分子光譜概論P(yáng)PT課件資料文字可編輯

3吸光光度法的基本原理

特點(diǎn)

–靈敏度高：測定下限可達(dá)10-5～10-6mol·L-1,

10-4%～10-5%–準(zhǔn)確度能夠滿足微量組分的測定要求：

相對誤差2～5％

（1～2％）

–操作簡便快速

–應(yīng)用廣泛

吸光光度法是基于被測物質(zhì)的分子對光具有選擇性吸收的特性而建立起來的分析方法。

3吸光光度法的基本原理特點(diǎn)–靈敏度高：測定下限5光的基本性質(zhì)

(電磁波的波粒二象性)

c－真空中光速

2.99792458×108m/s

~3.0×108m/s?－波長，單位：m,cm,mm,?m,nm,?

1?m=10-6m,1nm=10-9m,1?=10-10m?

－頻率，單位：赫芝(周)Hz次/秒

n－折射率，真空中為1???==cVn光的傳播速度:波動(dòng)性

5光的基本性質(zhì)(電磁波的波粒二象性)c－真6XYZx電場向量

6XYZx電場向量7

h－普朗克(Planck)常數(shù)

6.626×10-34J·s

?－頻率

E－光量子具有的能量

單位：J(焦耳)，eV(電子伏特)1eV=1.602×10－19J

微粒性

光量子，具有能量。

Eh???7h－普朗克(Planck)常數(shù)6.626×10-38結(jié)論:一定波長的光具有一定的能量，波長越

長(頻率越低)，光量子的能量越低.單色光：具有相同能量(相同波長)的光.混合光：具有不同能量(不同波長)的光復(fù)合在

一起.例如白光.===cVEhhhn???波粒二象性

真空中:

cEh??8結(jié)論:一定波長的光具有一定的能量，波長越長(10光學(xué)光譜區(qū)

遠(yuǎn)紫外

近紫外

可見

近紅外

中紅外

遠(yuǎn)紅外

（真空紫外）

10nm~200nm200nm~380nm380nm~780nm780nm~2.5?m2.5?m

~50?m50?m

~300?m10光學(xué)光譜區(qū)遠(yuǎn)紫外近紫外可見近紅外中紅外11物質(zhì)對光的吸收與發(fā)射

1.電子相對于原子核的運(yùn)動(dòng)--電子能級(jí);

單重態(tài)：激發(fā)態(tài)與基態(tài)中的電子自旋方向相反.

三重態(tài)：激發(fā)態(tài)與基態(tài)中的電子自旋方向相同.

2.原子核在其平衡位置附近的相對振動(dòng)

--振動(dòng)能級(jí);

3.分子本身繞其重心的轉(zhuǎn)動(dòng)--轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí).

物質(zhì)分子內(nèi)部3種運(yùn)動(dòng)形式及其對應(yīng)能級(jí)：

11物質(zhì)對光的吸收與發(fā)射1.電子相對于原子核的運(yùn)動(dòng)-12S2分子吸光與發(fā)光示意圖

?Ee振動(dòng)能級(jí)

v3v2v1轉(zhuǎn)動(dòng)

r3r2r1S1S0紫外

熒光

磷光

T2T1可見

?Ev?Er

紅外

單重態(tài)

三重態(tài)

12S2分子吸光與發(fā)光示意圖?Ee振動(dòng)能級(jí)v3v13光譜種類

原子光譜：吸收、發(fā)射、熒光

線狀光譜

?

黑體輻射：白熾燈、液、固灼熱發(fā)光

連續(xù)光譜

?

分子光譜：紫外、可見、紅外等吸收光譜

帶狀光譜

?

I13光譜種類原子光譜：吸收、發(fā)射、熒光線狀光譜?黑14?/nm顏色

互補(bǔ)光

400～

450紫

黃綠

450～

480藍(lán)

黃

480～

490綠藍(lán)

橙

490～

500藍(lán)綠

紅

500～

560綠

紅紫

560～

580黃綠

紫

580～

610黃

藍(lán)

610～

650橙

綠藍(lán)

650～

760紅

分子對光的吸收與吸收光譜

不同顏色的可見光波長及其互補(bǔ)光

藍(lán)綠

14?/nm顏色互補(bǔ)光400～450紫黃綠16光吸收基本定律:朗伯-比爾定律

朗伯定律:(1760)A=lg(I0/It)=k1b

當(dāng)入射光的?

,吸光物質(zhì)的c一定時(shí),溶液的吸光度A與液層厚度b成正比.比爾定律(1852)A=lg(I0/It)=k2c

當(dāng)入射光的?

,液層厚度b一定時(shí),溶液的吸光度A與吸光物質(zhì)的c成正比.16光吸收基本定律:朗伯-比爾定律朗伯定律:(1760)17朗伯-比爾定律

意義:

當(dāng)一束平行單色光通過均勻、透明的吸光介質(zhì)時(shí)，其吸光度與吸光質(zhì)點(diǎn)的濃度和吸收層厚度的乘積成正比.A=lg(I0/It)=kbc17朗伯-比爾定律意義:當(dāng)一束平行單色光通過均勻、18透光率(透射比）T（Transmittance）

t0=ITIA

=lg(I0/It)=lg(1/T)=—lgT=Kbc吸光度A

(Absorbance）

--=10=10KbcATI0It入射光

透過光

18透光率(透射比）T（Transmittance）t019吸光度A、透射比T與濃度c

的關(guān)系

A

T(%)cA=kbc

1.00.80.60.40.2-kbcT=10100

80

60

40

2019吸光度A、透射比T與濃度c的關(guān)系A(chǔ)T(%)c20K

吸光系數(shù)Absorptivity

a

的單位:L·g-1·cm-1當(dāng)c的單位用g·L-1表示時(shí)，用a表示，

A＝abc

?

的單位:L·mol-1·cm-1當(dāng)c的單位用mol·L-1表示時(shí)，用?

表示.

?

－摩爾吸光系數(shù)MolarAbsorptivity

A＝?bc

1%1cmE當(dāng)c的單位用g·100mL-1表示時(shí)，用

表示,A＝

bc，

叫做比吸光系數(shù).1%1cmE1%1cmE20K吸光系數(shù)Absorptivity21吸光度與光程的關(guān)系

A

=abc

0.10b0.202b0.00光源

檢測器

顯示器

參

比

21吸光度與光程的關(guān)系A(chǔ)=abc0.10b022吸光度與濃度的關(guān)系

A

=abc0.10c0.202c0.00光源

檢測器

顯示器

參

比

22吸光度與濃度的關(guān)系A(chǔ)=abc0.10c0.23吸光度與波長的關(guān)系

A

=abc0.00紅

0.10紅

0.00光源

檢測器

顯示器

參

比

藍(lán)綠光

紅光

23吸光度與波長的關(guān)系A(chǔ)=abc0.00紅0.24朗伯-比爾定律的適用條件

1.單色光

應(yīng)選用?max處或肩峰處測定.3.稀溶液

濃度增大，分子之間作用增強(qiáng).

2.吸光質(zhì)點(diǎn)形式不變

離解、絡(luò)合、締合會(huì)破壞線性關(guān)系,

應(yīng)控制條件(酸度、濃度、介質(zhì)等).

24朗伯-比爾定律的適用條件1.單色光25溶液濃度的測定

A＝?bc工作曲線法

(校準(zhǔn)曲線)朗伯-比爾定律的分析應(yīng)用

01.02.03.04.0c(mg/mL)A*0.800.600.400.200.00Axcx25溶液濃度的測定A＝?bc工作曲線法(校準(zhǔn)曲線26吸光度的加和性與吸光度的測量

A=A1+A2+…+An

用參比溶液調(diào)T=100%（A=0），再測樣品溶液的吸光度，即消除了吸收池對光的吸收、反射，溶劑、試劑對光的吸收等。

001221=lg

=lg

=-=lgIIIAAAAAIII參參比液比試試液26吸光度的加和性與吸光度的測量A=A1+A27分光光度計(jì)的主要部件

光源：發(fā)出所需波長范圍內(nèi)的連續(xù)光譜，有足夠

的光強(qiáng)度,穩(wěn)定。

?/nm鎢燈（熱輻射光源）

4006008001000氙燈（氣體放電光源）

氫燈

強(qiáng)度

27分光光度計(jì)的主要部件光源：發(fā)出所需波長范圍內(nèi)的連續(xù)光28氙燈

氫燈

鎢燈

28氙燈氫燈鎢燈29單色器：將光源發(fā)出的連續(xù)光譜分解為單色光的

裝置。

棱鏡：依據(jù)不同波長光通過棱鏡時(shí)折射率不同.玻璃350～3200nm,石英185～4000nm入射狹縫

準(zhǔn)直透鏡

棱鏡

聚焦透鏡

出射狹縫

白光

λ1λ2

800

600

500

40029單色器：將光源發(fā)出的連續(xù)光譜分解為單色光的裝置30光柵：在鍍鋁的玻璃表面刻有數(shù)量很大的等寬度等間距條痕(600、1200、2400條/mm)。

利用光通過光柵時(shí)發(fā)生衍射和干涉現(xiàn)象而分光。

波長范圍寬,色散均勻,分辨性能好,使用方便.－平面透射光柵

－反射光柵（廣泛使用）

光柵衍射示意圖

M1

M2出射狹縫

光屏

透鏡

平面透射光柵

30光柵：在鍍鋁的玻璃表面刻有數(shù)量很大的等寬度等間距條痕(31吸收池(比色皿)：用于盛待測及參比溶液。

可見光區(qū)：光學(xué)玻璃池

紫外區(qū)：石英池

檢流計(jì)（指示器）：

低檔儀器：刻度顯示

中高檔儀器：數(shù)字顯示，自動(dòng)掃描記錄

檢測器：利用光電效應(yīng)，將光能轉(zhuǎn)換成

電流訊號(hào)。

光電池，光電管，光電倍增管

31吸收池(比色皿)：用于盛待測及參比溶液。32硒光電池（Barrier-layerphotocell）

適用于300-800nm,在500-600nm范圍最靈敏。

Se陰極Au，Ag半導(dǎo)體

h?

陽極

32硒光電池（Barrier-layerphotocel33光電管(Phototube)h?

（片）

紅敏管625-1000nm藍(lán)敏管200-625nm33光電管(Phototube)h?（片）紅敏管34光電倍增管(PhotomultiplierTube,PMT)1個(gè)光子可產(chǎn)生106～107個(gè)電子

160-700nm34光電倍增管(PhotomultiplierTube,35吸光光度法儀器主要差異比較

可見光

（380～780nm）

紫外光

（200～380nm)中紅外

（2.5～

50?m

)光源

鎢燈

碘鎢燈

320～2500氫燈

氘燈

180～375硅碳棒

（紅外線）

吸