分析化学李娜定分课件8BasicVIP

1、第八章第八章吸吸 光光 光光 度度 法法第八章第八章 吸光光度法吸光光度法8.1 吸光光度法的基本原理吸光光度法的基本原理8.2 光度分析的方法和仪器光度分析的方法和仪器8.3 吸光光度法的灵敏度与准确度吸光光度法的灵敏度与准确度8.4 显色反应与分析条件的选择显色反应与分析条件的选择8.5 吸光光度法的应用吸光光度法的应用8.6 紫外可见分光光度法在有机紫外可见分光光度法在有机 定性分析中的应用定性分析中的应用获诺贝尔奖的仪器分析项目获诺贝尔奖的仪器分析项目(1)(1) w.h.bragg & w.l.bragg (英英) 物理奖物理奖 1915应用应用x射线研究晶体结构射线研究晶体

2、结构 f.w.aston (英英) 化学奖化学奖 1922用质谱法发现同位素并应用于定量分析用质谱法发现同位素并应用于定量分析 f.pregl (奥地利奥地利) 化学奖化学奖 1923开创有机物质的微量分析法开创有机物质的微量分析法 f.bloch & e.m.purcell (美美) 物理奖物理奖 1952发明核磁的测定方法发明核磁的测定方法 a.j.p.martin & r.l.m.syngc (英英) 化学奖化学奖 1952开创气相分配色谱分析法开创气相分配色谱分析法武大仪分武大仪分p3p3获诺贝尔奖的仪器分析项目获诺贝尔奖的仪器分析项目 (2)(2) j.hegrovs

3、ky (捷捷) 化学奖化学奖 1959 开创极谱分析法开创极谱分析法 r.yalow (美美) 生理医学奖生理医学奖 1977 开创放射免疫分析法开创放射免疫分析法 k.m.siegbahn (瑞典瑞典) 物理奖物理奖 1981 发展高分辨率电子光谱学并应用于化学分析发展高分辨率电子光谱学并应用于化学分析 r.r.ernst (瑞士瑞士) 化学奖化学奖 1991 发展高分辨核磁共振波谱学方法发展高分辨核磁共振波谱学方法 a.zewail(美籍埃及人美籍埃及人) 化学奖化学奖 1999 利用激光闪烁研究化学反应利用激光闪烁研究化学反应化学分析化学分析： 利用化学反应及其计量关系来进行分析的利用化

4、学反应及其计量关系来进行分析的方法。方法。仪器分析仪器分析： 采用比较复杂或者特殊的仪器设备，通过采用比较复杂或者特殊的仪器设备，通过测量物质的某些物理或物理化学性质的参测量物质的某些物理或物理化学性质的参数及其变化来确定物质的化学组成、成分数及其变化来确定物质的化学组成、成分含量及化学结构的一类分析方法。含量及化学结构的一类分析方法。 化学分析与仪器分析的关系？化学分析与仪器分析的关系？1672, isaac newton1802, willian hyde wollastondark lines from the solar spectrum with a spectroscpoebuns

5、en-kirchhoffbunsen-kirchhoff spectroscope spectroscope1759-18601759-1860光学分析光学分析法法光学分析法光学分析法光谱法光谱法分子光谱法分子光谱法 uv/vis,ir,mfs,mps非光谱法非光谱法 （折射法，浊度法，旋光法）（折射法，浊度法，旋光法）原子光谱法原子光谱法 aas,aes, afs（不以光的波长为特征讯号，通过测量电磁（不以光的波长为特征讯号，通过测量电磁辐射的某些基本性质的变化的分析方法。）辐射的某些基本性质的变化的分析方法。）（以光的吸收、发射等作用而建立的分析方法，（以光的吸收、发射等作用而建立的分析方

6、法，通过检测光谱的波长和强度来进行定性和定量通过检测光谱的波长和强度来进行定性和定量的方法。）的方法。）分子光谱学分子光谱学(1)*者为四大波谱者为四大波谱*紫外可见分光光度法紫外可见分光光度法(uv/vis) ultra violet/visible spectrophotometry*红外吸收光谱法红外吸收光谱法(ir) infrared spectroscopy分子荧光光谱法分子荧光光谱法(mfs) molecular fluorescence spectroscopy分子磷光光谱法分子磷光光谱法(mps) molecular phosphorescence spectroscopy分子

7、光谱学(2)光声光谱法光声光谱法 (pas) photo acoustic spectroscopy拉曼光谱法拉曼光谱法 (rs) raman spectroscopy*核磁共振波谱法核磁共振波谱法(nmr) nuclear magnetic resonance spectroscopy*质谱法质谱法 (ms) mass spectroscopy 联用技术发展很快联用技术发展很快物质的量与仪器的信号的联系物质的量与仪器的信号的联系sampleconverterreading1.3 定量分析方法定量分析方法（2） 按试样量大小分：按试样量大小分：方法方法 固体试样质量固体试样质量(mg) 液体试

8、样体积液体试样体积(ml)常量常量 100 10半微量半微量 10100 110 微量微量 10 1%) 微量组分微量组分 (0.01-1%) 痕量组分痕量组分 (0.01%) 复习第一章复习第一章i0it测量光强测量光强度的减弱度的减弱吸光光度法是基于被测物质的分子对光具有吸光光度法是基于被测物质的分子对光具有选择选择性吸收性吸收的特性而建立起来的分析方法。的特性而建立起来的分析方法。怎样测量怎样测量光强的减光强的减弱？弱？-分光分光光度计。光度计。光强的减弱如何与光强的减弱如何与物质的浓度联系起物质的浓度联系起来？来？-朗伯朗伯-比尔定比尔定律律。物质为何对光有选择物质为何对光有选择性吸收

9、？性吸收？-准备知识。准备知识。那些物质可以那些物质可以用分光光度法用分光光度法测定，如何设测定，如何设计实验计实验-方法方法及应用及应用吸光光度法吸光光度法 特点特点 (p293)灵敏度高：测定下限可达灵敏度高：测定下限可达105106mol/l, 10-4%10-5%准确度能够满足微量组分的测定要求：准确度能够满足微量组分的测定要求： 相对误差相对误差25 （12）操作简便快速操作简便快速应用广泛应用广泛8.1 吸光光度法的基本原理吸光光度法的基本原理8.1.1 物质对光的吸收与受激发光物质对光的吸收与受激发光8.1.2 光吸收基本定律光吸收基本定律朗伯朗伯- -比尔定律比尔定律8.1.3

10、 吸光度的加和性及吸光度的测量吸光度的加和性及吸光度的测量光的基本性质光的基本性质 电磁波的波粒二象性电磁波的波粒二象性 (1)(1)c真空中光速真空中光速 2.99792458108m/s3.0 108m/s波长，单位：波长，单位：m,cm,mm, m,nm, 1 m=10-6m, 1nm=10-9m, 1=10-10m频率，单位：赫芝（周）频率，单位：赫芝（周）hz 次次/秒秒 n折射率，真空中为折射率，真空中为1 =cvn光的传播速度光的传播速度:波动性波动性光的基本性质光的基本性质 电磁波的波粒二象性电磁波的波粒二象性 (2)磁场向量磁场向量电场向量电场向量传播方向传播方向yzx与物质

11、作用与物质作用光的基本性质光的基本性质 电磁波的波粒二象性电磁波的波粒二象性 (3)(3)h普朗克普朗克( (planck) )常数常数 6.62610-34js 频率频率e光量子具有的能量光量子具有的能量 单位：单位：j(焦耳焦耳)，ev(电子伏特电子伏特) 1ev=1.6021019j微粒性微粒性光量子，具有能量。光量子，具有能量。eh光的基本性质光的基本性质 电磁波的波粒二象性电磁波的波粒二象性 (4)结论结论: :一定波长的光具有一定的能量，波长越一定波长的光具有一定的能量，波长越 长长( (频率越低频率越低) )，光量子的能量越低。，光量子的能量越低。单色光单色光：具有相同能量：具有

12、相同能量( (相同波长相同波长) )的光。的光。混合光混合光：具有不同能量：具有不同能量( (不同波长不同波长) )的光复合在的光复合在 一起。例如一起。例如, ,白光。白光。hhh =cven波粒二象性波粒二象性真空中真空中: :ceh物质分子内部物质分子内部3种运动形式种运动形式及其对应能级：及其对应能级： 1. 1.电子相对于原子核的运动电子相对于原子核的运动-电子能级电子能级; ; 2. 2.原子核在其平衡位置附近的相对振动原子核在其平衡位置附近的相对振动-振动能级振动能级; ; 3. 3.分子本身绕其重心的转动分子本身绕其重心的转动-转动能级转动能级. .物质对光的吸收与发射物质对光

13、的吸收与发射双原子分子的能级图双原子分子的能级图单重态：激发态与基态中的电子自旋方向相反。单重态：激发态与基态中的电子自旋方向相反。三重态：激发态与基态中的电子自旋方向相同。三重态：激发态与基态中的电子自旋方向相同。 ee振动能级振动能级v3v2v1转动转动r3r2r1s1s0 s2紫外紫外荧光荧光磷光磷光t2t1单重态能级单重态能级三重态能级三重态能级可见可见 ev er红外红外光谱种类光谱种类原子光谱：吸收、发射、荧光原子光谱：吸收、发射、荧光线状光谱线状光谱 黑体辐射：白炽灯、液、固灼热发光黑体辐射：白炽灯、液、固灼热发光连续光谱连续光谱 分子光谱：紫外、可见、红外等吸收光谱分子光谱：紫

14、外、可见、红外等吸收光谱带状光谱带状光谱 i电磁波谱及分析方法电磁波谱及分析方法电磁波长电磁波长(cm)10-810-1310-610-910-410-610-410-110-410-110-210210-510.1100100 104104104107nm104004007807803105名称名称射线射线x射线射线紫外线紫外线可见光可见光红外线红外线短波短波中波中波能量能量(ev)1041091021051102110-3110-610-310-6 能级跃迁能级跃迁原子核原子核内层电子内层电子外层电子外层电子分子轨道电子分子轨道电子分子转动分子转动或振动或振动未成对电未成对电子的偶极子的偶

15、极矩矩原子核的原子核的偶极矩偶极矩利用吸收的分利用吸收的分析方法析方法射线吸收射线吸收法法x射线吸射线吸收法收法原子吸收法原子吸收法紫外吸收法紫外吸收法可见光分光光可见光分光光度法度法红外吸收红外吸收分析分析顺磁共振顺磁共振核磁共振核磁共振利用发射的分利用发射的分析方法析方法活化分析活化分析x射线射线荧光荧光发射发射x射线射线原子荧光分析原子荧光分析火焰光度分析火焰光度分析发射光谱分析发射光谱分析荧光分析荧光分析拉曼分析拉曼分析利用相互作用利用相互作用的分析方法的分析方法电子射线电子射线分析分析x射线射线衍射分析衍射分析比浊法比浊法旋光光谱法旋光光谱法圆偏光二向性圆偏光二向性法法光学光谱区光学

16、光谱区远紫外远紫外近紫外近紫外 可见可见近红外近红外中红外中红外 远红外远红外（真空紫外）（真空紫外）10nm200nm 200nm 380nm380nm 780nm780 nm 2.5 m2.5 m 50 m50 m 300 m 吸收光颜色吸收光颜色不同颜色的可见光波长及其互补光不同颜色的可见光波长及其互补光/nm颜色互补光400-450450-480480-490490-500500-560560-580580-610610-650650-760熔融石英熔融石英晶体石英晶体石英玻璃玻璃nacl170nm3.6 m *200600nm 2 m 3.5 m*360nm2.5 m*200nm15

17、 mkclkbrcsi200nm18 m*230nm25 m 230nm50 m一些材料的有效透明区一些材料的有效透明区300400500600700 /nm350525 545cr2o72-mno4-1.00.80.60.40.2absorbancecr2o72-、mno4-的吸收光谱的吸收光谱350不同物质吸收光谱的形状以及不同物质吸收光谱的形状以及 max不同不同定性分析的基础定性分析的基础同一物质，浓度不同时，吸收光谱的形同一物质，浓度不同时，吸收光谱的形状相同，状相同，amax不同不同定量分析的基础定量分析的基础光吸收基本定律光吸收基本定律: :朗伯朗伯- -比尔定律比尔定律朗伯定律

18、朗伯定律: :( (1760)1760)a=lg(i0/it)=k2b意义意义: :当入射光当入射光的的, ,吸光物质的吸光物质的c和溶液的和溶液的t一定时一定时, ,溶液的吸光度溶液的吸光度a与液层厚度与液层厚度b成正比成正比. .光吸收基本定律光吸收基本定律: :朗伯朗伯- -比尔定律比尔定律比尔定律比尔定律( (18521852) )a=lg(i0/it)=k4c意义意义: :当入射光的当入射光的, ,液层厚度液层厚度b和溶液和溶液的的t一定时一定时, ,溶液的吸光度溶液的吸光度a与吸光物质的与吸光物质的c成正比成正比. .光吸收基本定律光吸收基本定律:朗伯朗伯-比尔定律比尔定律意义意义

19、:当一束平行单色光通过均匀、非当一束平行单色光通过均匀、非散射的溶液时，其吸光度与溶液的散射的溶液时，其吸光度与溶液的浓度和液层厚度的乘积成正比浓度和液层厚度的乘积成正比.a=lg(i0/it)=kbc透光率透光率(透射比）（透射比）（transmittance）0it =ia=lg i0/it=lg(1/t)=-lgt = kbci0it吸光度（吸光度（absorbance）=10=10-kbc-at吸光度吸光度a、透射比、透射比t与浓度与浓度c的关系的关系atc= 10-kbcta=kbc1968年年iupac规定用规定用4个量个量 a,t,ba/bclmol-1cm-1 cm moll-

20、1 当吸光物质浓度为当吸光物质浓度为1moll-1,液池厚液池厚1cm时，一定时，一定波长的光通过溶液时的吸光度值。波长的光通过溶液时的吸光度值。 是物质本性决定的，表示灵敏度。是物质本性决定的，表示灵敏度。 5105 高高物理意义：物理意义：最常用的形式：最常用的形式： abca、t、b、k的名称的名称akbca 吸光度吸光度 absorbance光密度光密度 optical density 用用d或或o.d表示表示消光度消光度 extinction 用用e表示表示t 透射比透射比 transmission 透光度（率）透光度（率） transmittanceb 样品光程样品光程（sampl

21、e path length),单位为单位为cm。一般为吸收池厚度。一般为吸收池厚度。k 吸光系数吸光系数 absorptivity 消光系数消光系数 extinction coefficient 吸收指数吸收指数 absorbancy index当当c的单位用的单位用gl-1表示时，用表示时，用a表示，表示，aabc当当c的单位用的单位用moll-1表示时，用表示时，用 表示表示. a bc 摩尔吸光系数摩尔吸光系数 molar absorptivity 或称摩尔吸光指数或称摩尔吸光指数 molar absorbancy index当当c的单位用的单位用g100ml-1表示时，用表示时，用 表

22、示，表示， a bc， 叫做比消光系数叫做比消光系数(specific extinction coefficient).1%1cme1%1cme1%1cme吸光度与光程的关系吸光度与光程的关系 a = abc :0.11b0.222b0.333b0.00光源光源检测器检测器显示器显示器吸光度与浓度的关系吸光度与浓度的关系 a a = = ababc c0.00光源光源检测器检测器显示器显示器0.22b0.44b吸光度与波长的关系a = abc0.00光源光源检测器检测器显示器显示器0.00b0.22b朗伯朗伯-比尔定律的局限性比尔定律的局限性当溶质浓度很高（一般当溶质浓度很高（一般0.01mo

23、l/l)时，时， 分子之间分子之间的距离与分子大小相比，静电作用影响摩尔吸光系的距离与分子大小相比，静电作用影响摩尔吸光系数的偏离数的偏离样品中粒子的散射样品中粒子的散射待测样品在测定波长下发荧光或磷光待测样品在测定波长下发荧光或磷光在高浓度的电解质溶液中，折射指数发生变化在高浓度的电解质溶液中，折射指数发生变化随着浓度的增加，化学平衡发生移动随着浓度的增加，化学平衡发生移动非单色光发射，尽量选用非单色光发射，尽量选用 max处测定处测定杂散光杂散光吸光度的加和性吸光度的加和性 在含有多组分体系的吸光分析中，在含有多组分体系的吸光分析中，往往各组分对同一波长的光有吸收。溶往往各组分对同一波长的

24、光有吸收。溶液的吸光度等于各组分的吸光度之和：液的吸光度等于各组分的吸光度之和： a = a1 + a2 + +an8.2 光度分析的方法和仪器光度分析的方法和仪器 8.2.1 光度分析的几种方法光度分析的几种方法 目视比色法目视比色法 光电比色法光电比色法 分光光度法分光光度法 8.2.2 分光光度计的类型分光光度计的类型目视比色法目视比色法 通过眼睛观察比较溶液深浅来确定物通过眼睛观察比较溶液深浅来确定物质含量的方法。质含量的方法。空空白白c1c2c3c4浓度增大浓度增大观察方向观察方向光电比色计结构示意图光电比色计结构示意图722分光光度法分光光度法光电管光电管样品样品聚光镜聚光镜出光狭

25、缝出光狭缝光栅光栅准直镜准直镜聚光镜聚光镜进光狭缝进光狭缝反射镜反射镜滤光片滤光片w灯灯光光门门722722型分光光度计光学系统型分光光度计光学系统基础分析化学实验基础分析化学实验p92722722型分光光度计结构方框型分光光度计结构方框图图基础分析化学实验基础分析化学实验p93分光光度法的基本部件分光光度法的基本部件光源光源单色器单色器吸收池吸收池检测系统检测系统稳压电源稳压电源分光光度计的主要部件（分光光度计的主要部件（1 1）光源光源：发出所需波长范围内的连续光谱，有足够：发出所需波长范围内的连续光谱，有足够 的光强度且不随的光强度且不随而改变。稳定。而改变。稳定。 可见光区：钨灯，碘钨

26、灯可见光区：钨灯，碘钨灯 紫外区：氢灯，氘灯紫外区：氢灯，氘灯单色器单色器：将光源发出的连续光谱分解为单色光的：将光源发出的连续光谱分解为单色光的 装置。装置。 分光元件：滤光片，棱镜，光栅分光元件：滤光片，棱镜，光栅吸收池吸收池：( (比色皿比色皿) )用于盛待测及参比溶液。用于盛待测及参比溶液。 可见光区：光学玻璃可见光区：光学玻璃 紫外区：石英紫外区：石英分光光度计的主要部件（分光光度计的主要部件（2 2）检测器检测器：利用光电效应，将光强度转换成：利用光电效应，将光强度转换成 电流讯号。电流讯号。 光电池，光电管，光电倍增管光电池，光电管，光电倍增管检流计检流计（指示器）：将信号以适当

27、方式显示（指示器）：将信号以适当方式显示 或记录。或记录。 低档仪器：刻度显示低档仪器：刻度显示 中高档仪器：记录仪，数字显示中高档仪器：记录仪，数字显示典型光源的发射光谱典型光源的发射光谱钨灯钨灯：发射波长：发射波长 32032025002500nm nm 可见光区光源可见光区光源氢灯氢灯：发射波长：发射波长180180375375nm nm 紫外光区光源紫外光区光源氙灯氙灯：紫外、可见光区均可用作光源：紫外、可见光区均可用作光源光源光源 /nm钨灯（钨灯（热辐射光源热辐射光源）40040060060080080010001000氙灯氙灯（气体放电光源气体放电光源）氢灯氢灯强度强度分光元件（

28、分光元件（1 1） 棱镜：棱镜：依据不同波长光通过棱镜时有不同的依据不同波长光通过棱镜时有不同的 折射率而将不同波长的光分开。折射率而将不同波长的光分开。玻璃：玻璃：3503200nm石英：石英：1854000nm单色器单色器入射狭缝入射狭缝准直透镜准直透镜棱镜棱镜聚焦透镜聚焦透镜出射狭缝出射狭缝白光白光红红紫紫1 12 2光栅：光栅：在镀铝的玻璃表面刻有数量很大在镀铝的玻璃表面刻有数量很大 的等宽等间距条痕。的等宽等间距条痕。 平面透射光栅平面透射光栅 反射光栅（广泛使用）反射光栅（广泛使用）原理：利用光通过光栅时发生衍射和干涉现象而分光。原理：利用光通过光栅时发生衍射和干涉现象而分光。分光

29、元件（分光元件（2 2）反射光栅反射光栅：紫外、可见：紫外、可见： 600、1200、2400条条/mm 红外红外 2030条条/mm 滤光片滤光片（用在光电比色计上）（用在光电比色计上）吸收滤光片吸收滤光片：只允许指定的窄范围波长光通过，：只允许指定的窄范围波长光通过，其他波长的光均被吸收的滤光片其他波长的光均被吸收的滤光片( (用于可见光区用于可见光区) )。分光元件（分光元件（3 3） /nmt t% %标称波长标称波长带通带通半高宽半高宽滤光片颜色滤光片颜色 max溶液颜色溶液颜色红红650 蓝绿蓝绿绿绿530 红紫红紫蓝蓝440 黄黄国产国产581581型光电比色计型光电比色计常用的

30、几种滤光片常用的几种滤光片玻璃滤光片玻璃滤光片：由各种有色玻璃制成，由各种有色玻璃制成， 60nm夹胶滤光片夹胶滤光片：用有机染料使塑料薄膜着色后夹在用有机染料使塑料薄膜着色后夹在 光学玻璃中制成光学玻璃中制成, 30nm40nm干涉滤光片干涉滤光片：根据光的干涉作用而设计的，根据光的干涉作用而设计的， 10nm。(用于紫外光区用于紫外光区)选择滤光片的原则选择滤光片的原则： 滤光片透光率最大的光是有色溶液吸收滤光片透光率最大的光是有色溶液吸收最大的光。即滤光片的颜色与有色溶液的颜最大的光。即滤光片的颜色与有色溶液的颜色互补。色互补。吸收光谱法应用的检测器吸收光谱法应用的检测器typewl r

31、ange, nmtype of spectroscopyphoton detectorsphototubesphotomultiplier tubessilicon photodiodesphotoconductive cells150-1000150-1000350-11001000-50000uv/vis & near iruv/vis & near ir, molecular fluorescencevis & near irirthermal detectorsthermocouplesbolometerspneumatic cellspyroelectric

32、cells600-20000600-20000600-400001000-20000iriririr硒光电池（硒光电池（barrier-layer photocell）适用于适用于300-800 nm, 在在500-600 nm范围最灵敏。范围最灵敏。se阴极阴极au，ag半导体半导体h 阳极阳极硒光电池（硒光电池（barrier-layer photocell）待扫描光电管光电管( (phototube)phototube)h （片）（片）光电管光电管红敏管红敏管 625-1000 nm蓝敏管蓝敏管 200-625 nmni环（片）环（片）碱金属碱金属光敏阴极光敏阴极h 光电倍增管光电倍增管

33、待扫描160-700 nm1个光子可产生个光子可产生106107个电子个电子722722型分光光度计型分光光度计光源：光源：钨卤素灯钨卤素灯12v、30w波长范围：波长范围：330800nm分光元件：分光元件：光栅，光栅，1200线线/mm检测器：检测器：端窗式端窗式g1030光电管光电管 多碱阴极真空管多碱阴极真空管 300850nm波长精度：波长精度：2nm光谱带宽：光谱带宽：6nm波长精度：波长精度：仪器波长指示器所显示的波长值仪器波长指示器所显示的波长值与仪器对应输出的实际波长值之间的符合与仪器对应输出的实际波长值之间的符合程度。可用二者之差来衡量。程度。可用二者之差来衡量。 吸光光度

34、法仪器主要差异比较吸光光度法仪器主要差异比较可见光可见光（380780nm）紫外紫外（200380nm)中红外中红外（2.550 m )光源光源钨灯钨灯碘钨灯碘钨灯3202500氢灯氢灯氘灯氘灯180375硅炭棒硅炭棒（红外线）（红外线）棱镜材料棱镜材料玻璃玻璃（3503200）石英石英（1854000） nacl晶体晶体液槽材料液槽材料玻璃玻璃石英石英 nacl晶体晶体单光束分光光度计单光束分光光度计可变波长单光束紫外可变波长单光束紫外- -可见分光光度计示意图可见分光光度计示意图双光束分光光度计双光束分光光度计(double-beam-in-space)双光束分光光度计双光束分光光度计(d

35、ouble-beam-in-time)varian cary 1e 分光光度计光路图分光光度计光路图3035mm1200条条/mm30转转/svarian cary 1e 紫外可见紫外可见分光光度计分光光度计双光束型可以消除单光束仪器双光束型可以消除单光束仪器受光源强度变化的影响受光源强度变化的影响参比参比样品样品12sr00lg,lgiiaaii12rsrs000lglglgiiiaaaiiiai 可可见见 与与 无无关关i0i0iris光源光源光电管光电管几种类型分光光度计的比较几种类型分光光度计的比较 多通道仪器多通道仪器（multichannel instruments） 光电二极管阵

36、列光电二极管阵列 photodiode arrays (pdas) 纤维光度计纤维光度计其他类型分光光度计其他类型分光光度计hp 8452a多通道二极管阵列分光光度计多通道二极管阵列分光光度计镀铝反射镜镀铝反射镜纤维光度计示意图纤维光度计示意图纤维光度计纤维光度计8.3 吸光光度法的灵敏度与准确度吸光光度法的灵敏度与准确度8.3.1 灵敏度的表示方法灵敏度的表示方法 摩尔吸光系数摩尔吸光系数 桑德尔桑德尔( (sandell) )灵敏度灵敏度8.3.2 影响准确度的因素影响准确度的因素对比尔定律的偏离对比尔定律的偏离灵敏度灵敏度，ssandell灵敏度灵敏度定义：定义：截面积为截面积为1cm2

37、的液柱在一定波长或波的液柱在一定波长或波段处，测得吸光度为段处，测得吸光度为0.001时所含物质的量。时所含物质的量。用用s表示，单位表示，单位： gcm-2由由 a=bc a/bc(cmmol/1000cm3) 0.001/ lmmbcs 3630.001 10=10 =10s越小，方法的灵敏度越高越小，方法的灵敏度越高s大多在大多在0.010.001 gcm-22(g cm )ms =例例已知用邻二氮菲光度法测定铁时，已知用邻二氮菲光度法测定铁时，5081.1104 lmol-1cm-1s = 55.85/(1.1104)0.0051 gcm-2用用4,7-二苯基邻二氮菲光度法测定铁二苯基

38、邻二氮菲光度法测定铁5332.2104 lmol-1cm-1s = 55.85/(2.2104)0.0025 gcm-2用双硫腙萃取光度法用双硫腙萃取光度法测定铜时，测定铜时，4.5104 lmol-1cm-1 ，测定铅时，测定铅时，6.8104 lmol-1cm-1 ，计算计算s。测测cus = 63.55/(4.5104)0.0014 gcm-2测测pbs = 207.2/(6.8104)0.0030 gcm-2例例影响准确度的因素影响准确度的因素 对比尔定律的偏离对比尔定律的偏离 非单色光的影响非单色光的影响 化学反应的影响化学反应的影响 其他因素其他因素光不纯引起的对光不纯引起的对be

39、er定律的偏离（定律的偏离（1） 2 max max 2 max处，处， 基本不变基本不变 2处，处， 变化较大变化较大aa /nmc/mol/l应尽量选择应尽量选择 max作为测定波长作为测定波长（？）（？）光不纯引起的对光不纯引起的对beer定律的偏离（定律的偏离（2）若若1 2，则，则abc 若若1 2，则，则abc 偏离朗伯比尔定律偏离朗伯比尔定律-bcii 1t0=1010tbcbciilglgiiiai -0020010100t-bcii 2=10两波长两波长1,2的光经溶液被吸收的光经溶液被吸收1处：处：a1lg(i0/it )=1bc ，2处：处：a2lg(i0/it )=2b

40、c ，i0=i0 +i0, it=it+it其他因素对比尔定律的影响其他因素对比尔定律的影响 被测溶液的浓度太大，使得吸光质点太接近被测溶液的浓度太大，使得吸光质点太接近 摩尔吸光系数发生变化摩尔吸光系数发生变化 溶液折光指数发生变化溶液折光指数发生变化化学因素引起对比尔定律的偏离化学因素引起对比尔定律的偏离离解离解络合络合缔合缔合 x104 (nm)亚甲蓝阳离子水溶液的吸收光谱亚甲蓝阳离子水溶液的吸收光谱a. 6.3610-6 mol/lb. 1.2710-4 mol/lc. 5.9710-4 mol/l亚甲蓝阳离子亚甲蓝阳离子单体单体 max= 660 nm二聚体二聚体 max= 610

41、nm8.4 显色反应与分析条件的选择显色反应与分析条件的选择 8.4.1 显色反应显色反应 8.4.2 反应条件的确定反应条件的确定 8.4.3 测定中的干扰以及消除方法测定中的干扰以及消除方法显色剂显色剂o生色团生色团：nn，no，oc=s,n （共轭双键）（共轭双键）e：助色团助色团nh，oh，x （孤对电子）（孤对电子）ne有机显色剂有机显色剂丁二酮肟丁二酮肟nn型：型：ch3ccch3 hon noh nnohcoohso3hoo型：磺基水杨酸型：磺基水杨酸nnnoh ohon型型：（par）nh nhnsns型型：（双硫腙）（双硫腙）显色反应的选择显色反应的选择v灵敏度高，一般灵敏度

42、高，一般10104 4v选择性好选择性好v显色剂在测定波长处无明显吸收。显色剂在测定波长处无明显吸收。 对照性好对照性好, , maxmax60 nm .60 nm .v反应生成的有色化合物组成恒定，稳定。反应生成的有色化合物组成恒定，稳定。v显色条件易于控制，重现性好。显色条件易于控制，重现性好。1)确定测定波长确定测定波长a (380nm)a(350nm)k2cr2o7的工作曲线与吸收曲线的工作曲线与吸收曲线0.40.00.80.00.40.8350 380/nmcc2)确定显色剂用量确定显色剂用量（c(m)、ph一定）一定）c(r)c(r)c(r)3)确定显色反应酸度确定显色反应酸度（c

43、(m)、 c(r)一定）一定）ph1ph ay2 -ay1时时 a= ax2 ax1 与背景无关与背景无关 nmi散散射射光光导数分光光度法导数分光光度法a 图图混合物导数光谱混合物导数光谱01234a 图图紫外导数光谱检测法紫外导数光谱检测法肝中茚满二酮类抗凝血杀鼠剂的固相萃取肝中茚满二酮类抗凝血杀鼠剂的固相萃取 谭家镒谭家镒 中国刑警学院法化系，沈阳中国刑警学院法化系，沈阳 分析化学分析化学97.10审稿审稿方法：肝匀浆用乙腈浸提，浸提液用方法：肝匀浆用乙腈浸提，浸提液用6的的hclo4稀释，然后用稀释，然后用gdx100大孔树脂萃取，大孔树脂萃取，用二氯甲烷用二氯甲烷5ml洗脱杀鼠剂，洗

44、脱杀鼠剂，40挥干，剩挥干，剩余物用余物用0.1moll-1naoh4ml溶解后，紫外导溶解后，紫外导数光谱测定。数光谱测定。紫外导数光谱检测法紫外导数光谱检测法a. 空白肝普通光谱空白肝普通光谱b. 2.5 mg/l敌鼠溶液的普通光谱敌鼠溶液的普通光谱c. 空白肝二阶导数光谱空白肝二阶导数光谱d. 2.5 mg/l敌鼠溶液的二阶导数光谱敌鼠溶液的二阶导数光谱a22dda 0.0cdabd260 340 /nm-0.2络合物组成的测定络合物组成的测定摩尔比法摩尔比法固定固定cmm + r mr络合物组成的测定络合物组成的测定- -连续变化法连续变化法m:r=1:10.50.33cr/cfcr/

45、cfm:r=1:20.00.20.40.60.81.01.00.80.60.40.20.0mmrccc rmrccc mr(mrmrncccn常数）常数）一元弱酸离解常数的测定一元弱酸离解常数的测定 p330p330hl hl （hl、l颜色不同）颜色不同）hlhll=hl+lakcckk +l+aaa(hl)h (hl)=+h +h l hlaakaaa-p= ph+lg-kah+l/hl高酸度下，几乎全部以高酸度下，几乎全部以hl存在，可测得存在，可测得ahlhlc(hl)；低酸度下，几乎全部以低酸度下，几乎全部以l存在，可测得存在，可测得al lc(hl).代入整理：代入整理：aakaa

46、 +hlal-=h -hll或mo离解常数的测定离解常数的测定 (1)(1)aa(hl)ab123456ab654321aaab(l)350400450500550600 /nma曲线曲线phph1 11.10, 1.381.10, 1.382 22.652.653 33.063.064 43.483.485 53.983.986 65.53,6.805.53,6.80mo吸收曲线吸收曲线基础分析化学实验基础分析化学实验p322mo离解常数的测定离解常数的测定 (2)(2)ahl3.32(pka)123456ahll2aaa ph=pkaph0.60.40.20-0.2-0.4-0.63.04

47、.0phhllhllglglaaaa lhllgphaaaa 曲线曲线pha曲线曲线lhla3.32lg0phpaaaak 时时lhlapphlgaakaa al3.32请同学们下周一带书：请同学们下周一带书：仪器分析教程仪器分析教程8.6 紫外可见分光光度法在有机紫外可见分光光度法在有机 定性分析中的应用定性分析中的应用8.6.1 有机化合物分子的电子跃迁和吸收带有机化合物分子的电子跃迁和吸收带8.6.2 有机分子中的生色团与助色团有机分子中的生色团与助色团8.6.3 有机化合物结构与吸收峰的关系有机化合物结构与吸收峰的关系8.6.4 溶剂对吸收光谱的影响溶剂对吸收光谱的影响8.6.5 计算

48、不饱和有机化合物计算不饱和有机化合物uv吸收波长的吸收波长的 经验规则经验规则8.6.6 应用应用有机化合物分子的电子跃迁和吸收带有机化合物分子的电子跃迁和吸收带hcho跃迁跃迁 max(nm) *150( * *n * * n * * 跃迁（饱和烃类）跃迁（饱和烃类）190ch2ch2 ch2135 （cc）ch3ch2ch3135 （cc）ch3ch3125 （ch）ch4max（nm）饱和烃类饱和烃类max nmmax nmh2o16714801480 ch3och318418425202520ch3oh183183150150ch3nh2215215600600ch3cl1731732

49、00200(ch3)2nh220220100100ch3br204204200200(ch3)3n227227900900ch3i258258365365 n* * 跃迁（含杂原子）跃迁（含杂原子）nn* * 跃迁跃迁（带孤对电子的杂原子与其他（带孤对电子的杂原子与其他键共轭）键共轭）280300饱和醛酮饱和醛酮1000( n*)16( n*)186280ch3coch3在异辛烷中在异辛烷中22280ch3no2在在etoh中中5339ch3nnch3在在h2o中中60214ch3conh2在在etoh中中41204ch3coohmax(nm）* 跃迁（不饱和烃类跃迁（不饱和烃类) )6000

50、173ch三三ch14000175ch2ch2max(nm）电荷迁移跃迁（荷移光谱）电荷迁移跃迁（荷移光谱）特点：谱带宽特点：谱带宽, ,吸收强度大吸收强度大, ,maxmax处的处的可大于可大于10104 4 。fe3scn- fe2scn （分子内氧化还原）（分子内氧化还原）hrn1r2rhdada-e e给予体给予体 e e接受体接受体e e给予体给予体e e接受体接受体n1r2-+hcrocro-+h生色团类型生色团类型严格地说，只有含有不饱和基团或孤对电子严格地说，只有含有不饱和基团或孤对电子的基团，才是生色团（的基团，才是生色团（ * * ， nn* *）cn，ccl：co，csn

51、n* *， * *n* ,* 200nmcc，ch ， * 150nm:cc ,c c * ,* 200nm （孤立双键（孤立双键 200nm）:co，cco:nn* *， * * 生色团生色团 chromophoric group1221000275190(ch3)2c=o12.51000289182蒸气蒸气h3ccho co4500172蒸气蒸气c2h2 c三三c15530171气态气态c2h4 cc125ch4ch135c2h6ccmax溶剂溶剂例例生色团生色团生色团生色团 chromophoric group2max溶剂溶剂例例生色团生色团15.84400279202己烷己烷ch3no

52、2no2160295meoh乙酰胺乙酰胺conh260204水水乙酸乙酯乙酸乙酯coor34240庚烷庚烷ch3coclcocl41200etohch3coohcooh200coh， cshcn，ccl生色团生色团 chromophoric group3max溶剂溶剂例例生色团生色团2257000261206.5水水甲苯甲苯2057400254203.5水水苯苯200238异辛烷异辛烷c2h5chnc5h6 cn25343水水反式偶氮甲烷反式偶氮甲烷nn7417乙醚乙醚重氮甲烷重氮甲烷nnch3例：例： ch3cl ch3br ch3imax(nm) 172 204 258助色团助色团 aux

53、ochromic group 1 常见助色团及其助色效应常见助色团及其助色效应(红移红移) fch3clbrohoch3nh2nhch3 n(ch3)2 nhc6h5o助色团助色团 auxochromic group 2不饱和基团助色效应大不饱和基团助色效应大ch3 3clcch3o b带带max(nm) 282 320 276(k带带)ch=ch2 b带带max(nm) 256 261 264反助色团反助色团 hypsochromic group大多是吸电子基团（大多是吸电子基团（蓝移蓝移）nh3so2nh2coocncoohcooch3 coch3 max 水水乙醇乙醇己烷己烷a 溶剂极性

54、对吸收光谱的影响溶剂极性对吸收光谱的影响 2溶剂效应溶剂效应无溶剂效应无溶剂效应 e1 e2 e2 e1 max 溶剂极性增大溶剂极性增大， * 吸收吸收红移红移o3 2-c-ch=c(ch )ch3305309315329n *243237238230 *水水甲醇甲醇氯仿氯仿正己烷正己烷溶剂溶剂极性增大极性增大 例：例： 异亚丙异亚丙基丙酮基丙酮异亚丙基丙酮异亚丙基丙酮 max max常用溶剂的光学透明区常用溶剂的光学透明区chcl3245乙醚乙醚210苯苯280环己烷环己烷210己烷己烷210ccl4265正丁醇正丁醇210庚烷庚烷210dmf270二氯甲烷二氯甲烷235甲醇甲醇215丙酮

55、丙酮330二氧六环二氧六环235异辛烷异辛烷210吡啶吡啶303乙醇乙醇210水水210，250300硝基甲烷硝基甲烷380大于以上波长时使用大于以上波长时使用对溶剂的要求对溶剂的要求1.1.低极性低极性 2.2.易溶解被测物易溶解被测物3.3.稳定稳定 4.4.在样品的吸收光谱区无明显吸收在样品的吸收光谱区无明显吸收定性分析定性分析200800nm无吸收峰，可能是链状或环状的脂肪无吸收峰，可能是链状或环状的脂肪族化合物，或其简单衍生物。族化合物，或其简单衍生物。(醇，胺醇，胺等等)210250nm有强吸收带有强吸收带(= 1 104 2 104),可可能有两个双键能有两个双键210300nm

56、强吸收带，可能有强吸收带，可能有35个共轭双键个共轭双键250300nm有吸收峰，表示有羰基存在；有中强有吸收峰，表示有羰基存在；有中强吸收峰且有振动结构时，表示有苯环。吸收峰且有振动结构时，表示有苯环。常用工具书常用工具书 sadtler standard spectraheyden,london,197846000种化合物的紫外光谱种化合物的紫外光谱ultraviolet spectra of aromatic compounds r.a.friedel， wiley,new york,1951579种芳香族化合物种芳香族化合物结合红外，核磁，质谱结合红外，核磁，质谱 定性定性同分异构体的

57、判断同分异构体的判断ch3c ch2coooc2h5hohhohch3cchcooc2h5ohmax272，16，n * max =204， *max =300， n * max243，1.8104，*ch3c ch2ococ2h5och3c ch coc2h5ooh酮式酮式在极性溶剂中在极性溶剂中烯醇式烯醇式在非极性溶剂中在非极性溶剂中( (正己烷正己烷) )乙酰乙酸乙乙酰乙酸乙酯酯?243己烷中己烷中*204 *272 n *水中水中 (nm)250300200a乙醇中乙醇中乙酰乙酸乙酯乙酰乙酸乙酯的紫外吸收光谱的紫外吸收光谱顺反异构体的判断顺反异构体的判断chchchch反式反式1,2-

58、二苯乙烯二苯乙烯max2952.7104顺式顺式1,2-二苯乙烯二苯乙烯max2801.1104顺反异构体的判断顺反异构体的判断chccoohhchchcooh反式肉桂酸反式肉桂酸max2957000顺式肉桂酸顺式肉桂酸max2801.35104250 300 (nm)510 x103iiii-乙醚中乙醚中 max300 * （分子内氢键）（分子内氢键）ii-水中水中 max250 *苯乙酰丙酮在乙醚苯乙酰丙酮在乙醚( (i),),水中水中( (ii) )的紫外光谱的紫外光谱cch2cch3cchcch3ooooh酮式酮式烯醇式烯醇式苯乙酰丙酮苯乙酰丙酮（与水分子间的氢键）（与水分子间的氢键）

59、分子荧光分子荧光(fluorescence) 分析分析分子磷光分子磷光(phosphorescence)分析分析8.7 8.7 分子荧光和分子磷光分析法分子荧光和分子磷光分析法8.7.1 荧光激发荧光激发(吸收吸收)光谱，荧光光谱，荧光(发射发射)光谱，光谱， 磷光光谱磷光光谱8.7.2 荧光强度与物质浓度间的关系荧光强度与物质浓度间的关系8.7.3 荧光与分子结构的关系荧光与分子结构的关系8.7.4 影响荧光强度的主要因素影响荧光强度的主要因素8.7.5 荧光光度计及荧光测定方法荧光光度计及荧光测定方法8.7.6 荧光分析法的特点及应用荧光分析法的特点及应用8.7.7 磷光分析法磷光分析法

60、1575年，西班牙医生年，西班牙医生n.monardes发现。发现。 1852年，年，stokes对荧光产生的机理作了解释，对荧光产生的机理作了解释，并提出了并提出了“荧光荧光”。 1867年，首次用于分析测定。年，首次用于分析测定。 1928年，年，jette和和west提出第一台光电荧光计。提出第一台光电荧光计。 1952年，商品荧光分光光度计出现。年，商品荧光分光光度计出现。含有含有n n和和电子的分子的几种能态电子的分子的几种能态三重态三重态单重态单重态单重态单重态基态基态n*发光机理（发光机理（ jablonski diagram）荧光寿命荧光寿命109107 s磷光寿命磷光寿命10410 s 吸收光谱吸收光谱发射光谱发射光谱