紫外可见吸光光度法

紫外可见吸光光度法1第1页，共52页，2023年，2月20日，星期二化学分析：常量组分(>1%),Er:0.1%-0.2%

依据化学反应,使用玻璃仪器

化学分析与仪器分析方法比较仪器分析：微量组分(<1%),Er:1%-5%

依据物理或物理化学性质,需要特殊的仪器例:含Fe约0.05%的样品,称0.2g,则m(Fe)≈0.1mg重量法

m(Fe2O3)≈0.14mg,称不准容量法

V(K2Cr2O7)≈0.02mL,测不准光度法结果0.048%～0.052%,满足要求准确度高灵敏度高2第2页，共52页，2023年，2月20日，星期二仪器分析方法分类2.电化学分析法:

依据物质的电化学性质及其变化3.色谱法:气相色谱,液相色谱,毛细管电泳法4.质谱法、热分析法、放射化学法等非光谱法（折射法，浊度法，旋光法）（不以光的波长为特征讯号）光谱法分子光谱法UV/Vis,IR,NMR原子光谱法AAS,AES,AFS（以光的吸收、发射等作用而建立的分析方法，通过检测光谱的波长和强度来进行定性和定量的方法）光学分析法1.光学分析法:基于电磁辐射与物质的相互作用.3第3页，共52页，2023年，2月20日，星期二吸光光度法

基于被测物质的分子

对光

具有选择吸收的特性而建立的分析方法。§5-1吸光光度法的基本原理

特点

灵敏度高：测定下限可达10-5-10-6mol·L-1；准确度能够满足微量组分的测定要求：相对误差2%-5％操作简便、快速、选择性好、仪器设备简单应用广泛4第4页，共52页，2023年，2月20日，星期二一、光的基本性质波动性光的传播速度:

c－真空中光速3.0×108m/s－波长，单位：m,cm,mm,m,nm,Å

1m=10-6m,1nm=10-9m,1Å=10-10m

－频率，单位：Hz次/秒5第5页，共52页，2023年，2月20日，星期二

h－普朗克(Planck)常数6.626×10-34J·s E－光量子具有的能量单位：J(焦耳)，eV(电子伏特)1eV=1.602×10－19J微粒性光量子，具有能量：6第6页，共52页，2023年，2月20日，星期二结论:一定波长的光具有一定的能量，波长越长(频率越低)，光量子的能量越低.单色光：具有相同能量(相同波长)的光.混合光：具有不同能量(不同波长)的光复合在一起.例如白光.波粒二象性7第7页，共52页，2023年，2月20日，星期二射线x射线紫外光红外光微波无线电波10-2nm10nm102nm104nm0.1cm10cm103cm105cm可见光光学光谱区8第8页，共52页，2023年，2月20日，星期二二、物质对光的选择性吸收物质的颜色与光的关系完全吸收完全透过吸收黄色光光谱示意表观现象示意复合光9第9页，共52页，2023年，2月20日，星期二/nm颜色互补光400-450紫黄绿450-480蓝黄480-490绿蓝橙490-500蓝绿红500-560绿红紫560-580黄绿紫580-610黄蓝610-650橙绿蓝650-760红不同颜色的可见光波长及其互补光蓝绿10第10页，共52页，2023年，2月20日，星期二价电子相对于原子核的运动--电子能级;

能级差：1-20ev；吸收波长：1.25-0.06m；紫外-可见光谱或电子光谱。2.原子核在其平衡位置附近的相对振动--振动能级;

能级差：0.05-1ev；吸收波长：25-1.25m；红外光谱或分子振-转光谱。3.分子本身绕其重心的转动--转动能级.

能级差：0.005-0.05ev；吸收波长：250-25m；远红外光谱或分子转动光谱。物质分子内部3种运动形式及其对应能级11第11页，共52页，2023年，2月20日，星期二三、定性分析与定量分析的基础定性分析基础定量分析基础物质对光的选择吸收ABA在一定的实验条件下，物质对光的吸收与物质的浓度成正比。AC增大12第12页，共52页，2023年，2月20日，星期二§5-2光的吸收定律—郎伯-比耳定律郎伯-比耳定律；吸光度与透光度的关系；偏离郎伯-比耳定律的原因；13第13页，共52页，2023年，2月20日，星期二一、郎伯-比耳定律透光度(透射比)Transmittance透光度定义：T取值为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I14第14页，共52页，2023年，2月20日，星期二朗伯定律:(1760)Ab

当入射光的、吸光物质的c一定时，溶液的吸光度A与液层厚度b成正比.比耳定律(1852)Ac

当入射光的、液层厚度b一定时，溶液的吸光度A与吸光物质的c成正比.15第15页，共52页，2023年，2月20日，星期二意义：当一束平行单色光通过均匀、透明的、非散射的吸光物质时，其吸光度与溶液液层的厚度和浓度的乘积成正比。A=lg(I0/I)=abc前提条件：单色光：应选用max处测定；吸光质点形式不变；

离解、络合、缔合会破坏线性关系,

应控制条件(酸度、浓度、介质等)；稀溶液：浓度太大，分子间作用力增强。16第16页，共52页，2023年，2月20日，星期二吸光度与透光度T：透光度A：吸光度1.00.50ACA100500T%TT=0.0%A=∞T=100.0%A=0.0A=0.434T=36.8%17第17页，共52页，2023年，2月20日，星期二吸光系数b:吸光液层的厚度,cmc:吸光物质的浓度,g/L,mol/La：比例常数入射光波长物质的性质温度取值与浓度的单位相关c:mol/La

κ摩尔吸光系数,cm-1·mol–1·Lc:g/La吸光系数,L·g–1·cm-1

MolarAbsorptivity18第18页，共52页，2023年，2月20日，星期二溶液浓度的测定A＝κbc工作曲线法(标准曲线)朗伯-比耳定律的分析应用

01.02.03.04.0cA。。。。*0.800.600.400.200.00Axcx吸光度的加和性与吸光度的测量

A=A1+A2+…+An19第19页，共52页，2023年，2月20日，星期二二、偏离郎伯-比耳定律的原因AC主要原因非单色光吸光质点的相互作用20第20页，共52页，2023年，2月20日，星期二§5-3紫外-可见吸光光度计分光光度计的构成；分光光度法的灵敏度和准确度21第21页，共52页，2023年，2月20日，星期二22第22页，共52页，2023年，2月20日，星期二23第23页，共52页，2023年，2月20日，星期二紫外-可见分光光度法,UV-VIS0.434光源单色器吸收池检测器显示24第24页，共52页，2023年，2月20日，星期二吸光分析法的仪器简介紫外-可见分光光度计组件光源单色器样品池检测器显示装置氢灯,氘灯,180-375nm;卤钨灯,320-2500nm.基本要求:光源强,能量分布均匀,稳定作用:将复合光色散成单色光棱镜光栅玻璃,350-3200nm,石英,185-4000nm光学玻璃,石英作用:将光信号转换为电信号,并放大光电池，光电管,光电倍增管,光导摄像管(多道分析器)微安表、检流计、屏幕、数字显示记录仪25第25页，共52页，2023年，2月20日，星期二氙灯氢灯钨灯26第26页，共52页，2023年，2月20日，星期二棱镜：依据不同波长光通过棱镜时折射率不同入射狭缝准直透镜棱镜聚焦透镜出射狭缝白光红紫λ1λ280060050040027第27页，共52页，2023年，2月20日，星期二光栅：在镀铝的玻璃表面刻有数量很大的等宽度等间距条痕(600、1200、2400条/mm)。

利用光通过光栅时发生衍射和干涉现象而分光。波长范围宽,色散均匀,分辨性能好,使用方便.光栅衍射示意图M1M2出射狭缝光屏透镜平面透射光栅28第28页，共52页，2023年，2月20日，星期二单光束分光光度计可变波长单光束紫外-可见分光光度计示意图29第29页，共52页，2023年，2月20日，星期二吸光光度法的灵敏度与准确度灵敏度吸光光度法是一种适合于微量组分测定的仪器分析法，检测限大多可达10-3~10-4g/L或~g/mL数量级。准确度能满足微量组分测定的要求。一般相对误差2~5%。30第30页，共52页，2023年，2月20日，星期二对摩尔系数的理解一32+桔红色508邻二氮菲κ=1.1104测定工作曲线的斜率即为摩尔吸收系数摩尔吸收系数是对吸光物质而言，是由吸光物质的结构特征，吸光面积等因素决定。灵敏度的表示方法摩尔吸光系数κ当b=1时，AC0κ31第31页，共52页，2023年，2月20日，星期二对摩尔系数的理解二对同一种待测物质，不同的方法具有不同的κ

，表明具有不同的灵敏度。例：分光光度法测铜铜试剂法测Cuκ426=1.28104Lmol-1cm-1双硫腙法测Cuκ495=1.58105Lmol-1cm-1一般情况κ

<104

κ

:

104~105

κ

>105低灵敏度中等灵敏度高灵敏度32第32页，共52页，2023年，2月20日，星期二影响准确度的因素仪器测量误差吸光定律根据误差传递公式，有又得浓度测量的相对偏差令得T=0.368=36.8%A=0.434时，仪器测量误差最小33第33页，共52页，2023年，2月20日，星期二1086420204060800.70.40.20.1AT/%Er(36.8)0.434浓度测量的相对误差与T(或A)的关系实际工作中，应控制T在10～70％,

A在0.15～1.0之间(调c,b,)34第34页，共52页，2023年，2月20日，星期二§5-4实验条件的选择测量条件；分析条件；35第35页，共52页，2023年，2月20日，星期二测量条件的选择测量波长的选择无干扰，选择测量max有干扰AA待测溶液吸光度的选择控制A=0.2~0.8T=65%~15%方法选择C选择b1非单色光影响小2灵敏度高36第36页，共52页，2023年，2月20日，星期二用参比溶液调T=100%（A=0），再测样品溶液的吸光度，即消除了吸收池对光的吸收、反射，溶剂、试剂对光的吸收等。参比溶液I0I参比样品入射光I0透射光I37第37页，共52页，2023年，2月20日，星期二参比溶液的选择原则：扣除非待测组分的吸收以显色反应为例进行讨论M+R=M-Rmax试液显色剂溶剂吸光物质参比液组成无吸收无吸收光学透明溶剂基质吸收无吸收吸收不加显色剂的试液无吸收吸收吸收显色剂基质吸收吸收吸收吸收显色剂+试液+待测组分的掩蔽剂若欲测M-R的吸收A(样)=A(待测吸光物质)+A(干扰)+A(池)A(参比)=A(干扰)+A(池)38第38页，共52页，2023年，2月20日，星期二吸光光度法分析条件的选择显色反应有机物质官能团强吸收直接测定UV-VIS官能团弱吸收衍生化反应UV-VIS显色反应无机物质通常通过显色反应生成吸光系数大的有色物质进行测定，以提高灵敏度。32+桔红色508邻二氮菲39第39页，共52页，2023年，2月20日，星期二显色剂与显色反应：：：：助色团－NH，－OH，－X（孤对电子）neO生色团：－N＝N－，－N＝O，OC=S,－N（共轭双键）πe40第40页，共52页，2023年，2月20日，星期二显色反应的选择灵敏度高，一般ε>104;选择性好;显色剂在测定波长处无明显吸收,

对照性好,max>60nm;反应生成的有色化合物组成恒定，稳定;显色条件易于控制，重现性好.41第41页，共52页，2023年，2月20日，星期二酸度的选择酸度的影响副反应M+nR=MRnOH-H+存在型体的变化RH=R-+H+12生成不同配比的络合物例，磺基水杨酸–Fe3+pH=2-3FeR紫红色pH=4-7FeR2橙色pH=8-10FeR3黄色42第42页，共52页，2023年，2月20日，星期二酸度的选择理论计算M+nR=MRnOH-H+例：邻二氮菲-亚铁反应完全度与pH的关系cR≈[R]=10-4mol·L-143第43页，共52页，2023年，2月20日，星期二以作图，可得适宜pH范围实际工作，作A~pH曲线，寻找适宜pH范围。ApHpH3-844第44页，共52页，2023年，2月20日，星期二显色剂的用量M+nR=MRn定量反应理论计算45第45页，共52页，2023年，2月20日，星期二c(R)c(R)c(R)实际工作，作A-CR

曲线，寻找适宜CR范围。46第46页，共52页，2023年，2月20日，星期二温度的选择实际工作，作A-T

曲线，寻找适宜反应温度。ATATATATAT反应时间的选择实际工作，作A-t

曲线，寻找适宜反应时间。47第47页，共52页，2023年，2月20日，星期二