仪器分析第二章课件

第二章ChapterTwoUltravioletandVisibleAbsorptionSpectrumUltravioletandVisibleSpectrophotometryForShort：UV-VIS紫外-可见吸收光谱法11.1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,10-4%～10-5%准确度能够满足微量组分的测定要求：相对误差2～5％（1～2％）操作简便快速应用广泛

吸光光度法是基于被测物质的分子对光具有选择性吸收的特性而建立起来的分析方法。21.光的基本性质

电磁波的波粒二象性

c－真空中光速2.99792458×108m/s ~3.0×108m/sλ－波长，单位：m,cm,mm,m,nm,Å

1m=10-6m,1nm=10-9m,1Å=10-10mν－频率，单位：赫芝（周）Hz次/秒

n－折射率，真空中为1光的传播速度:波动性3微粒性

h－普朗克(Planck)常数6.626×10-34J·s

－频率

E－光量子具有的能量单位：J(焦耳)，eV(电子伏特)

光量子，具有能量。5波粒二象性结论: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。真空中:6光学光谱区远紫外近紫外可见近红外中红外远红外（真空紫外）10nm~200nm200nm

~380nm380nm

~780nm780nm~2.5m2.5m

~50m50m

~300m73.溶液中溶质分子对光的吸收与吸收光谱/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红蓝绿不同颜色的可见光波长及其互补光9Complementaryoflight:iftwokindsofmonolightsmixedwitheachother

accordingtothecertainproportionwecangainwhitelight,thenwecallthetwokindsofmonolightascomplementarycolorlightmutually.andthisphenomenaiscalledcomplementaryoflight.blueyellowPurpleredgreenpurpleYellowgreenGreenblueorangeredBluegreen10紫外-可见分光光度计一.主要组成及部件的功能1.工作原理基仪器结构框图光源碘钨灯氘灯单色器测量池参比池样品池光电倍增管数据处理和仪器控制光源样品池单色器检测器数据处理仪器控制11三.单色器:平面衍射光栅四.检测器：PMT-前面已经介绍光源碘钨灯氘灯单色器测量池CCD检测器数据处理和仪器控制CCD光二极管阵列检测器13五.测量池：液池、样品池、比色皿。1.吸收池的材料玻璃360nm2.25mm14石英200nm2.5mm1517300400500600700/nm350525545Cr2O72-MnO4-1.00.2AbsorbanceCr2O72-、MnO4-的吸收光谱35018苯和甲苯在环己烷中的吸收光谱苯(254nm)甲苯(262nm)A230250270194.光吸收基本定律:Lambert-Beer定律A=lg(I0/It)=kbcItI0bdxII-dIs朗伯定律(1760)A=lg(I0/It)=k1b比尔定律(1852)A=lg(I0/It)=k2c吸光度介质厚度(cm)21

Lambert-Beer’slaw

LambertJHandBeerAhavestudiedthequotarelationsoflightabsorptionandsolutionlevelthicknessandthesolutionconcentrationin1760andin1852separately,thetwounionsiscalledLambert-theBilllaw,alsoiscalledthelightabsorptionlaw.WhenabunchofparallelmonochromaticlightI0illuminationtofluidlevelwhoselengtharetheb,andtothesolutionswhoseconcentrationisc,becauseoftheabsorptionbytheabsorbparticle(molecularorions)insolution,afterthroughthesolutionthelightintensityisweakentoI:22

Lambert-Beer’slawindicatesthat,afterabunchofmonochromaticlightsthroughthesolutionwhichincludetheextinctionmatter,theabsorbanceofthesolutionandtheextinctionmatterconcentrationandthethicknessoftheabsorptionlayerareproportional.Thisisthetheoryfoundationtocarryonthequantitativeanalysis.ProportionalityconstantKisconcernedwithmatterproperty,insertlightwavelengthandtemperatureandsoon.Theadditivepropertyoftheabsorbance:Whenanywavelengthmonochromaticlightthroughsolutionincludingmanykindsofextinctionmatter,thetotalabsorbanceofthesolutionshouldbeequaltothesumofvariousmatter’Absorbance.ThisruleiscalledtheAbsorbanceadditiveproperty.Usingthisproperty,wemaycarryonthemulti-componentdeterminationandthedeterminationofcertainchemicalreactionequilibriumconstant.23吸光度A、透射比T与浓度c的关系ATcA=kbc25K吸光系数Absorptivity

a的单位:L·g-1·cm-1当c的单位用g·L-1表示时，用a表示，

A＝abc的单位:L·mol-1·cm-1当c的单位用mol·L-1表示时，用表示.

－摩尔吸光系数MolarAbsorptivity

A＝bc

当c的单位用g·100mL-1表示时，用表示，

A＝bc，叫做比消光系数26朗伯-比尔定律的适用条件单色光

应选用max处或肩峰处测定2.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)3.稀溶液

浓度增大，分子之间作用增强29x104(nm)亚甲蓝阳离子水溶液的吸收光谱a.6.36×10-6mol/Lb.1.27×10-4mol/Lc.5.97×10-4mol/L亚甲蓝阳离子单体max=660nm二聚体max=610nm二聚体的生成破坏了A与c的线性关系3001234mg/mlA。。。。*0.20溶液浓度的测定A＝bc工作曲线法(校准曲线)朗伯-比尔定律的分析应用316.吸光度的加和性与吸光度的测量

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。322.2光度分析的方法和仪器

2.2.1光度分析的几种方法方便、灵敏，准确度差。常用于限界分析。观察方向1.目视比色法c4c3c2c1c1c2c3c433CharacteristicsUsenaturelightComparethesupplementarycoloredlightofabsorptionlightTheaccuracyislow(Semi-quantitative)themulti-componentsthatCannotdistinguish

Themethodissimpleandthesensitivityishigh.StandardseriesUnknownsamplecolorimeter342.光电比色法通过滤光片得一窄范围的光(几十nm)光电比色计结构示意图灵敏度和准确度较差353.吸光光度法和分光光度计光源单色器吸收池检测系统稳压电源分光光度法的基本部件通过棱镜或光栅得到一束近似的单色光.波长可调,故选择性好,准确度高.36Workingprocess

lightsourcemonochromatorManifestrecordsystemPhotoelectricitytransformationcolorithrough37722型分光光度计结构方框图光源吸收池检测系统分光系统38分光光度计的主要部件光源：发出所需波长范围内的连续光谱，有足够 的光强度,稳定。 可见光区：钨灯，碘钨灯(320～2500nm) 紫外区：氢灯，氘灯(180～375nm)单色器：将光源发出的连续光谱分解为单色光的 装置。

棱镜:玻璃350～3200nm,石英185～4000nm

光栅:波长范围宽,色散均匀,分辨性能好,使用方便39吸收池：(比色皿)用于盛待测及参比溶液。 可见光区：光学玻璃池 紫外区：石英池检测器：利用光电效应，将光能转换成电流讯号。 光电池，光电管，光电倍增管指示器： 低档仪器：刻度显示中高档仪器：数字显示，自动扫描记录40棱镜：依据不同波长光通过棱镜时折射率不同单色器入射狭缝准直透镜棱镜聚焦透镜出射狭缝白光红紫λ1λ280060050040041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)。M1M2出射狭缝光屏透镜平面透射光栅光栅衍射示意图原理：利用光通过光栅时发生衍射和干涉现象而分光.42检测器SeAu，Ag半导体h硒光电池Ag、Au43光电管红敏管625-1000nm蓝敏管200-625nmNi环（片）碱金属光敏阴极h44光电倍增管待扫描160-900nm1个光电子可产生106～107个电子45★Lightsource:Using6~12Vtungstenlampsasthelightsourceofthevisiblelightarea,itcanlaunchcontinuousspectrumattherangeof360~800nm.Stillhavedeuteriumlampaslightsource,beusedtolaunchultravioletlight.46★monochromator：Itisadevicethatdecompositionthecontinuousspectrumwhichissentoutfromthelightsourceintomono-color.Therehaveprismandgratingtwokinds。47★Thecoloritroughalsocalledabsorbingpool.Beusedforcontaintestsolution.theyarefabricatedbyglassandquartzmaterial.Bemarkedaccordingtothickness:0.5cm，lcm，2cm，3cm，5cm，10cm48★Detector:Acceptingthetransmissionthatlaunchedfromthecolorithroughandchangingintoanelectricsignalthatcarryingoutmeasurement.Itcandividedintophototubeandphotomultiplier,thesensiti