè)。預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn),認(rèn)真聽(tīng)講解,仔細(xì)操作,及時(shí)詢(xún)問(wèn),獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。關(guān)于儀器分析第1頁(yè)/共52頁(yè)第一頁(yè),共53頁(yè)。儀器分析教學(xué)要求與考查方式平時(shí)作業(yè)10%(不少于5次)實(shí)驗(yàn)30%(6-7次)期末考查60%(第20周)第2頁(yè)/共52頁(yè)第二頁(yè),共53頁(yè)。緒論0.1儀器分析法及其特點(diǎn)儀器分析法是以測(cè)量物質(zhì)的物理和物理化學(xué)性質(zhì)為基礎(chǔ)的分析方法.由于這類(lèi)方法通常要使用比較特殊的儀器,因而稱(chēng)之為“儀器分析”。特點(diǎn):操作簡(jiǎn)便而快速,特別是對(duì)于含量低的組分的測(cè)定。易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和智能化。能提供化學(xué)分析法難以勝任的物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、組分價(jià)態(tài)、元素在微區(qū)的空間分布等諸多信息。第3頁(yè)/共52頁(yè)第三頁(yè),共53頁(yè)。局限性:準(zhǔn)確度不夠高,但對(duì)于低含量的組分已完全滿(mǎn)足要求。儀器分析之前,通常需要用化學(xué)法對(duì)試樣進(jìn)行預(yù)處理,進(jìn)行儀器分析一般都要用化學(xué)法對(duì)試樣進(jìn)行定量工作曲線校準(zhǔn),而很多標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)卻需要用化學(xué)分析法進(jìn)行準(zhǔn)確含量的測(cè)定。所以,化學(xué)分析方法與儀器分析方法不可分隔。第4頁(yè)/共52頁(yè)第四頁(yè),共53頁(yè)。0.2儀器分析基本內(nèi)容和分類(lèi)光學(xué)分析法:利用物質(zhì)的光化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行分析的一類(lèi)方法??煞譃樵游展庾V法、紫外及可見(jiàn)吸收光譜法,紅外吸收光譜法、核磁共振波譜法。電化學(xué)分析法:利用物質(zhì)的電化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行分析的一類(lèi)方法。電導(dǎo)法,電位滴定法,電位分析法,庫(kù)侖分析法。色譜分析法:利用物質(zhì)在兩相間的分配不同進(jìn)行分離分析,可分為氣相色譜法,高效液相色譜法,離子色譜法。其他分析法:質(zhì)荷比,質(zhì)譜法。第5頁(yè)/共52頁(yè)第五頁(yè),共53頁(yè)。分析儀器的組成儀器分析測(cè)定時(shí)使用各種類(lèi)型的分析儀器。分析儀器自動(dòng)化程度越高,儀器越復(fù)雜,然而不管分析儀器如何復(fù)雜,一般它們均由信號(hào)發(fā)生器、檢測(cè)器、信號(hào)處理器和讀出裝置四個(gè)基本部分組成.第6頁(yè)/共52頁(yè)第六頁(yè),共53頁(yè)。0.3發(fā)展中的儀器分析方法的創(chuàng)新.靈敏度,選擇性和準(zhǔn)確度在不斷的提高.選擇性檢測(cè)技術(shù)和多組分同時(shí)分析技術(shù)成為當(dāng)前研究的主要課題.分析儀器的智能化.新型動(dòng)態(tài)分析檢測(cè)和非破壞性檢測(cè)多種方法的聯(lián)合使用擴(kuò)展時(shí)空多維信息.第7頁(yè)/共52頁(yè)第七頁(yè),共53頁(yè)。1紫外-可見(jiàn)分光光度法比色分析法:利用比較待測(cè)溶液的本身的顏色或加入試劑后呈現(xiàn)的顏色的深淺來(lái)測(cè)定溶液中待測(cè)物質(zhì)的濃度的方法就稱(chēng)為比色分析法分光光度法:應(yīng)用分光光度計(jì),根據(jù)物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)的單色光的吸收程度不同而對(duì)物質(zhì)進(jìn)行定性和定量分析的方法稱(chēng)為分光光度法。特點(diǎn):靈敏度高;具有相當(dāng)?shù)臏?zhǔn)確度;設(shè)備和操作簡(jiǎn)單,價(jià)格低廉,分析速度快;應(yīng)用廣泛。第8頁(yè)/共52頁(yè)第八頁(yè),共53頁(yè)。分光光度計(jì)第9頁(yè)/共52頁(yè)第九頁(yè),共53頁(yè)。1紫外-可見(jiàn)分光光度法1.1基本原理1.1.1光的基本特性:波粒二象性.光是一種電磁波,具有波動(dòng)性和離子性。電磁波譜:將各種電磁波(光)按其波長(zhǎng)或頻率大小順序排列畫(huà)成的圖表,則稱(chēng)該圖表為電磁波譜。第10頁(yè)/共52頁(yè)第十頁(yè),共53頁(yè)。單色光:具有同一波長(zhǎng)的光。復(fù)合光:含有多種波長(zhǎng)的光,如白光。紫外光:波長(zhǎng)小于400nm的光可見(jiàn)光:能被肉眼感覺(jué)到的光400~780nm紅外光:波長(zhǎng)大于780nm的光互補(bǔ)光:按一定強(qiáng)度混合可得到白光,如綠色光與紫色光,藍(lán)色光與黃色光。第11頁(yè)/共52頁(yè)第十一頁(yè),共53頁(yè)。1.1.2物質(zhì)對(duì)光的選擇性吸收1.1.2.1物質(zhì)顏色的產(chǎn)生白光通過(guò)某透明溶液時(shí)顏色變化出現(xiàn)三種情況:無(wú)色,黑色,互補(bǔ)色.KMnO4K2CrO4第12頁(yè)/共52頁(yè)第十二頁(yè),共53頁(yè)。1.1.2.2物質(zhì)的吸收光譜曲線光吸收曲線吸光度波長(zhǎng)/nm第13頁(yè)/共52頁(yè)第十三頁(yè),共53頁(yè)。1.1.3光吸收定律1.1.3.1朗伯-比爾定律

A=KbcA為吸光度,K為比例常數(shù),b為溶液液層厚度(光程長(zhǎng)度),c為溶液濃度.透射比?0?trbc第14頁(yè)/共52頁(yè)第十四頁(yè),共53頁(yè)。百分透射比:T=?tr/?0透射比倒數(shù):1/T=?0/?tr吸光度:lg(?0/?tr)=A光吸收越多,透射比越小,吸光度越大。第15頁(yè)/共52頁(yè)第十五頁(yè),共53頁(yè)。1.1.3.2吸光系數(shù)A=Kbc其中,K為吸光系數(shù)摩爾吸光系數(shù)A=bc第16頁(yè)/共52頁(yè)第十六頁(yè),共53頁(yè)。1.1.3.3吸光度的加和性A總=A1+A2+…An1.1.3.4偏離光吸收定律的主要因素入射光的非單色性溶液的化學(xué)因素比爾定律的局限性第17頁(yè)/共52頁(yè)第十七頁(yè),共53頁(yè)。1.2紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)1.2.1儀器的基本組成部件光源單色器樣品吸收池檢測(cè)器信號(hào)顯示系統(tǒng)第18頁(yè)/共52頁(yè)第十八頁(yè),共53頁(yè)。1.2.1.1光源可見(jiàn)光光源:鎢燈、鹵鎢燈紫外光光源:氫、氘、氙放電燈等1.2.1.2單色器單色器狹縫色散元件透鏡系統(tǒng)棱鏡反射光柵第19頁(yè)/共52頁(yè)第十九頁(yè),共53頁(yè)。1.2.1.3吸收池比色皿玻璃吸收池、石英吸收池使用注意事項(xiàng):第20頁(yè)/共52頁(yè)第二十頁(yè),共53頁(yè)。1.2.1.4檢測(cè)器常用檢測(cè)器:光電池、光電管、光電倍增管等。透明金屬膜金屬集電極半導(dǎo)體基體光電管第21頁(yè)/共52頁(yè)第二十一頁(yè),共53頁(yè)。1.2.2紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)的類(lèi)型按使用波長(zhǎng)分:

可見(jiàn)分光光度計(jì)400~780nm

紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)200~1000nm按光路:

單光束分光光度計(jì)雙光束分光光度計(jì)按波長(zhǎng)數(shù):單波長(zhǎng)分光光度計(jì)雙波長(zhǎng)分光光度計(jì)1.2.2.1單光束分光光度計(jì)(721722)

特點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低,適用于定量分析。不足之處是誤差較大。一束光第22頁(yè)/共52頁(yè)第二十二頁(yè),共53頁(yè)。1.2.2.2雙光束分光光度計(jì)特點(diǎn):能連續(xù)改變波長(zhǎng),自動(dòng)比較樣品及參比溶液的透光強(qiáng)度,自動(dòng)消除光源強(qiáng)度所引起的誤差。第23頁(yè)/共52頁(yè)第二十三頁(yè),共53頁(yè)。1.2.2.3雙波長(zhǎng)分光光度計(jì)12特點(diǎn):不僅能測(cè)定高濃度試樣、多組分試樣,并能測(cè)定渾濁試樣。日本島津UV-300UV365第24頁(yè)/共52頁(yè)第二十四頁(yè),共53頁(yè)。1.2.3常用紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)的使用1.2.3.1721型可見(jiàn)分光光度計(jì)調(diào)節(jié)器:選擇波長(zhǎng)電位器:調(diào)T=00%T電位器:調(diào)T=100%吸收池拉桿:將吸收池送入光路靈敏度選擇鈕:調(diào)靈敏度電源開(kāi)關(guān):提供12V穩(wěn)壓電源吸收池暗箱蓋:接光路閘門(mén),只有調(diào)100%T和測(cè)量時(shí)才關(guān)暗箱蓋。顯示電表:標(biāo)有透射比T和吸光度A,測(cè)量時(shí)通常讀取吸光度A的數(shù)值。第25頁(yè)/共52頁(yè)第二十五頁(yè),共53頁(yè)。使用方法:接通電源開(kāi)關(guān),打開(kāi)樣品室暗箱蓋,使電表指針處于“0”位。預(yù)熱20分鐘,再選擇波長(zhǎng)和靈敏度檔,調(diào)T=0%蓋上樣品室蓋,拉動(dòng)吸收池拉桿,使參比溶液池置于光路上,調(diào)節(jié)“100%T”調(diào)節(jié)器,使電表指針指在T=100%。重復(fù)開(kāi)蓋調(diào)零、關(guān)蓋調(diào)T=100%關(guān)蓋、拉桿、讀數(shù)后開(kāi)蓋清洗吸收池關(guān)電第26頁(yè)/共52頁(yè)第二十六頁(yè),共53頁(yè)。實(shí)驗(yàn)一、分光光度計(jì)的使用及光吸收曲線的繪制儀器分析課件\實(shí)驗(yàn)一分光光度計(jì)的使用.doc第27頁(yè)/共52頁(yè)第二十七頁(yè),共53頁(yè)。1.3可見(jiàn)分光光度法實(shí)驗(yàn)技術(shù)1.3.1樣品的制備光譜分析通常是在溶液中進(jìn)行,固體樣品要轉(zhuǎn)變?yōu)槿芤?。如KMnO4水溶液無(wú)機(jī)試樣要轉(zhuǎn)變?yōu)樗芤?,不能溶于水的轉(zhuǎn)變?yōu)樗崛芤?,或采用熔融法。如銅用稀硝酸溶解。有機(jī)樣品用有機(jī)溶劑溶解或抽提后,配成適于測(cè)定的濃度范圍。所用的溶劑應(yīng)在測(cè)定波長(zhǎng)下沒(méi)有明顯的吸收,揮發(fā)性小,不易燃,無(wú)毒性,價(jià)格便宜。第28頁(yè)/共52頁(yè)第二十八頁(yè),共53頁(yè)。1.3.2顯色條件的選擇許多物質(zhì)本身無(wú)色或顏色很淺,對(duì)可見(jiàn)光不產(chǎn)生吸收或吸收不大,必須事先通過(guò)適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)處理,使該物質(zhì)轉(zhuǎn)變成有色化合物,再進(jìn)行光度測(cè)定。將待測(cè)組分轉(zhuǎn)變成有色化合物的反應(yīng)稱(chēng)為顯色反應(yīng)。與待測(cè)組分形成有色化合物的試劑稱(chēng)為顯色劑。第29頁(yè)/共52頁(yè)第二十九頁(yè),共53頁(yè)。1.3.2.1顯色反應(yīng)與顯色劑顯色反應(yīng)可為氧化還原反應(yīng),配位反應(yīng),或兼有上述兩種反應(yīng),配位反應(yīng)最為普遍。同一種化合物可與多種顯色劑反應(yīng)生成不同有色物質(zhì)。選擇原則是:選擇性好。一種顯色劑最好只與一種被測(cè)組分起顯色反應(yīng)。靈敏度高。生成的有色化合物摩爾吸光系數(shù)大。生成的化合物組成恒定,性質(zhì)穩(wěn)定。如果顯色劑有色,要求有色化合物與顯色劑之間的顏色差別大。顯色條件易于控制。第30頁(yè)/共52頁(yè)第三十頁(yè),共53頁(yè)。常用顯色劑:無(wú)機(jī)顯色劑:

鐵硫氰酸鹽:鉬鎢

鈮紅橙黃黃氨水:銅鈷鎳藍(lán)紅紫第31頁(yè)/共52頁(yè)第三十一頁(yè),共53頁(yè)。有機(jī)顯色劑:與金屬離子形成的配合物穩(wěn)定性、靈敏度和選擇性都比較高,種類(lèi)也較多?;腔畻钏幔篎e2+鄰菲羅啉:Fe2+,Cu2+丁二酮肟:Ni結(jié)晶紫:Ca孔雀綠:Ca二甲酚橙:Nb,Pb2+第32頁(yè)/共52頁(yè)第三十二頁(yè),共53頁(yè)。1.3.2.2顯色條件的選擇顯色劑用量:適當(dāng)過(guò)量。2.溶液酸度:通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定合適的酸度。酸度不同,生成的配合物顏色不同酸度過(guò)高,降低配合物的穩(wěn)定性酸度變化,顯色劑的顏色可能發(fā)生變化。酸度過(guò)低,破壞有色配合物。AAA第33頁(yè)/共52頁(yè)第三十三頁(yè),共53頁(yè)。3.顯色溫度:不同的顯色反應(yīng)對(duì)溫度要求不同,大多數(shù)在常溫下進(jìn)行。有些反應(yīng)必須在較高溫度下進(jìn)行。如硅鉬藍(lán)法測(cè)微量硅。4.顯色時(shí)間:包括顯色時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間。ATT1T2第34頁(yè)/共52頁(yè)第三十四頁(yè),共53頁(yè)。1.3.3測(cè)量條件的選擇1.3.3.1測(cè)定波長(zhǎng)的選擇根據(jù)被測(cè)組分的吸收曲線,選擇最大吸收波長(zhǎng)max作為入射光波長(zhǎng),這樣靈敏度高,測(cè)量精度高。當(dāng)有干擾存在時(shí),可以選擇曲線中其他波長(zhǎng)進(jìn)行測(cè)定(曲線平坦處)。Amax第35頁(yè)/共52頁(yè)第三十五頁(yè),共53頁(yè)。噻菌靈光吸收曲線第36頁(yè)/共52頁(yè)第三十六頁(yè),共53頁(yè)。1.3.3.2參比溶液的選擇測(cè)量吸光度時(shí),入射光的反射,以及溶劑、試劑等對(duì)光的吸收會(huì)造成透射光通量的減弱。為使光能量的減弱僅與溶液中待測(cè)物質(zhì)的濃度有關(guān),需要選擇合適組分的溶液作參比溶液。目的是消除干擾,抵消吸收池和試劑對(duì)入射光的吸收。第37頁(yè)/共52頁(yè)第三十七頁(yè),共53頁(yè)。參比溶液種類(lèi):溶劑參比:當(dāng)試樣溶液中,僅有待測(cè)組分與顯色劑的反應(yīng)產(chǎn)物有吸收時(shí),可采用溶劑作參比溶液。(如氨水作顯色劑測(cè)定銅離子濃度,用水作參比.)試劑參比:如果顯色劑或其他試劑在測(cè)定波長(zhǎng)有吸收,此時(shí)應(yīng)采用試劑參比溶液。按顯色反應(yīng)相同條件,只是不加入試樣,同樣加入試劑和溶劑作為參比溶液。(結(jié)晶紫測(cè)鈣)水與結(jié)晶紫水與結(jié)晶紫,含鈣第38頁(yè)/共52頁(yè)第三十八頁(yè),共53頁(yè)。試液參比:將試液與顯色溶液作相同處理,只是不加顯色劑。不加顯色劑2.褪色參比:在顯色液中加褪色劑,使已顯色的產(chǎn)物褪色,褪色后的溶液作參比溶液。第39頁(yè)/共52頁(yè)第三十九頁(yè),共53頁(yè)。1.3.3.3吸光度測(cè)量范圍的選擇實(shí)踐證明只有當(dāng)待測(cè)溶液濃度控制在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi),由儀器測(cè)量引起的相對(duì)誤差才比較小,而在A=0.434時(shí),相對(duì)而言誤差達(dá)到最小。實(shí)際工作中,一般將吸光度控制在0.2~0.8范圍。為了使測(cè)量的吸光度在測(cè)量的范圍內(nèi),可以調(diào)節(jié)被測(cè)溶液的濃度使用厚度不同的吸收池等方法來(lái)達(dá)到目的。第40頁(yè)/共52頁(yè)第四十頁(yè),共53頁(yè)。1.3.4共存離子的干擾和消除方法干擾離子的影響共存離子本身具有顏色,如Fe3+、Ni2+、

Co2+

、Cu2+

、Cr3+等的存在影響被測(cè)離子的測(cè)定。共存離子與顯色劑或被測(cè)組分反應(yīng),使顯色劑或被測(cè)組分的濃度降低,妨礙顯色反應(yīng)的完成,導(dǎo)致結(jié)果偏高。共存離子與顯色劑反應(yīng)生成有色化合物或沉淀,導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果偏高。第41頁(yè)/共52頁(yè)第四十一頁(yè),共53頁(yè)。2、干擾的消除方法:控制溶液的酸度:以磺基水楊酸測(cè)定Fe3+時(shí),消除Cu2+干擾。加入掩蔽劑掩蔽干擾離子。要求不產(chǎn)生新的干擾。常用掩蔽劑:KCN、NH4F酒石酸、草酸、檸檬酸、抗壞血酸。改變干擾離子的價(jià)態(tài)以消除干擾。用鉻菁S顯色Al3+時(shí),消除Fe3+干擾。選擇合適的入射光波長(zhǎng)消除干擾。選擇合適的參比溶液。分離干擾離子。第42頁(yè)/共52頁(yè)第四十二頁(yè),共53頁(yè)。1.3.5.1單組分樣品的分析單組分樣品,在最大吸收波長(zhǎng)處,選用適當(dāng)?shù)膮⒈热芤?,測(cè)量試樣的吸光度,用工作曲線法或比較法求得分析結(jié)果。工作曲線法(標(biāo)準(zhǔn)曲線法):制作方法:配制四個(gè)以上濃度不同的待測(cè)組分的標(biāo)準(zhǔn)溶液,以空白溶液為參比溶液,在選定的波長(zhǎng)下,分別測(cè)定各標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度。以標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度為橫坐標(biāo),吸光度為縱坐標(biāo),在坐標(biāo)紙上繪制曲線,此曲線即為工作曲線。1.3.5定量方法第43頁(yè)/共52頁(yè)第四十三頁(yè),共53頁(yè)。1.工作曲線法(標(biāo)準(zhǔn)曲線法):標(biāo)準(zhǔn)溶液(ug/mL)13579吸光度A0.1140.2120.3350.4340.6700.10.50.313579濃度A第44頁(yè)/共52頁(yè)第四十四頁(yè),共53頁(yè)。在測(cè)定樣品時(shí),應(yīng)按相同的方法制備待測(cè)試液,在相同測(cè)量條件下測(cè)量試液的吸光度,然后在工作曲線上查出待測(cè)試樣濃度。為了保證測(cè)定準(zhǔn)確度,要求標(biāo)樣與試樣溶液的組成保持一致,待測(cè)試液的濃度應(yīng)在工作曲線線性范圍內(nèi),最好在工作曲線中部。工作曲線應(yīng)定期校準(zhǔn),如果實(shí)驗(yàn)條件變動(dòng),工作曲線應(yīng)重新繪制。如果實(shí)驗(yàn)條件不變,那么每次測(cè)量只要帶一個(gè)標(biāo)樣,校驗(yàn)一下實(shí)驗(yàn)條件是否符合,就可直接用此工作曲線測(cè)量試樣的含量。

工作曲線法定量注意事項(xiàng):第45頁(yè)/共52頁(yè)第四十五頁(yè),共53頁(yè)。這種方法是用一個(gè)已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液(Cs),在一定條件下,測(cè)得其吸光度As,然后在相同條件下測(cè)得試液CX的吸光度AX

;試樣、標(biāo)準(zhǔn)溶液完全符合朗伯-比爾定律,則使用這方法要求:CX與Cs濃度應(yīng)接近,且都符合吸收定律。比較法適于個(gè)別樣品的測(cè)定。2比較法

CX=AX

AsCs第46頁(yè)/共52頁(yè)第四十六頁(yè),共53頁(yè)。(1)標(biāo)準(zhǔn)溶液對(duì)純水要求比較高,配制用水在沒(méi)有注明其他要求時(shí),應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的二級(jí)水的規(guī)格。(2)配制標(biāo)準(zhǔn)溶液所用試劑的純度應(yīng)在分析純以上。(3)配制標(biāo)準(zhǔn)溶液所用試劑的濃度都比較低,常以u(píng)g/mL或mg/mL表示。應(yīng)先配成比使用的濃度高1~3個(gè)數(shù)量級(jí)的濃溶液作為儲(chǔ)務(wù)液,臨用前再進(jìn)行稀釋。為了保證一定的準(zhǔn)確度,稀釋倍數(shù)高時(shí)應(yīng)采取逐級(jí)稀釋的做法。1.3.6標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制第47頁(yè)/共52頁(yè)第四十七頁(yè),共53頁(yè)。(4)必須注意選用合適的容器保存溶液,防止存放過(guò)程中由于容器材料溶解可能對(duì)標(biāo)準(zhǔn)溶液造成的污染,有些金屬離子標(biāo)準(zhǔn)溶液宜在塑料瓶中保存。(5)微量組分測(cè)定用標(biāo)準(zhǔn)溶液在常溫下保存期一般為兩個(gè)月,當(dāng)出現(xiàn)沉淀或顏色有變化時(shí),應(yīng)重新配制,切不可將就使用。第48頁(yè)/共52頁(yè)第四十八頁(yè),共53頁(yè)?;腔畻钏岱?/p>

:磺基水楊酸與Fe3+

在酸性介質(zhì)中(pH2~3)生成物紅色配合物,其溶液在52

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