第十三章分光光度法基礎(chǔ)化學(xué)

第十三章分光光度法基礎(chǔ)化學(xué)第1頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月1.光的性質(zhì)及物質(zhì)對光的選擇性吸收(了解)2.分光光度法的基本原理,Lambert-Beer定律及有關(guān)計(jì)算(掌握)3.分光光度計(jì)的基本構(gòu)造,熟悉標(biāo)準(zhǔn)曲線法(了解)4.提高測量靈敏度和準(zhǔn)確度的方法(了解)5.紫外分光光光法的一般概念(了解)本章內(nèi)容第2頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月▲分光光度法的基本原理及Lambert-Beer定律▲可見分光光光法的測量方法。-----重點(diǎn)第3頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月分光光度法（spectrophotometry)

定義：根據(jù)物質(zhì)的吸收光譜及光的吸收定律對物質(zhì)進(jìn)行定性、定量分析的一種方法原理：吸收光譜～物質(zhì)結(jié)構(gòu)的內(nèi)部特征定量分析：確定某一成份或某一化合物存在多少定性分析：確定某一成份某一化合物是否存在第4頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月分光光度法的分類光源波長范圍(nm)類型380~780可見分光光度法200~380紫外分光光度法780~3×105紅外分光光度法第5頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月分光光度法特點(diǎn)：▲靈敏度高:10-5~10-6mol/L最低濃度▲準(zhǔn)確度較高▲操作簡便、快速▲應(yīng)用廣泛第6頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月分光光度法的應(yīng)用例：阿司匹林（乙酰水楊酸）片劑中水楊酸的鑒別

阿司匹林易吸收空氣中的水份而水解產(chǎn)生水楊酸，而水楊酸容易刺激胃。國家藥監(jiān)局規(guī)定：水楊酸的含量≤0.1％紫外分光光度法，在λmax=312nm

處進(jìn)行測定第7頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月例2：紫外分光光度法廣泛用于生物試樣中蛋白質(zhì)（λmax=280nm），核酸的純度分析（λmax=260nm）例3：食品(果醬、果汁、肉制品)中苯甲酸鹽、山梨酸鹽含量的測定

山梨酸鹽等常用作食品添加劑以抑制酵母和霉菌的生長,食品工業(yè)上對其用量一般有嚴(yán)格限定(如：果醬≤0.1％)

苯甲酸鹽的石油醚溶液(λmax=225nm)處有最大吸收峰；山梨酸鹽的石油醚溶（λmax=250nm

）處有最大吸收峰。第8頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)物質(zhì)的吸收光譜第9頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月1、光的基本性質(zhì)光是一種電磁波，具有波粒二象性。光的波長（λ）、頻率（ν）與速度（c）的關(guān)系如下：

E=hν=hc/λc＝λν

波長短，能量大，穿透力強(qiáng)；波長長，能量小，穿透力弱。一、物質(zhì)對光的選擇性吸收第10頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月

2.物質(zhì)對光的選擇性吸收▲物質(zhì)對光的吸收具有選擇性例：石英可見光幾乎不吸收

光學(xué)：▲物質(zhì)對光的吸收是物質(zhì)的普遍性質(zhì)

紅外光強(qiáng)烈吸收第11頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月

物質(zhì)對光的吸收是物質(zhì)(分子、原子、離子等)與輻射能相互作用的一種形式，只有當(dāng)入射光的能量同吸光物質(zhì)的基態(tài)和激發(fā)態(tài)能量差相等時(shí)才會(huì)被吸收物質(zhì)對光的吸收：△E=光子能量(hγ)

M(基態(tài))+hγ→M(激發(fā)態(tài))

2.物質(zhì)對光的選擇性吸收第12頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月

▲物質(zhì)呈現(xiàn)的顏色與光有著密切的關(guān)系，不同波長的可見光可使眼睛感覺到不同的顏色?？梢姽飧鞣N顏色光有波長范圍紫外紫藍(lán)青綠黃橙紅紅外400450480500560600650760800nm3.物質(zhì)顏色與吸收光的關(guān)系第13頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月▲單色光：具有單一波長的光▲復(fù)合光：由不同波長光組成的光白光（日光、白熾燈光等）：由不同顏色的光按一定強(qiáng)度比例混合而成▲互補(bǔ)色光：兩種顏色的光按適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度比例混合可成白光，則這兩種光互稱為～三個(gè)概念第14頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月物質(zhì)對光的吸收——有選擇性

溶液對各種色光不吸收全吸收▲溶液的顏色

溶液選擇吸收了某種顏色的光，則溶液呈現(xiàn)吸收光的互補(bǔ)色光的顏色無色透明

黑色第15頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月圖示：

CuSO4溶液呈藍(lán)色復(fù)合光

黃色光被吸收

溶液呈藍(lán)色

硫酸銅溶液

第16頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月紅橙黃綠青青藍(lán)藍(lán)紫◆對角上的顏色稱為互補(bǔ)色光◆物質(zhì)的顏色與吸收光顏色為

互補(bǔ)色光▲物質(zhì)顏色與吸收光顏色的關(guān)系白光第17頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月物質(zhì)的顏色和其吸收光顏色的關(guān)系物質(zhì)的顏色吸收光顏色黃綠黃橙紅紫紅紫藍(lán)綠藍(lán)藍(lán)綠黃綠黃橙紅紫藍(lán)綠藍(lán)藍(lán)綠綠λ/nm400～450450～480480～490490～500500～560560～580580～600600～650650～760第18頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月吸收光譜(吸收曲線)(absorptionspectrum)圖12-3不同波長KMnO4溶液吸收光譜▲當(dāng)濃度改變時(shí)λmax位置不變

(525nm)物質(zhì)種類～λmaxA～C0.20.40.60.8ⅠⅡⅢ400450500波長550600650Ⅰ20mg／LⅡ40mg／LⅢ60mg／LnmA二、物質(zhì)的吸收光譜

？第19頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月定性分析：由于不同物質(zhì)結(jié)構(gòu)不同，因此，吸收的紫外光波長也不同，利用這一性質(zhì)可以鑒別物質(zhì)。定量測定：同一物質(zhì)的稀溶液，濃度大的吸光度 的值較大，反之則較小，利用這一性 質(zhì)可進(jìn)行定量測定。λmax是定性分析的依據(jù)

A是定量分析的依據(jù)第20頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)分光光度法基本原理第21頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月一、透光率和吸光度圖13-3光通過溶液的情況I0ItbI0

=Ia

+It

+IrI0

=Ia

+ItIrIaT＝It／I0T:透光度(transmittance)

或百分透光率(T%)

A:吸光度

(absorbance)

A=-lgT=lgI0／It第22頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月二、朗伯-比爾定律（光吸收定律）

Lambert-Beer定律I0ItbLambert定律：A=k1bA=εbcBeer定律：A=k2cLambert-Beer定律：

T=10-εbcA=-lgT圖13-3光通過溶液的情況第23頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月

公式適用范圍▲單色光▲

均勻溶液(稀溶液)

氣相、均相固體▲

可見光區(qū)，紫外、紅外區(qū)

式中b的單位cmc為物質(zhì)的量濃度，單位為mol

·L-1ε稱為摩爾吸光系數(shù)單位:

L·mol-1·cm-1A=-lgT=-lgIt/I0=εbc第24頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月

若用質(zhì)量濃度ρ(g·L-1)代替物質(zhì)的量濃度c，則A=a

bρ

a為質(zhì)量吸光系數(shù)

單位

L.g-1.cm-1

ε=aMBA=εbcε(a)：衡量吸光光度法的靈敏度第25頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月▲是有色物質(zhì)的特征常數(shù)ε(或

a)值說明：▲....與c、b無關(guān)與

入射光波長

物質(zhì)本性溶劑，溫度有關(guān);

測定時(shí)，取λmax，ε值最大,顯色反應(yīng)最靈敏（104~105）

測定使用的ε值，如不特別注明，通常指在λmax條件下測定的第26頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月

化合物組成不明，物質(zhì)的相對分子質(zhì)量(M)不知道，物質(zhì)的量的濃度無法確定，無法使用摩爾吸光系數(shù)(ε)

醫(yī)學(xué)上常用比吸光系數(shù)E1cm

1%

符號：第27頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月比吸光系數(shù)（specificabsorptivity)E1%表示單位：mL·g-1.cm-1

與ε關(guān)系：時(shí)的吸光值濃度:1%(g·mL-1)

b:1cm1cmE1%=10×1cmεMB

與a關(guān)系：a=0.1

E1%1cm第28頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月三、吸收度的加和性內(nèi)容：多組分體系中(a,b,c,···)，在某一波長(λ)，如果各種對光有吸收的物質(zhì)之間沒有相互作用，則體系在該波長的總吸光度等于各組分吸光度之和，即吸光度具有加和性。

表示式：A總＝Aa+Ab+Ac+···－－分光光度法中分析測定混合物中各組分的依據(jù)

意義

?

第29頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月四、相關(guān)計(jì)算1.A=-lgT=

-lgIt/I0=ε

·b·c2.ε～a

～ε=aMBa=0.1E1cm

1%

E1cm

1%

E1cm

1%

=10×ε/MB第30頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月例1：已知Fe2+

：500μg·L-1

b：2cm

A：0.19(λ508nm）求ε?解：c(Fe2+)==8.9×10-6mol·L-1A=εbc500×10-655.85ε=Ab·c=1.1×104(L·mol-1·cm-1)=0.19/(2×8.9×10-6)第31頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月例13-1：教材P252

已知某化合物的相對分子質(zhì)量為251，將此化合物用乙醇作溶劑配成濃度為0.150mmol·L-1的溶液，在480nm波長處用2.00cm吸收池測得透光率為39.8％，求該化合物在上述條件下的摩爾吸光系數(shù)ε和質(zhì)量吸光系數(shù)a

？ε=Ab·c解:已知

c＝0.150×10-3mol·L-1b＝2.00cm，T＝0.398代入公式:

=﹣lg

0.398∕(1.50×10-4mol·L-1×2.00cm

)第32頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月a=ε∕Mε=1.33×103L·

mol-1·cm-1據(jù)公式:=1.33×103∕251=5.30L·g-1·cm-1例13-1：教材P252

已知某化合物的相對分子質(zhì)量為251，將此化合物用乙醇作溶劑配成濃度為0.150mmol·L-1的溶液，在480nm波長處用2.00cm吸收池測得透光率為39.8％，求該化合物在上述條件下的摩爾吸光系數(shù)ε和質(zhì)量吸光系數(shù)a

？第33頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月小結(jié)：2.Lambert-Beer定律A=-lgT=

-lgIt/I0=ε·b·cE1cm

1%

三個(gè)吸光系數(shù)：εa

1.物質(zhì)對光的選擇吸收第34頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)可見分光光度法

(spectrophotometry)▲

原理和特點(diǎn)原理：根據(jù)Lambert-Beer’slaw白光→單色光→有色溶液

→A值→求被測物含量第35頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月一、分光光度計(jì)(spectrophotometer)

主要部件1、光源：鎢絲燈（λ320~3200nm）穩(wěn)定，足夠光強(qiáng)度2、單色器：獲取單色光棱鏡或光柵3、吸收池：比色皿（石英、玻璃）

4、檢測器：光電管5、訊號處理及顯示器：指針式微安表第36頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月圖13-4(b)混合光在棱鏡中的色散6006002、單色器第37頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月準(zhǔn)直鏡棱鏡出光狹縫入光狹縫白光→入光狹縫→準(zhǔn)直鏡→棱鏡或光柵

→色散后的光→準(zhǔn)直鏡→出光狹縫→

轉(zhuǎn)動(dòng)棱鏡或光柵→出光狹縫處獲單色光圖13-4(a)單色器示意圖2、單色器第38頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月4、檢測器：光電管兩極間加電壓，線路中產(chǎn)生電流光電流大