绪论紫外可见分光光法介绍

仪器分析学习哪些内容？紫外-可见分光光度法原子吸收分光光度法电位分析法气相色谱分析法自学高效液相色谱法、离子色谱法、红外吸收等光谱法2.仪器分析怎么学？以理论学习为基础，注重实验操作。认真听课，积极思考，课后复习，认真完成作业。预习实验，认真听讲解，仔细操作，及时询问，独立完成实验报告。关于仪器分析第1页/共52页第一页，共53页。仪器分析教学要求与考查方式平时作业10%（不少于5次）实验30%（6-7次）期末考查60%（第20周）第2页/共52页第二页，共53页。绪论0.1仪器分析法及其特点仪器分析法是以测量物质的物理和物理化学性质为基础的分析方法.由于这类方法通常要使用比较特殊的仪器,因而称之为“仪器分析”。特点：操作简便而快速，特别是对于含量低的组分的测定。易于实现自动化和智能化。能提供化学分析法难以胜任的物质的结构、组分价态、元素在微区的空间分布等诸多信息。第3页/共52页第三页，共53页。局限性：准确度不够高，但对于低含量的组分已完全满足要求。仪器分析之前，通常需要用化学法对试样进行预处理，进行仪器分析一般都要用化学法对试样进行定量工作曲线校准，而很多标准物质却需要用化学分析法进行准确含量的测定。所以，化学分析方法与仪器分析方法不可分隔。第4页/共52页第四页，共53页。0.2仪器分析基本内容和分类光学分析法：利用物质的光化学性质进行分析的一类方法。可分为原子吸收光谱法、紫外及可见吸收光谱法，红外吸收光谱法、核磁共振波谱法。电化学分析法：利用物质的电化学性质进行分析的一类方法。电导法，电位滴定法，电位分析法，库仑分析法。色谱分析法：利用物质在两相间的分配不同进行分离分析，可分为气相色谱法，高效液相色谱法，离子色谱法。其他分析法：质荷比，质谱法。第5页/共52页第五页，共53页。分析仪器的组成仪器分析测定时使用各种类型的分析仪器。分析仪器自动化程度越高，仪器越复杂，然而不管分析仪器如何复杂，一般它们均由信号发生器、检测器、信号处理器和读出装置四个基本部分组成.第6页/共52页第六页，共53页。0.3发展中的仪器分析方法的创新.灵敏度,选择性和准确度在不断的提高.选择性检测技术和多组分同时分析技术成为当前研究的主要课题.分析仪器的智能化.新型动态分析检测和非破坏性检测多种方法的联合使用扩展时空多维信息.第7页/共52页第七页，共53页。1紫外-可见分光光度法比色分析法：利用比较待测溶液的本身的颜色或加入试剂后呈现的颜色的深浅来测定溶液中待测物质的浓度的方法就称为比色分析法分光光度法：应用分光光度计，根据物质对不同波长的单色光的吸收程度不同而对物质进行定性和定量分析的方法称为分光光度法。特点：灵敏度高；具有相当的准确度；设备和操作简单，价格低廉，分析速度快；应用广泛。第8页/共52页第八页，共53页。分光光度计第9页/共52页第九页，共53页。1紫外-可见分光光度法1.1基本原理1.1.1光的基本特性:波粒二象性.光是一种电磁波，具有波动性和离子性。电磁波谱：将各种电磁波（光）按其波长或频率大小顺序排列画成的图表，则称该图表为电磁波谱。第10页/共52页第十页，共53页。单色光：具有同一波长的光。复合光：含有多种波长的光，如白光。紫外光：波长小于400nm的光可见光：能被肉眼感觉到的光400~780nm红外光：波长大于780nm的光互补光：按一定强度混合可得到白光，如绿色光与紫色光，蓝色光与黄色光。第11页/共52页第十一页，共53页。1.1.2物质对光的选择性吸收1.1.2.1物质颜色的产生白光通过某透明溶液时颜色变化出现三种情况:无色,黑色,互补色.KMnO4K2CrO4第12页/共52页第十二页，共53页。1.1.2.2物质的吸收光谱曲线光吸收曲线吸光度波长/nm第13页/共52页第十三页，共53页。1.1.3光吸收定律1.1.3.1朗伯-比尔定律

A=KbcA为吸光度,K为比例常数,b为溶液液层厚度(光程长度),c为溶液浓度.透射比Ø0Øtrbc第14页/共52页第十四页，共53页。百分透射比:T=Øtr/Ø0透射比倒数:1/T=Ø0/Øtr吸光度:lg(Ø0/Øtr)=A光吸收越多，透射比越小，吸光度越大。第15页/共52页第十五页，共53页。1.1.3.2吸光系数A=Kbc其中,K为吸光系数摩尔吸光系数A=bc第16页/共52页第十六页，共53页。1.1.3.3吸光度的加和性A总=A1+A2+…An1.1.3.4偏离光吸收定律的主要因素入射光的非单色性溶液的化学因素比尔定律的局限性第17页/共52页第十七页，共53页。1.2紫外可见分光光度计1.2.1仪器的基本组成部件光源单色器样品吸收池检测器信号显示系统第18页/共52页第十八页，共53页。1.2.1.1光源可见光光源:钨灯、卤钨灯紫外光光源:氢、氘、氙放电灯等1.2.1.2单色器单色器狭缝色散元件透镜系统棱镜反射光栅第19页/共52页第十九页，共53页。1.2.1.3吸收池比色皿玻璃吸收池、石英吸收池使用注意事项：第20页/共52页第二十页，共53页。1.2.1.4检测器常用检测器:光电池、光电管、光电倍增管等。透明金属膜金属集电极半导体基体光电管第21页/共52页第二十一页，共53页。1.2.2紫外-可见分光光度计的类型按使用波长分:

可见分光光度计400~780nm

紫外可见分光光度计200~1000nm按光路:

单光束分光光度计双光束分光光度计按波长数:单波长分光光度计双波长分光光度计1.2.2.1单光束分光光度计(721722)

特点：结构简单、价格低，适用于定量分析。不足之处是误差较大。一束光第22页/共52页第二十二页，共53页。1.2.2.2双光束分光光度计特点：能连续改变波长，自动比较样品及参比溶液的透光强度，自动消除光源强度所引起的误差。第23页/共52页第二十三页，共53页。1.2.2.3双波长分光光度计12特点：不仅能测定高浓度试样、多组分试样，并能测定浑浊试样。日本岛津UV-300UV365第24页/共52页第二十四页，共53页。1.2.3常用紫外-可见分光光度计的使用1.2.3.1721型可见分光光度计调节器：选择波长电位器：调Ｔ＝０0%T电位器：调Ｔ＝１００％吸收池拉杆：将吸收池送入光路灵敏度选择钮：调灵敏度电源开关：提供１２Ｖ稳压电源吸收池暗箱盖：接光路闸门，只有调１００％Ｔ和测量时才关暗箱盖。显示电表：标有透射比Ｔ和吸光度Ａ，测量时通常读取吸光度Ａ的数值。第25页/共52页第二十五页，共53页。使用方法：接通电源开关，打开样品室暗箱盖，使电表指针处于“０”位。预热２０分钟，再选择波长和灵敏度档，调Ｔ＝０％盖上样品室盖，拉动吸收池拉杆，使参比溶液池置于光路上，调节“１００％Ｔ”调节器，使电表指针指在Ｔ＝１００％。重复开盖调零、关盖调T＝100%关盖、拉杆、读数后开盖清洗吸收池关电第26页/共52页第二十六页，共53页。实验一、分光光度计的使用及光吸收曲线的绘制仪器分析课件\实验一分光光度计的使用.doc第27页/共52页第二十七页，共53页。1.3可见分光光度法实验技术1.3.1样品的制备光谱分析通常是在溶液中进行，固体样品要转变为溶液。如KMnO4水溶液无机试样要转变为水溶液，不能溶于水的转变为酸溶液，或采用熔融法。如铜用稀硝酸溶解。有机样品用有机溶剂溶解或抽提后，配成适于测定的浓度范围。所用的溶剂应在测定波长下没有明显的吸收，挥发性小，不易燃，无毒性，价格便宜。第28页/共52页第二十八页，共53页。1.3.2显色条件的选择许多物质本身无色或颜色很浅，对可见光不产生吸收或吸收不大，必须事先通过适当的化学处理，使该物质转变成有色化合物，再进行光度测定。将待测组分转变成有色化合物的反应称为显色反应。与待测组分形成有色化合物的试剂称为显色剂。第29页/共52页第二十九页，共53页。1.3.2.1显色反应与显色剂显色反应可为氧化还原反应，配位反应，或兼有上述两种反应，配位反应最为普遍。同一种化合物可与多种显色剂反应生成不同有色物质。选择原则是：选择性好。一种显色剂最好只与一种被测组分起显色反应。灵敏度高。生成的有色化合物摩尔吸光系数大。生成的化合物组成恒定，性质稳定。如果显色剂有色，要求有色化合物与显色剂之间的颜色差别大。显色条件易于控制。第30页/共52页第三十页，共53页。常用显色剂：无机显色剂：

铁硫氰酸盐：钼钨

铌红橙黄黄氨水：铜钴镍蓝红紫第31页/共52页第三十一页，共53页。有机显色剂：与金属离子形成的配合物稳定性、灵敏度和选择性都比较高，种类也较多。磺基水杨酸：Fe2+邻菲罗啉：Fe2+,Cu2+丁二酮肟：Ni结晶紫：Ca孔雀绿：Ca二甲酚橙：Nb,Pb2+第32页/共52页第三十二页，共53页。1.3.2.2显色条件的选择显色剂用量：适当过量。2.溶液酸度：通过实验确定合适的酸度。酸度不同，生成的配合物颜色不同酸度过高，降低配合物的稳定性酸度变化，显色剂的颜色可能发生变化。酸度过低，破坏有色配合物。AAA第33页/共52页第三十三页，共53页。3.显色温度：不同的显色反应对温度要求不同，大多数在常温下进行。有些反应必须在较高温度下进行。如硅钼蓝法测微量硅。4.显色时间：包括显色时间和稳定时间。ATT1T2第34页/共52页第三十四页，共53页。1.3.3测量条件的选择1.3.3.1测定波长的选择根据被测组分的吸收曲线，选择最大吸收波长max作为入射光波长，这样灵敏度高，测量精度高。当有干扰存在时，可以选择曲线中其他波长进行测定（曲线平坦处）。Amax第35页/共52页第三十五页，共53页。噻菌灵光吸收曲线第36页/共52页第三十六页，共53页。1.3.3.2参比溶液的选择测量吸光度时，入射光的反射，以及溶剂、试剂等对光的吸收会造成透射光通量的减弱。为使光能量的减弱仅与溶液中待测物质的浓度有关，需要选择合适组分的溶液作参比溶液。目的是消除干扰，抵消吸收池和试剂对入射光的吸收。第37页/共52页第三十七页，共53页。参比溶液种类：溶剂参比：当试样溶液中，仅有待测组分与显色剂的反应产物有吸收时，可采用溶剂作参比溶液。(如氨水作显色剂测定铜离子浓度,用水作参比.)试剂参比：如果显色剂或其他试剂在测定波长有吸收，此时应采用试剂参比溶液。按显色反应相同条件，只是不加入试样，同样加入试剂和溶剂作为参比溶液。(结晶紫测钙)水与结晶紫水与结晶紫,含钙第38页/共52页第三十八页，共53页。试液参比：将试液与显色溶液作相同处理，只是不加显色剂。不加显色剂2.褪色参比：在显色液中加褪色剂，使已显色的产物褪色，褪色后的溶液作参比溶液。第39页/共52页第三十九页，共53页。1.3.3.3吸光度测量范围的选择实践证明只有当待测溶液浓度控制在适当的范围内，由仪器测量引起的相对误差才比较小，而在A=0.434时，相对而言误差达到最小。实际工作中，一般将吸光度控制在0.2~0.8范围。为了使测量的吸光度在测量的范围内，可以调节被测溶液的浓度使用厚度不同的吸收池等方法来达到目的。第40页/共52页第四十页，共53页。1.3.4共存离子的干扰和消除方法干扰离子的影响共存离子本身具有颜色，如Fe3+、Ni2+、

Co2+

、Cu2+

、Cr3+等的存在影响被测离子的测定。共存离子与显色剂或被测组分反应，使显色剂或被测组分的浓度降低，妨碍显色反应的完成，导致结果偏高。共存离子与显色剂反应生成有色化合物或沉淀，导致测量结果偏高。第41页/共52页第四十一页，共53页。2、干扰的消除方法：控制溶液的酸度：以磺基水杨酸测定Fe3+时，消除Cu2+干扰。加入掩蔽剂掩蔽干扰离子。要求不产生新的干扰。常用掩蔽剂：KCN、NH4F酒石酸、草酸、柠檬酸、抗坏血酸。改变干扰离子的价态以消除干扰。用铬菁S显色Al3+时，消除Fe3+干扰。选择合适的入射光波长消除干扰。选择合适的参比溶液。分离干扰离子。第42页/共52页第四十二页，共53页。1.3.5.1单组分样品的分析单组分样品，在最大吸收波长处，选用适当的参比溶液，测量试样的吸光度，用工作曲线法或比较法求得分析结果。工作曲线法（标准曲线法）：制作方法:配制四个以上浓度不同的待测组分的标准溶液，以空白溶液为参比溶液，在选定的波长下，分别测定各标准溶液的吸光度。以标准溶液的浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，在坐标纸上绘制曲线，此曲线即为工作曲线。1.3.5定量方法第43页/共52页第四十三页，共53页。1.工作曲线法（标准曲线法）：标准溶液（ug/mL）13579吸光度A0.1140.2120.3350.4340.6700.10.50.313579浓度A第44页/共52页第四十四页，共53页。在测定样品时，应按相同的方法制备待测试液，在相同测量条件下测量试液的吸光度，然后在工作曲线上查出待测试样浓度。为了保证测定准确度，要求标样与试样溶液的组成保持一致，待测试液的浓度应在工作曲线线性范围内，最好在工作曲线中部。工作曲线应定期校准，如果实验条件变动，工作曲线应重新绘制。如果实验条件不变，那么每次测量只要带一个标样，校验一下实验条件是否符合，就可直接用此工作曲线测量试样的含量。

工作曲线法定量注意事项:第45页/共52页第四十五页，共53页。这种方法是用一个已知浓度的标准溶液（Cs），在一定条件下，测得其吸光度As，然后在相同条件下测得试液CX的吸光度AX

；试样、标准溶液完全符合朗伯-比尔定律，则使用这方法要求：CX与Cs浓度应接近，且都符合吸收定律。比较法适于个别样品的测定。2比较法

CX=AX

AsCs第46页/共52页第四十六页，共53页。（1）标准溶液对纯水要求比较高，配制用水在没有注明其他要求时，应符合国家标准规定的二级水的规格。（2）配制标准溶液所用试剂的纯度应在分析纯以上。（3）配制标准溶液所用试剂的浓度都比较低，常以ug/mL或mg/mL表示。应先配成比使用的浓度高1~3个数量级的浓溶液作为储务液，临用前再进行稀释。为了保证一定的准确度，稀释倍数高时应采取逐级稀释的做法。1.3.6标准溶液的配制第47页/共52页第四十七页，共53页。（4）必须注意选用合适的容器保存溶液，防止存放过程中由于容器材料溶解可能对标准溶液造成的污染，有些金属离子标准溶液宜在塑料瓶中保存。（5）微量组分测定用标准溶液在常温下保存期一般为两个月，当出现沉淀或颜色有变化时，应重新配制，切不可将就使用。第48页/共52页第四十八页，共53页。磺基水杨酸法

:磺基水杨酸与Fe3+

在酸性介质中（pH2~3）生成物红色配合物，其溶液在52