可見(jiàn)紫外吸收光譜分析補(bǔ)習(xí)部分_第1頁(yè)
可見(jiàn)紫外吸收光譜分析補(bǔ)習(xí)部分_第2頁(yè)
可見(jiàn)紫外吸收光譜分析補(bǔ)習(xí)部分_第3頁(yè)
可見(jiàn)紫外吸收光譜分析補(bǔ)習(xí)部分_第4頁(yè)
可見(jiàn)紫外吸收光譜分析補(bǔ)習(xí)部分_第5頁(yè)
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可見(jiàn)紫外吸收光譜分析補(bǔ)習(xí)部分第一頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五分子的能級(jí)

1)價(jià)電子能級(jí):1-20ev2)分子振動(dòng)能級(jí):0.05-1ev3)分子轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí):<0.05ev第二頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五

不同物質(zhì)結(jié)構(gòu)不同或者說(shuō)其分子能級(jí)的能量(各種能級(jí)能量總和)或能量間隔各異,因此不同物質(zhì)將選擇性地吸收不同波長(zhǎng)或能量的外來(lái)輻射,這是UV-Vis定性分析的基礎(chǔ)。

第三頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五可見(jiàn)和紫外分光光度法

由于價(jià)電子的躍遷而產(chǎn)生的分子光譜稱為電子光譜。研究電子光譜的實(shí)驗(yàn)方法稱為可見(jiàn)和紫外分光光度法也叫可見(jiàn)和紫吸收光譜法。在電子能級(jí)變化時(shí),不可避免地亦伴隨著分子振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的變化。因此,分子的電子光譜是帶狀光譜,比原子的線狀光譜要復(fù)雜得多。

第四頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五分子光譜的產(chǎn)生

當(dāng)用速率為υ的電磁波照射分子,而該分子的較高能級(jí)與較低能級(jí)之差ΔE恰好等于該電磁波能量hυ時(shí),即ΔE=hυ,此時(shí),在微觀上分子由較低的能級(jí)躍遷到較高能級(jí)。

在宏觀上,透射光的強(qiáng)度變?。ū晃樟耍?/p>

若用一連續(xù)輻射的電磁波照射分子,將照射前后光強(qiáng)度的變化→電訊號(hào)并記錄下來(lái)??傻玫揭恍┕鈴?qiáng)度變化對(duì)波長(zhǎng)λ的分布圖-分子吸收光譜圖。

第五頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五分子吸收光譜的形成1)過(guò)程:運(yùn)動(dòng)的分子外層電子-吸收外來(lái)外來(lái)輻射-產(chǎn)生電子能級(jí)躍遷-----分子吸收譜。2)能級(jí)組成:除了電子能級(jí)(Electronenergylevel)外,分子吸收能量將伴隨著分子的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng),即同時(shí)將發(fā)生振動(dòng)(Vibration)能級(jí)和轉(zhuǎn)動(dòng)(Rotation)能級(jí)的躍遷!據(jù)量子力學(xué)理論,分子的振-轉(zhuǎn)躍遷也是量子化的或者說(shuō)將產(chǎn)生非連續(xù)譜。因此,分子的能量變化E為各種形式能量變化的總和:其中Ee最大:1-20eV;Ev次之:0.05-1eV;Er最?。?.05eV

可見(jiàn),電子能級(jí)間隔比振動(dòng)能級(jí)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)間隔大1~2個(gè)數(shù)量級(jí),在發(fā)生電子能級(jí)躍遷時(shí),伴有振-轉(zhuǎn)能級(jí)的躍遷,形成所謂的帶狀光譜.第六頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五-胡羅卜素咖啡因阿斯匹林丙酮

幾種有機(jī)化合物的分子吸收光譜圖。第七頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五分子(吸收)光譜的類(lèi)型

遠(yuǎn)紅外吸收光譜:ΔE:0.005~0.5ev,λ為250-25μm,形成轉(zhuǎn)動(dòng)光譜或遠(yuǎn)紅外光譜。

紅外光譜:ΔE:0.05~1ev,λ為25-1.25μm,形成振-轉(zhuǎn)光譜或紅外光譜。

紫外-可見(jiàn)光譜:ΔE:1~200eV,比ΔE振大幾十倍,對(duì)應(yīng)λ為12.5-0.06μm。主要在真空紫外-可見(jiàn)光區(qū),形成電子光譜或可見(jiàn)—紫外吸收光譜。通常所說(shuō)的紫外-可見(jiàn)吸收光譜法實(shí)際上是近紫外-可見(jiàn)光譜法。

第八頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五第二章可見(jiàn)紫外吸收光譜分析

補(bǔ)習(xí)部分光的選擇性吸收與物質(zhì)顏色的關(guān)系

第九頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五光的選擇性吸收與物質(zhì)顏色的關(guān)系

波長(zhǎng)200~400nm范圍的光稱為紫外光。波長(zhǎng)400~75Onm之間的光稱為可見(jiàn)光。物質(zhì)的顏色是由于物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)的光具有選擇吸收作用而產(chǎn)生的。例如硫酸銅溶液因吸收了白光中的黃色光而呈蘭色。不同物質(zhì)能選擇的吸收某一個(gè)或數(shù)個(gè)波長(zhǎng)的光波,而對(duì)于其他光波很少吸收或不吸收,這種現(xiàn)象叫光的選擇性吸收。

有色物質(zhì)本身所呈現(xiàn)的顏色與其所選擇吸收光波的顏色互成補(bǔ)色。如把兩種互補(bǔ)光一種吸收掉,就顯出剩余顏色的光。如KMnO-4吸收綠光,所以顯紫紅色。

若分析KMnO4的濃度,可將其互補(bǔ)色的光(吸收的光)通過(guò)KMnO4溶液,其濃度越大,即溶液顏色越深,吸收光越多,通過(guò)光越小。

第十頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五物質(zhì)顏色和吸收光顏色的關(guān)系

物質(zhì)顏色

吸收光

顏色

波長(zhǎng)(nm)

黃綠黃橙紅紫紅紫藍(lán)綠藍(lán)藍(lán)綠

紫藍(lán)綠藍(lán)藍(lán)綠綠黃綠黃橙紅400~450450~480480~490490~500500~560560~580580~600600~650650~700第十一頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五第十二頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五第二章可見(jiàn)紫外吸收光譜分析

補(bǔ)習(xí)部分光吸收基本定律:Lambert-Beer定律第十三頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五當(dāng)一束平行單色光照射到任何均勻、非散射的介質(zhì)(固體、液體或氣體),例如溶液時(shí),光的一部分被吸收,一部分透過(guò)溶液,一部分被器皿的表面反射。

第十四頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五I0:入射光的強(qiáng)度Ia:吸收光的強(qiáng)度It:透過(guò)光的強(qiáng)度Ir:反射光的強(qiáng)度I0=Ia十It十IrI0=Ia十It

第十五頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五實(shí)踐證明,溶液對(duì)光的吸收程度,與溶液的濃度、液層的厚度以及入射光的波長(zhǎng)等因素有關(guān)。如果保持入射光的波長(zhǎng)不變,光吸收的程度則與溶液的濃度、液層的厚度有關(guān)。

第十六頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五透光度或透光率

透過(guò)光強(qiáng)度It與入射光強(qiáng)度I0之比稱為透光度或透光率,用T表示。

T=It/I0

溶液的透光度愈大,說(shuō)明對(duì)光的吸收愈小;相反,透光度愈小,則溶液對(duì)光的吸收愈大。

第十七頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五朗伯定律設(shè)有某一波長(zhǎng)的單色光,通過(guò)液層(光吸收層)厚度為b的均勻溶液,如將液層分成無(wú)限小的相等的薄層,其厚度為db。又設(shè)照射在薄層上的光強(qiáng)度為I,當(dāng)光通過(guò)薄層后,光強(qiáng)度減弱

-dI,則

-dI應(yīng)與db及I成正比。

第十八頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五朗伯定律

反映的當(dāng)入射光的波長(zhǎng)、吸光物質(zhì)的濃度一定時(shí),光吸收與液層厚度的關(guān)系。

A=logI0/I=1og1/T=k2bA稱為吸光度(也稱為光密度D或消光度E)。式中k2為比例常數(shù),它與入射光波長(zhǎng)以及溶液的性質(zhì)、濃度和溫度有關(guān)。由朗伯定律可知,當(dāng)入射光的波長(zhǎng)、吸光物質(zhì)的濃度和溶液的溫度一定時(shí),溶液的吸光度與液層的厚度成正比。

第十九頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五比耳定律當(dāng)單色光通過(guò)液層厚度一定的均勻溶液時(shí),溶液中吸光質(zhì)點(diǎn)濃度增加dc,則入射光通過(guò)溶液后減弱

-dI,-dI應(yīng)與入射光強(qiáng)度成正比,也與濃度增加的變化值成正比。

第二十頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五比耳定律

溶液吸光度與濃度的關(guān)系式

A=logI0/I=1og1/T=k4c式中比例常數(shù)k4,與入射光波長(zhǎng)及溶液的性質(zhì)、液層厚度和溫度有關(guān)。

比耳定律表明:當(dāng)入射光的波長(zhǎng)、液層厚度和溶液溫度一定時(shí),溶液的吸光度與溶液的濃度成正比。第二十一頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五朗伯-比耳定律

如果要求同時(shí)考慮溶液濃度c和液層厚度b對(duì)光吸收的影響,可將朗伯定律和比耳定律合并為朗伯-比耳定律。

A=logI0/I=KcbK是比例常數(shù),與入射光波長(zhǎng)、物質(zhì)的性質(zhì)和溶液的溫度等因素有關(guān)。

朗伯-比耳定律:當(dāng)一束單色光通過(guò)均勻溶液時(shí),其吸光度與溶液的濃度和厚度的乘積成正比。第二十二頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五吸光系數(shù)朗伯-比耳定律中,當(dāng)c以克/升,液層厚度b以厘米表示時(shí),常數(shù)K以a表示,稱為吸光系數(shù)。a的單位為升/克.厘米。朗伯-比耳定律:A=abc第二十三頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五摩爾吸光系數(shù)

朗伯-比耳定律中,濃度用摩爾/升,液層厚度b用厘米為單位表示,則K用另一符號(hào)ε來(lái)表示。

ε稱為摩爾吸光系數(shù)(或克分子消光系數(shù)),單位為升/摩爾.厘米。

它表示物質(zhì)的濃度為1摩爾/升,液層厚度為1厘米時(shí)溶液的吸光度。

朗伯-比耳定律:A=εbc第二十四頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五摩爾吸光系數(shù)摩爾吸光系數(shù)表明物質(zhì)對(duì)某一特定波長(zhǎng)光的吸收能力。ε愈大,表示該物質(zhì)對(duì)其波長(zhǎng)光的吸收能力愈強(qiáng),比色測(cè)定的靈敏度就愈高。因此進(jìn)行比色測(cè)定時(shí),為了提高分析的靈敏度必須選擇摩爾吸光系數(shù)大的有色化合物,以及選擇具有最大ε值的波長(zhǎng)作入射光。ε與溶液的濃度及液層厚度無(wú)關(guān)。

第二十五頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五根據(jù)ε的不同,吸收分為:

弱吸收:ε<102

較弱吸收:102≤ε≤103

較強(qiáng)吸收:103≤ε≤104

強(qiáng)吸收:ε>104

第二十六頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五Lambert-Beer定律小結(jié):

當(dāng)入射光波長(zhǎng)一定時(shí),待測(cè)溶液的吸光度A與其濃度和液層厚度成正比,即k為比例系數(shù),與溶液性質(zhì)、溫度和入射波長(zhǎng)有關(guān)。

當(dāng)濃度以g/L表示時(shí),稱k為吸光系數(shù),以a表示,即

當(dāng)濃度以mol/L表示時(shí),稱k為摩爾吸光系數(shù),以表示,即比a更常用。越大,表示方法的靈敏度越高。與波長(zhǎng)有關(guān),因此,常以表示。第二十七頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五吸光度AA吸光度的意義:溶液吸收光越多,I越小,lg(I0/I)大,吸光度A大當(dāng)入射光全被吸收時(shí),I=0,I0/I→∞lg(I0/I)=A→吸光度最大不吸收時(shí),I=I0,I0/I=1,

lg(I0/I)=A=0→吸光度為零所以A的范圍是:

0≤A≤∞第二十八頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五透光度TT透光度的意義:也叫透光率,表示透射光占入射光的比例。當(dāng)入射光全被吸收時(shí),

I=o,T=I/I0=0,T=0當(dāng)入射光不被吸收時(shí)

I=I0,

T=I0/I=1,T=100%所以,0≤T≤1常用百分透光率表示A與T的關(guān)系:

A=lg(I0/I)=-lgT=Kbc,T=I/I0=10—Kbc第二十九頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五第三十頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五第三十一頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五

顯色劑被測(cè)離子λ最大(nm)摩爾吸光系數(shù)

質(zhì)

偶氮胂Ⅲ(鈾試劑Ⅲ)稀土離子Th(Ⅵ)U(Ⅳ)U(Ⅵ)665665670656(4—6)*1041.2*1051.2*1056.0*104

6MHCl6MHCl6MHNO3二苯硫腙Cd2+Cu2+Hg2+Pb2+518550490520

8.0*1044.5*1047.0*1046.6*104CHCl3CCl4CHCl3CHCl3鄰二氮菲Fe2+5081.1*104

水某些化合物在λ最大時(shí)的ε

第三十二頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五例

已知含F(xiàn)e3+濃度為500微克/升的溶液用鄰二氮菲比色測(cè)定鐵,比色皿長(zhǎng)度為2厘米,在波長(zhǎng)508nm處測(cè)得吸光度=0.19,計(jì)算摩爾吸光系數(shù)。

第三十三頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五標(biāo)準(zhǔn)曲線或工作曲線

在吸光光度分析中,通常固定吸收層的厚度不變,用比色計(jì)或分光光度計(jì)測(cè)量一系列標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度,根據(jù)朗伯-比耳定律:A=Kbc=K’c吸光度與吸光物質(zhì)的濃度成正比,故以吸光度為縱坐標(biāo),濃度為橫坐標(biāo)作圖,應(yīng)得到一通過(guò)原點(diǎn)的直線,稱為標(biāo)準(zhǔn)曲線或工作曲線。

當(dāng)吸光物質(zhì)的濃度比較高時(shí),明顯地看到標(biāo)準(zhǔn)曲線向濃度軸彎曲的情況(個(gè)別情況向吸光度軸彎曲)。這種情況稱為偏離朗伯-比耳定律。

第三十四頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五偏離朗伯-比耳定律的原因

由于非單色光引起的偏離;

由于溶液本身的原因所引起的偏離:

1)由于介質(zhì)不均勻性引起的偏離;

2)由于溶液中的化學(xué)反應(yīng)所引起的偏離。

第三十五頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五光譜曲線的表示方法

依次選不同波長(zhǎng)的單色光,通過(guò)待測(cè)物質(zhì),繪制出A(lgε

,T)-λ曲線-吸收光譜曲線。

lgε作縱坐標(biāo)時(shí),具有最大吸收值的波長(zhǎng)叫做最大吸收波長(zhǎng),用λmax表示。

而以T%為縱坐標(biāo)的吸收曲線中,λmax相應(yīng)為曲線的最低點(diǎn)。

吸收曲線描述了物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)光的吸收能力,反映了物質(zhì)分子能級(jí)的變化,所以吸收曲線的形狀,λmax,以及l(fā)gε等與分子結(jié)構(gòu)有密切的關(guān)系,所以利用吸收曲線可定性分析。

定量分析則一般選λmax處,用A-C作工作曲線,再用未知液的A求出C。

第三十六頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五第三十七頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五第二章可見(jiàn)紫外吸收光譜分析

補(bǔ)習(xí)部分可見(jiàn)紫外吸收光譜分析方法目視比色法第三十八頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五目視比色法

目視比色法是用眼晴觀察、比較溶液顏色深度以確定物質(zhì)含量的方法。

標(biāo)準(zhǔn)系列法:1)標(biāo)準(zhǔn)色階的配制:用一套由相同質(zhì)料制造的、形狀大小相同的比色管,將一系列不同量的標(biāo)準(zhǔn)溶液依次加入各比色管中,再分別加入等量的顯色劑及其他試劑,并控制其他實(shí)驗(yàn)條件相同,最后稀釋至同樣體積。2)被測(cè)試液的配制:將一定量被測(cè)試液置于另一比色管中,在同樣條件下進(jìn)行顯色,并稀釋至同樣體積。3)對(duì)比:從管口垂直向下觀察,也可以從比色管側(cè)面觀察。第三十九頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五目視比色法的原理

設(shè)照射光的強(qiáng)度為I0,透過(guò)標(biāo)準(zhǔn)溶液和試液后的光強(qiáng)度分別為I標(biāo)和I試,則:

I標(biāo)=I010-ε1b1c1;I試

=I010-ε2b2c2

當(dāng)溶液顏色深度相同時(shí):

I標(biāo)

=I試

;ε1b1c1=ε2b2c2由于標(biāo)準(zhǔn)系列與試液都是在相同的條件下顯色的,且是同一種有色物質(zhì),所以ε1=ε2,又因液層厚度相等bl=b2,所以:

C1=C2第四十頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五目視比色法的特點(diǎn)儀器簡(jiǎn)單,操作簡(jiǎn)便,適宜于大批試樣分析。比色管中的液層較厚,人眼可辨別很稀的有色溶液的顏色,故測(cè)定的靈敏度高,適宜于稀溶液中微量物質(zhì)的測(cè)定。因?yàn)闇y(cè)定是在完全相同的條件下進(jìn)行的,而且可以在復(fù)合光-白光下進(jìn)行測(cè)定,因此某些顯色反應(yīng)不符合朗伯-比耳定律時(shí),仍可用目視比色法進(jìn)行測(cè)定。顯色溶液一般不太穩(wěn)定,常需臨時(shí)配制一套標(biāo)準(zhǔn)色階,比較麻煩費(fèi)時(shí)。依靠人的眼睛來(lái)觀察顏色的深度,有主觀誤差,因而準(zhǔn)確度不高。第四十一頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五第二章可見(jiàn)紫外吸收光譜分析

補(bǔ)習(xí)部分可見(jiàn)紫外吸收光譜分析方法光電比色法第四十二頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五光電比色法

光電比色法是借助光電比色計(jì)來(lái)測(cè)量一系列標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度,繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線,然后根據(jù)被測(cè)試液的吸光度,從標(biāo)準(zhǔn)曲線上求得其濃度或含量的方法。

光電比色法與目視比色法原理上并不完全一樣,光電比色法是比較有色溶液對(duì)其一波長(zhǎng)光的吸收情況,而目視比色法是比較透過(guò)光的強(qiáng)度。

第四十三頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五光電比色法的特點(diǎn)與目視比色法比較,光電比色法有下述優(yōu)點(diǎn):①用光電池代替人的眼睛進(jìn)行測(cè)量,消除了人的主觀誤差,因而提高了準(zhǔn)確度。②在有其他有色物質(zhì)共存時(shí),可以采用適當(dāng)?shù)臑V光片和適當(dāng)?shù)膮⒈热芤簛?lái)消除干擾,因而提高了選擇性。第四十四頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五光電比色計(jì)(可見(jiàn)):

光源、濾光片、比色皿、光電池、檢流計(jì)

光源:通常用6~12伏鎢絲燈作光源。400-1100nm。濾光片1)是使有色溶液吸收最大的那部分波長(zhǎng)范圍的光通過(guò),其余波長(zhǎng)的光被濾光片吸收。2)包括玻璃濾光片、夾膠濾光片、干涉濾光片。3)測(cè)定時(shí),濾光片透光率最大的光,應(yīng)該是被測(cè)有色試液吸收最大的光,也就是說(shuō),濾光片的顏色應(yīng)與被測(cè)試液的顏色互為補(bǔ)色。

第四十五頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五如將各種不同波長(zhǎng)的光通過(guò)一決濾光片,分別測(cè)定其透光率,然后以波長(zhǎng)為橫坐標(biāo),透光率為縱坐標(biāo)作圖,就得到其透光曲線。

第四十六頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五濾光片實(shí)際上通過(guò)濾光片所得到的并不是真正的單色光,而是具有一定波長(zhǎng)范圍的復(fù)合光。

“單色光”的純度,一般用“半寬度”表示。透過(guò)峰1/2高度處的寬度,稱為半寬度。半寬度愈小,透過(guò)的單色光就愈純。

第四十七頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五半寬度從透光曲線上的最高點(diǎn)A作垂線,與橫坐標(biāo)相交于B點(diǎn),再在AB線的中點(diǎn)P處作水平線,與透光曲線相交于C、D兩點(diǎn),則C、D間的距離(用nm表示)就是透過(guò)峰1/2高度處的寬度,稱為半寬度。第四十八頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五光電比色計(jì)(可見(jiàn)):

光源、濾光片、比色皿、光電池、檢流計(jì)

比色皿:由無(wú)色透明,能耐腐蝕的玻璃制成,用于盛參比溶液和被測(cè)試液。比色皿必須保持十分干凈,注意保護(hù)其透光面,不要用手指直接接觸。光電池

:把光信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào);比色計(jì)中常用的是硒光電池。檢流汁:在檢流計(jì)標(biāo)尺上,有百分透光率T%和吸光度A且兩種刻度,由于吸光度與透光率是負(fù)對(duì)數(shù)關(guān)系,因此吸光度標(biāo)尺的刻度是不均勻的。

第四十九頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五當(dāng)光線照時(shí)到光電池時(shí),就有電子從半導(dǎo)體硒的表面逸出。由子硒的半導(dǎo)體性質(zhì),電子只能單向流動(dòng),即向金屬薄膜移動(dòng),因而使它帶負(fù)電,成為光電池的負(fù)極。硒層失去電子后帶正電,因而便鐵片帶正電,成為光電池的正極。這樣,在金屬薄膜和鐵片之間就產(chǎn)生電位差,線路接通后便產(chǎn)生光電流。

第五十頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五1光源;2濾光片;3比色皿;4光電池;5粗調(diào)節(jié)器;6細(xì)調(diào)節(jié)器;7檢流計(jì)第五十一頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五第二章可見(jiàn)紫外吸收光譜分析

補(bǔ)習(xí)部分可見(jiàn)紫外吸收光譜分析方法分光光度法第五十二頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五分光光度法

分光光度法的基本原理與光電比色法是相同的,所不同的僅在于獲得單色光的方法不同。前者采用棱鏡或光柵等分光器,后者采用濾光片。

利用分光器可以獲得純度較高的單色光

(半寬度5~1Onm),所用儀器是分光光度計(jì)。

分光光度法的測(cè)量范圍不再局限于可見(jiàn)光區(qū)域內(nèi),而是擴(kuò)展到紫外和紅外光區(qū)城。

第五十三頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五分光光度法的特點(diǎn)

1)由于入射光是純度較高的單色光,因此用分光光度法可以得到十分精確細(xì)致的吸收光譜曲線。

2)由于可以任意選取某種波長(zhǎng)的單色光,在一定條件下,利用吸光度的加和性,可以同時(shí)測(cè)定溶液中兩種或兩種以上的組分。

3)由于入射光的波長(zhǎng)范圍擴(kuò)大了,故許多無(wú)色物質(zhì),只要它們?cè)谧贤夤饣蚣t外光區(qū)域內(nèi)有適當(dāng)?shù)奈辗?,也可以用分光光度法加以測(cè)定。

第五十四頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五

分類(lèi)

工作范圍(nm)

光源

單色器

接受器國(guó)產(chǎn)型號(hào)可見(jiàn)分光光度計(jì)420~700360~700

鎢燈鎢燈

玻璃棱鏡玻璃棱鏡

硒光電池光電管72型

721型紫外、可見(jiàn)和近紅外分光光度計(jì)200~1000

氫燈及鎢燈

石英棱鏡或光柵光電管光電倍增管751型

WFD-8型

紅外分光光度計(jì)760~40000

硅碳棒或輝光燈

巖鹽或螢石棱鏡熱電堆或測(cè)輻射熱器WFD-3型

WFD-7型分光光度計(jì)按測(cè)定的波長(zhǎng)范圍來(lái)分類(lèi)

第五十五頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì):

光源、單色器、吸收池、檢測(cè)器和信號(hào)指示系統(tǒng)光源:可見(jiàn)光區(qū)用鎢絲燈;紫外光區(qū)用氫燈和氘燈。單色器:一般由入射狹縫、準(zhǔn)光器(透鏡或凹面反射鏡使入射光成平行光)、色散元件、聚焦元件和出射狹縫等幾部分組成。其核心部分是色散元件,起分光的作用。能起分光作用的色散元件主要是棱鏡和光柵。第五十六頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五第五十七頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五棱鏡棱鏡有玻璃和石英兩種材料。它們的色散原理是依據(jù)不同的波長(zhǎng)光通過(guò)棱鏡時(shí)有不同的折射率而將不同波長(zhǎng)的光分開(kāi)。由于玻璃可吸收紫外光,所以玻璃棱鏡只能用于350~3200nm的波長(zhǎng)范圍,即只能用于可見(jiàn)光域內(nèi)。石英棱鏡可使用的波長(zhǎng)范圍較寬,可從185~4000nm,即可用于紫外、可見(jiàn)和近紅外三個(gè)光域。第五十八頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五光柵光柵是利用光的衍射與干涉作用制成的。光柵可用于紫外、可見(jiàn)及紅外光域,而且在整個(gè)波長(zhǎng)區(qū)具有良好的、幾乎均勻一致的分辨能力。光柵具有色散波長(zhǎng)范圍寬、分辨本領(lǐng)高、成本低、便于保存和易于制備等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是各級(jí)光譜會(huì)重疊而產(chǎn)生干擾。第五十九頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì):

光源、單色器、吸收池、檢測(cè)器和信號(hào)指示系統(tǒng)吸收池:吸收池用于盛放分析試樣,一般有石英和玻璃材料兩種。石英池適用于可見(jiàn)光區(qū)及紫外光區(qū),玻璃吸收池只能用于可見(jiàn)光區(qū)。為減少光的損失,吸收池的光學(xué)面必須完全垂直于光束方向。第六十頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì):

光源、單色器、吸收池、檢測(cè)器和信號(hào)指示系統(tǒng)檢測(cè)器:檢測(cè)器的功能是檢測(cè)信號(hào)、測(cè)量單色光透過(guò)溶液后光強(qiáng)度變化的一種裝置。常用的檢測(cè)器有光電池、光電管和光電倍增管等。硒光電池對(duì)光的敏感范圍為300~800nm,其中又以500~600nm最為靈敏。這種光電池的特點(diǎn)是能產(chǎn)生可直接推動(dòng)微安表或檢流計(jì)的光電流,但由于容易出現(xiàn)疲勞效應(yīng)而只能用于低檔的分光光度計(jì)中。光電管在紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)上應(yīng)用較為廣泛。光電倍增管是檢測(cè)微弱光最常用的光電元件,它的靈敏度比一般的光電管要高200倍,因此可使用較窄的單色器狹縫,從而對(duì)光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)有較好的分辨能力。第六十一頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五光電管:陰極為一個(gè)金屬半圓筒,內(nèi)表面鍍有適當(dāng)?shù)墓怆姲l(fā)射材料。陽(yáng)極為金屬電極,通常為鎳環(huán)或鎳片。當(dāng)光線照射到光電管的陰極上時(shí),即發(fā)射出電子。如光電管的兩極間加上電壓,則線路便有電流通過(guò)。

組成光電管陰極的材料不同,對(duì)不同波長(zhǎng)光的光電靈敏度使不同。751型分光光度計(jì)采用紫敏(銻絕陰極)和紅敏(銀氧鏈陰極)兩個(gè)真空陰極管,使用的波長(zhǎng)范圍分別為200~625nm和625~1000nm。

第六十二頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五光電倍增管:外殼:玻璃、石英;內(nèi)部抽成真空。K為光陰極,上面涂有能發(fā)射電子的光敏物質(zhì);1、2、3

……

為次級(jí)電子發(fā)射器,叫dynode打拿極,也叫電子倍增極,A為陽(yáng)極。陰極和陽(yáng)極之間加以1000V的直流電壓,分別按段降落在各級(jí)之間。一般每?jī)蓚€(gè)相鄰電極之間有50~100V的電位差。

當(dāng)光照射在陰極時(shí),光敏物質(zhì)被激發(fā)出電子,然后被電場(chǎng)加速,落在第一個(gè)打拿極上,并擊出二次電子。這些加倍了的二次電子又被電場(chǎng)加速,落在第二個(gè)打拿極上,擊出加倍的二次電子。依此類(lèi)推。光電倍增管不只起光電轉(zhuǎn)換作用,還起了電流放大作用。一般每個(gè)倍增極可產(chǎn)生2~5倍的電子。在第n個(gè)極上,就放大了2n到5n倍于陰極的電子。

第六十三頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì):

光源、單色器、吸收池、檢測(cè)器和信號(hào)指示系統(tǒng)信號(hào)指示系統(tǒng):作用是放大信號(hào)并以適當(dāng)方式指示或記錄下來(lái)。常用的信號(hào)指示裝置有直讀檢流計(jì)、電位調(diào)節(jié)指零裝置以及數(shù)字顯示或自動(dòng)記錄裝置等。很多型號(hào)的分光光度計(jì)裝配有微處理機(jī),一方面可對(duì)分光光度計(jì)進(jìn)行操作控制,另一方面可進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。第六十四頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)的類(lèi)型1)單光束分光光度計(jì)經(jīng)單色器分光后的一束平行光,輪流通過(guò)參比溶液和樣品溶液,以進(jìn)行吸光度的測(cè)定。這種簡(jiǎn)易型分光光度計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,操作方便,維修容易,適用于常規(guī)分析。第六十五頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五第六十六頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)的類(lèi)型2)雙光束分光光度計(jì)

經(jīng)單色器分光后經(jīng)反射鏡分解為強(qiáng)度相等的兩束光,一束通過(guò)參比池,一束通過(guò)樣品池。光度計(jì)能自動(dòng)比較兩束光的強(qiáng)度,此比值即為試樣的透射比,經(jīng)對(duì)數(shù)變換將它轉(zhuǎn)換成吸光度并作為波長(zhǎng)的函數(shù)記錄下來(lái)。雙光束分光光度計(jì)一般都能自動(dòng)記錄吸收光譜曲線。由于兩束光同時(shí)分別通過(guò)參比池和樣品池,還能自動(dòng)消除光源強(qiáng)度變化所引起的誤差。第六十七頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五第六十八頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五第六十九頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)的類(lèi)型3)雙波長(zhǎng)分光光度計(jì)由同一光源發(fā)出的光被分成兩束,分別經(jīng)過(guò)兩個(gè)單色器,得到兩束不同波長(zhǎng)(1和2)的單色光;利用切光器使兩束光以一定的頻率交替照射同一吸收池,然后經(jīng)過(guò)光電倍增管和電子控制系統(tǒng),最后由顯示器顯示出兩個(gè)波長(zhǎng)處的吸光度差值ΔA(ΔA=A1-A2)。對(duì)于多組分混合物、混濁試樣(如生物組織液)分析,以及存在背景干擾或共存組分吸收干擾的情況下,利用雙波長(zhǎng)分光光度法,往往能提高方法的靈敏度和選擇性。

第七十頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五第七十一頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五儀器第七十二頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五第二章可見(jiàn)紫外吸收光譜分析

補(bǔ)習(xí)部分光度測(cè)量誤差和測(cè)量條件的選擇儀器測(cè)量誤差第七十三頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五儀器測(cè)量誤差

光電池不靈敏

光電流測(cè)量不準(zhǔn)

光源不穩(wěn)定

如果測(cè)量誤差以光電流表示為Δi,相當(dāng)于光強(qiáng)的誤差ΔI,由此引起透光率的誤差為ΔT。對(duì)于同一光度儀器,ΔT基本上為一常數(shù),一般為0.01~0.02。第七十四頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五第七十五頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五因?yàn)槲舛華與被測(cè)物質(zhì)的濃度c成正比,如果ΔA引起的濃度測(cè)量誤差為Δc,則:ΔA=K’Δc當(dāng)被測(cè)物質(zhì)濃度很低時(shí),ΔT引起的ΔA和Δc也很小,但因?yàn)榇藭r(shí)被測(cè)物質(zhì)的濃度c很小,故相對(duì)誤差Δc/c比較大的。相反,當(dāng)被測(cè)物質(zhì)的濃度很大時(shí),雖然A很大,因ΔA此時(shí)較大,Δc也較大,故相對(duì)誤差Δc/c是比較大的。由此可以推測(cè),只有當(dāng)被測(cè)物質(zhì)濃度在適當(dāng)范圍時(shí),即吸光度在一定范圍時(shí),儀器測(cè)量誤差所引起的相對(duì)誤差才是比較小的。儀器測(cè)量誤差

第七十六頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五T-Δc/cT-Δc/cT-Δc/cT-Δc/c0.950.900.850.800.750.7020.510.67.25.64.644.010.650.600.550.500.450.403.573.263.042.882.782.730.350.300.250.200.152.722.772.893.113.510.100.050.020.014.346.712.843.8不同T值時(shí)濃度測(cè)量的相對(duì)誤差

第七十七頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五儀器測(cè)量誤差

在T=15~65%,吸光度A在0.2~0.8范圍內(nèi)的相對(duì)測(cè)量誤差較小。第七十八頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五第二章可見(jiàn)紫外吸收光譜分析

補(bǔ)習(xí)部分光度測(cè)量誤差和測(cè)量條件的選擇測(cè)量條件的選擇第七十九頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五測(cè)量條件的選擇

1)入射光波長(zhǎng)的選擇

入射光應(yīng)選擇被測(cè)物質(zhì)溶液的最大吸收波長(zhǎng)。如遇干擾時(shí),則可選另一靈敏度稍低,但能避免干擾的入射光。

選擇適當(dāng)?shù)牟ㄩL(zhǎng)不僅能提高分析的靈敏度,還能提高分析的準(zhǔn)確度。

第八十頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五測(cè)量條件的選擇

2)控制適當(dāng)?shù)奈舛确秶?/p>

一般應(yīng)控制標(biāo)準(zhǔn)溶液和被測(cè)試液的吸光度在0.2~0.8范圍內(nèi)。

控制溶液的濃度,如改變?cè)嚇拥姆Q量量和改變?nèi)芤旱南♂尪鹊?。選擇適當(dāng)厚度的比色皿。

第八十一頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五測(cè)量條件的選擇

3)選擇恰當(dāng)?shù)膮⒈热芤?/p>

在光度測(cè)量時(shí),利用參比溶液來(lái)調(diào)節(jié)儀器的零點(diǎn),以消除由于比色皿壁及溶劑對(duì)入射光的反射和吸收帶來(lái)的誤差。當(dāng)顯色劑及制備試液時(shí)所用的其他試劑均為無(wú)色,而且被測(cè)試液中又無(wú)其他有色離子存在時(shí),可用蒸餾水作參比溶液。如果顯色劑為無(wú)色,而被測(cè)試液存在其他有色離子時(shí),應(yīng)采用不加顯色劑的被測(cè)試液作參比溶液。如果顯色劑和試劑均有顏色時(shí),可將一份試液加入適當(dāng)掩蔽劑,將被測(cè)組分掩蔽起來(lái),使之不再與顯色劑作用,顯色劑及其他試劑均按試液測(cè)定方法加入,以此作為參比溶液,這樣還可以消除一些共存組分的干擾。

第八十二頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五第二章可見(jiàn)紫外吸收光譜分析

補(bǔ)習(xí)部分可見(jiàn)紫外吸收光譜法的應(yīng)用定量分析第八十三頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五1)基本方法

根據(jù)朗伯-比耳定律

A=logI0/I=log1/T=Kcb定量分析則一般選λmax處,用A-C作工作曲線,再用未知液的A求出C。

第八十四頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五2)示差分光光度法

一般吸光光度法適宜于微量組分的測(cè)定。當(dāng)用于高含量組分測(cè)定時(shí):(1)產(chǎn)生偏離朗伯-比耳定律的現(xiàn)象;(2)吸光度超出了準(zhǔn)確測(cè)量的讀數(shù)范圍,引起很大的測(cè)量誤差。采用示差分光光度法就可克服這一缺點(diǎn)。

第八十五頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五

示差分光光度法的原理:示差分光光度法采用一個(gè)比被測(cè)試液濃度稍低的標(biāo)準(zhǔn)溶液作為參比溶液,以代替一般分光光度法所使用的參比溶液。示差分光光度法

第八十六頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五設(shè)作參比溶液的標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度為cs被測(cè)試液濃度為cx,而且cx>cs根據(jù)朗伯-比耳定律:

Ax=εcxb;Ax=εcsb,兩式相減,得到:

Ax-As=εb(cx-cs)=εbΔc從上式可知,被測(cè)試液與參比溶液的吸光度差值,與兩溶液的濃度差成正比。這就是示差法的基本原理。用已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液作參比調(diào)零(透光率100%,As=0),那么測(cè)得的吸光度就是被測(cè)試液與參比溶液的吸光度差值(相對(duì)吸光度)。

Ax=εb(cx-cs)=εbΔc示差分光光度法

第八十七頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五示差法標(biāo)尺原理

設(shè)按一般分光光度法用試劑空白作參比溶液,測(cè)得試液的透光率Tx1=7%;用Ts1=10%的標(biāo)準(zhǔn)溶液作參比溶液,即使其透光率從標(biāo)尺上的Ts1=10%處調(diào)至Ts2=100%處;相當(dāng)于把檢流計(jì)上的標(biāo)尺擴(kuò)展了十倍(Ts2/Ts1=100/10=l0),這時(shí)被測(cè)試液的透光率將在標(biāo)尺上的Ts2=70%處。

第八十八頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五

例:假設(shè)用蒸餾水作參比溶液,測(cè)定含銅為2.0毫克/毫升的溶液(A),如果這時(shí)測(cè)定吸光度的相對(duì)誤差為±1%,則分析結(jié)果的相對(duì)誤差,也是±1%?,F(xiàn)用已知濃度cs=18.0毫克/毫升的標(biāo)準(zhǔn)溶液(B)作參比溶液,測(cè)定試液(C)的濃度(cx=20.0毫克/毫升)。在這種情況下B和C之間與蒸餾水和A之間的濃度差是一樣的。如果符合朗伯-比耳定律,應(yīng)得到相同的吸光度,測(cè)量誤差亦應(yīng)該相等。但對(duì)試液(C)來(lái)說(shuō),分析結(jié)果的相對(duì)誤差變?yōu)?.0/20.0×士1%=士0.1%。顯然,大大提高了方法的準(zhǔn)確度。

第八十九頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五示差法測(cè)量的是兩個(gè)溶液的濃度差Δc=cx-cs;如果測(cè)量Δc的誤差為x%,則示差法所得分析結(jié)果的誤差為Δc*x/cx%;顯然,Δc*x/cx%<x%,即示差法所得分析結(jié)果的相對(duì)誤差比一般分光光度法小。

示差分光光度法

第九十頁(yè),共九十九頁(yè),編輯于2023年,星期五3)雙波長(zhǎng)吸光光度法

利用雙波長(zhǎng)吸光光度法,使兩束不同波長(zhǎng)的單色光以一定的時(shí)間間隔交替地照射同一吸收池,測(cè)量并記錄兩者吸光度的差值。

這樣就可

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