物質(zhì)對(duì)光的選擇性吸收

關(guān)于物質(zhì)對(duì)光的選擇性吸收光的電磁波性質(zhì)

射線x射線紫外光紅外光微波無線電波10-2nm10nm102nm104nm0.1cm10cm103cm105cm可見光一、光的基本性質(zhì)§11-1

物質(zhì)對(duì)光的選擇性吸收第2頁,共25頁，2024年2月25日，星期天光的波粒二象性波動(dòng)性粒子性λνE光的折射光的衍射光的偏振光的干涉光電效應(yīng)E：光子的能量（J,焦耳）ν：光子的頻率（Hz,赫茲）λ：光子的波長(zhǎng)（nm）c：光速（2.9979X1010cm.s-1）h：plank常數(shù)（6.6256×10-34J.s）第3頁,共25頁，2024年2月25日，星期天單色光、復(fù)合光、光的互補(bǔ)單色光復(fù)合光光的互補(bǔ)單一波長(zhǎng)的光由不同波長(zhǎng)的光組合而成的光若兩種不同顏色的單色光按一定的強(qiáng)度比例混合得到白光，那么就稱這兩種單色光為互補(bǔ)色光，這種現(xiàn)象稱為光的互補(bǔ)。藍(lán)黃紫紅綠紫黃綠綠藍(lán)橙紅藍(lán)綠第4頁,共25頁，2024年2月25日，星期天二、物質(zhì)對(duì)光的選擇性吸收物質(zhì)的顏色與光的關(guān)系完全吸收完全透過吸收黃色光光譜示意表觀現(xiàn)象示意復(fù)合光第5頁,共25頁，2024年2月25日，星期天物質(zhì)對(duì)光的吸收與電子躍遷物質(zhì)對(duì)光的吸收滿足條件S2S1S0S3E2E0E1E3h

第6頁,共25頁，2024年2月25日，星期天物質(zhì)對(duì)光的選擇吸收

物質(zhì)的電子結(jié)構(gòu)不同，所能吸收光的波長(zhǎng)也不同，這就構(gòu)成了物質(zhì)對(duì)光的選擇吸收基礎(chǔ)。例：A物質(zhì)B物質(zhì)同理，得：1ev=1.6?10-19J.第7頁,共25頁，2024年2月25日，星期天§11-2

光的吸收定律一、透光度Transmittance透光度定義：T取值為0.0%~100.0%全部吸收T=0.0%全部透射T=100.0%入射光I0透射光It結(jié)論：溶液的透光度越大，表示它對(duì)光的吸收越小；相反，透光度越小，表示它對(duì)光的吸收越大。

第8頁,共25頁，2024年2月25日，星期天二、吸光度A吸光度定義：入射光I0透射光It實(shí)踐證明，溶液吸光度，與溶液濃度、液層厚度及入射光波長(zhǎng)等因素有關(guān)。吸光度與透光度的關(guān)系第9頁,共25頁，2024年2月25日，星期天三、吸收曲線

吸收曲線與最大吸收波長(zhǎng)

max

用不同波長(zhǎng)的單色光照射，測(cè)吸光度A值。第10頁,共25頁，2024年2月25日，星期天吸收曲線的討論：①同一種物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)光的吸光度不同。吸光度最大處對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)稱為最大吸收波長(zhǎng)λmax②不同濃度的同一種物質(zhì)，其吸收曲線形狀相似λmax不變。而對(duì)于不同物質(zhì)，它們的吸收曲線形狀和λmax則不同。③吸收曲線可以提供物質(zhì)的結(jié)構(gòu)信息，并作為物質(zhì)定性分析的依據(jù)之一。第11頁,共25頁，2024年2月25日，星期天④不同濃度的同一種物質(zhì)，在某一定波長(zhǎng)下吸光度A有差異，在λmax處吸光度A的差異最大。濃度越大，吸光度也越大。此特性可作作為物質(zhì)定量分析的依據(jù)。⑤在λmax處吸光度隨濃度變化的幅度最大，所以測(cè)定最靈敏。吸收曲線是定量分析中選擇入射光波長(zhǎng)的重要依據(jù)。第12頁,共25頁，2024年2月25日，星期天

四、朗伯—比耳定律

布格(Bouguer)和朗伯(Lambert)先后于1729年和1760年闡明了光的吸收程度和吸收層厚度的關(guān)系。

A∝b

1852年比耳(Beer)又提出了光的吸收程度和吸收物濃度之間也具有類似的關(guān)系。A∝c

二者的結(jié)合稱為朗伯—比耳定律。第13頁,共25頁，2024年2月25日，星期天朗伯-比耳定律數(shù)學(xué)表達(dá)式

A＝εbc

式中A：吸光度；描述溶液對(duì)光的吸收程度；

b：液層厚度(光程長(zhǎng)度)，通常以cm為單位；

c：溶液的摩爾濃度，單位mol·L－１；

ε：摩爾吸光系數(shù)，單位L·mol－１·cm－１；與所用入射光的波長(zhǎng)及物質(zhì)的本性有關(guān)?；?A＝abc

c：溶液的濃度，單位g·L－１

a：吸光系數(shù)，單位L·g－１·cm－１

a與ε的關(guān)系為：

a=ε/M（M為待測(cè)物質(zhì)的摩爾質(zhì)量）

A

C增大第14頁,共25頁，2024年2月25日，星期天例：某有色溶液在2.00cm吸收池中，測(cè)得T=50%，若改用1cm的吸收池，其T和A各為多少？解：先求有色溶液在2.00cm吸收池中吸光度A，

A=-lgT=-lg50%=0.30由于吸光度與液層厚度成正比，可求得厚度為1cm時(shí)吸光度，

b=1cm,A=0.30/2.00×1.00=0.15T=10-0.15=71%第15頁,共25頁，2024年2月25日，星期天定性分析與定量分析的基礎(chǔ)定性分析基礎(chǔ)定量分析基礎(chǔ)物質(zhì)對(duì)光的選擇吸收ABA

在一定的實(shí)驗(yàn)條件下，物質(zhì)對(duì)光的吸收與物質(zhì)的濃度成正比。A

C增大第16頁,共25頁，2024年2月25日，星期天§11-3

吸光光度法的儀器紫外-可見分光光度計(jì)組件光源單色器樣品池檢測(cè)器信號(hào)輸出氫燈，氘燈，185~350nm；鹵鎢燈，250~2000nm.基本要求：光源強(qiáng)，能量分布均勻，穩(wěn)定作用：將復(fù)合光色散成單色光棱鏡光柵玻璃，350~2500nm,石英，185~4500nm平面透射光柵，反射光柵玻璃，光學(xué)玻璃，石英作用：將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并放大光電管，光電倍增管，光電二極管，光導(dǎo)攝像管（多道分析器）表頭、記錄儀、屏幕、數(shù)字顯示第17頁,共25頁，2024年2月25日，星期天儀器實(shí)物第18頁,共25頁，2024年2月25日，星期天分光光度計(jì)（紫外-可見分光光度計(jì)）UV-vis0.575I0參比樣品入射光I0透射光It請(qǐng)注意與定義比較未考慮吸收池和溶劑對(duì)光的作用第19頁,共25頁，2024年2月25日，星期天單波長(zhǎng)單光束分光光度計(jì)0.575光源單色器吸收池檢測(cè)器顯示第20頁,共25頁，2024年2月25日，星期天參比液的選擇原則：扣除非待測(cè)組分的吸收以顯色反應(yīng)為例進(jìn)行討論M+R=M-R

試液 顯色劑溶劑吸光物質(zhì)參比液組成無吸收無吸收光學(xué)透明溶劑基質(zhì)吸收無吸收吸收不加顯色劑的試液無吸收吸收吸收顯色劑基質(zhì)吸收吸收吸收吸收顯色劑+試液+待測(cè)組分的掩蔽劑若欲測(cè)M-R

的吸收A（樣）=A（待測(cè)吸光物質(zhì)）+A（干擾）+A（池）A（參比）=A（干擾）+A（池）第21頁,共25頁，2024年2月25日，星期天一、單組分的測(cè)定

1.A-C

標(biāo)準(zhǔn)曲線法§11-4

吸光光度法的應(yīng)用A

2.標(biāo)準(zhǔn)比較法應(yīng)用于待測(cè)試樣濃度與標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度相近的情況。第22頁,共25頁，2024年2月25日，星期天二、多組分的同時(shí)測(cè)定⑴若各組分的吸收曲線互不重疊，則可在各自最大吸收波長(zhǎng)處分別進(jìn)行測(cè)定。這本質(zhì)上與單組分測(cè)定沒有區(qū)別。⑵若各組分的吸收曲線互有重疊，則可根據(jù)吸光度的加合性求解聯(lián)立方程組得出各組分的含量。Aλ1=εaλ1bca

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