水分析化学课件

水分析化学课件1第一页，共五十二页，编辑于2023年，星期日WaterAnalyticalChemistry第八章吸光光谱法8.1吸光光谱8.2比色法和分光光度法8.3显色反应及其影响因素8.4吸收光谱法定量的基本方法8.5应用实例2第二页，共五十二页，编辑于2023年，星期日吸收光谱法：基于被测物质的分子（或原子）

对光具有选择吸收的特性而建立的分析方法。基本概念入射光I0透射光It分光光度法：光强为I0的单色光照射到样品上，样品中被测组分吸收部分光，透射光强减弱为It。通过测量光强度的变化来得出被测物质量3第三页，共五十二页，编辑于2023年，星期日物质为何对光有选择性的吸收？光强度的减弱如何与物质的浓度联系起来？ΔI=f(c)怎样测量光的减弱(ΔI)？如何获得单色光？思考4第四页，共五十二页，编辑于2023年，星期日1电磁波谱2物质对光的吸收3溶液的吸光定律4郎伯-比尔定律适用范围8.1吸光光谱5第五页，共五十二页，编辑于2023年，星期日1电磁波谱射线x射线紫外光红外光微波无线电波10-2nm10nm102nm104nm0.1cm10cm103cm105cm可见光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

~300m6第六页，共五十二页，编辑于2023年，星期日单色光、复合光、光的互补单色光复合光光的互补单一波长的光由不同波长的光组合而成的光若两种不同颜色的单色光按一定的强度比例混合得到白光，那么就称这两种单色光为互补色光蓝黄紫红绿紫黄绿绿蓝橙红蓝绿7第七页，共五十二页，编辑于2023年，星期日2物质对光的吸收——物质的颜色与光的关系完全吸收完全透过各种光部分均匀被吸收光谱示意表观现象示意复合光玻璃在可见光区是透明的；石英在紫外光区是透明的黑体透明物体选择性吸收某种光物体呈现其互补光颜色

入射光I0透射光It第八页，共五十二页，编辑于2023年，星期日吸收光颜色紫蓝绿蓝蓝绿绿黄绿黄橙红吸收光波长

/nm400～450450～480480～490490～500500～560560～580580～610610～650650～760物质的颜色与吸收光、透过光的关系物质呈现透过光的颜色，被吸收的光与透过光呈互补色物质颜色（互补色）黄绿黄橙红红紫紫蓝绿蓝蓝绿KMnO49第九页，共五十二页，编辑于2023年，星期日光的波粒二象性波动性粒子性E光的折射光的衍射光的偏振光的干涉光电效应一定波长（频率）的光具有一定的能量

E=hv=hc/3物质对光选择吸收10第十页，共五十二页，编辑于2023年，星期日物质对光选择吸收的实质：物质原子或分子的核外电子能级不同，只能吸收能量与其能级差相匹配的波长的光。

原子对光的吸收物质对光的吸收满足条件：hS2S1S0S3E2E0E1E3hhh11第十一页，共五十二页，编辑于2023年，星期日吸收光谱AbsorptionSpectrum原子纯电子能态

间跃迁S2S1S0S3hE2E0E1E3S2S1S0hAhhh分子核外电子跃迁带状光谱锐线光谱A吸光度12第十二页，共五十二页，编辑于2023年，星期日紫外-可见光区产生吸收的分子结构中必须有共轭π键或杂原子（生色团和助色团）第十三页，共五十二页，编辑于2023年，星期日300400500600700/nm350525545Cr2O72-MnO4-1.00.80.60.40.2Absorbance350最大吸收波长λmax：最大吸收峰对应的波长Cr2O72-、MnO4-的特征吸收光谱14第十四页，共五十二页，编辑于2023年，星期日吸收光谱法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015第十五页，共五十二页，编辑于2023年，星期日4溶液的吸光定律透光率（透射比）Transmittance透光率定义：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It16第十六页，共五十二页，编辑于2023年，星期日Lambert–Beer光吸收定律：当一束平行单色光通过均匀的样品时，其吸光度与吸光组分的浓度、吸收池的厚度乘积成正比.入射光I0透射光It如何测定吸光度（光强）？LC思考：如何获得单色光？单色光的波长如何选择？或17第十七页，共五十二页，编辑于2023年，星期日吸光度（Absorbance）与透光率的关系T：透光率A：吸光度1.00.50ACA100500T%TT=0.0%A=∞T=100.0%A=0.0A=0.434T=36.8%吸光度适宜的取值范围：0.2~0.818第十八页，共五十二页，编辑于2023年，星期日吸光系数εL：吸光液层的厚度，光程，cmC：吸光物质的浓度，g/L,mol/Lε

：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/L摩尔吸收系数，L·mol–1·cm-1c：g/L质量吸收系数，L·g–1·cm-1相互关系：M为摩尔质量越大,灵敏度越高:

<104为低灵敏度;

104～105为中等灵敏度;>105为高灵敏度.19第十九页，共五十二页，编辑于2023年，星期日双硫腙法测定Pb2+，浓度为0.080mg/50ml的Pb2+溶液，用2cm的比色皿于520nm处测得吸光度=0.28。求摩尔吸收系数。例：[Pb2+]=0.080

x

10-3/50

x

10-3

x

207=7.7

x

10-6mol/L

520=A

/LC=0.28/2x7.7x10-6=1.8x104L/（mol.cm）吸光系数可查表或实测得到20第二十页，共五十二页，编辑于2023年，星期日吸光度的加合性多组分体系中，如果各组分之间无相互作用，其吸光度具有加合性，即

A=A1+A2+…+An21第二十一页，共五十二页，编辑于2023年，星期日22有机物综合指标——紫外吸光度(UltravioletAbsorbanceUVA)含不饱和键和杂原子的有机物在紫外光254nm初的吸光度之和

波长254nm吸光度第二十二页，共五十二页，编辑于2023年，星期日朗伯比尔定律的局限性定律本身的局限性：只适于稀溶液<0.01mol/L高浓度时组分间有相互作用：分子间距减小、相邻粒子的电荷分布变化等引起ε的变化化学偏离：被分析物质与溶剂发生缔合、离解、溶剂化反应，产生不同的吸收光谱仪器偏离：单色光不纯引起5郎伯-比尔定律的适用范围AC吸收定律偏离郎比定律适用前提是对单色光的吸收，而实际上波长选择器从连续光源中分离出的是所需波长的波长带（多色辐射）23第二十三页，共五十二页，编辑于2023年，星期日朗伯-比尔定律的适用条件1.单色光：应选用max处或肩峰处测定，此时干扰组分、溶剂等不吸收或有很弱的吸收3.稀溶液

浓度增大，分子之间作用增强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).AMLML2ML31AC(M)ML3ML2ML24第二十四页，共五十二页，编辑于2023年，星期日溶液浓度的测定A＝CL工作曲线法(校准曲线)朗伯-比尔定律在定量分析中的应用01.02.03.04.0c(mg/mL)A。。。。*0.800.600.400.200.00Axcx25第二十五页，共五十二页，编辑于2023年，星期日吸光度的测量I0

除被测组分对波长为的光有吸收外，还有其他干扰吸收：

1）吸收池对光的反射、吸收；

2）样品中样品基体、显色剂(或其它试剂）和共存组分对光的吸收实际上是以通过参比液的光强作为入射光强I0消除措施：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。26第二十六页，共五十二页，编辑于2023年，星期日参比溶液的选择种类溶剂空白:纯溶剂（扣除吸收池干扰）适用于样品基体、共存组分和显色剂均无色情况试剂空白:纯溶剂+显色剂+其他试剂,适用于样品基体、共存组分无色，显色剂等均有色样品空白:待测试样溶液,适用于显色剂无色，共存组分、样品基体有色空白溶液:显色剂+待测试样+待测组分的掩蔽剂，适用于显色剂、样品基体、共存组分均有色27第二十七页，共五十二页，编辑于2023年，星期日8.2比色法和分光光度法1比色法目视比色法光电比色法2分光光度法3分光光度计的校正4722型分光光度计28第二十八页，共五十二页，编辑于2023年，星期日比色法和分光光度法特点

灵敏度高：测定下限可达10-3～10-6mol·L-1,10-4%～10-5%准确度能够满足微量组分的测定要求：相对误差2～5％操作简便快速应用广泛29第二十九页，共五十二页，编辑于2023年，星期日1）目视比色法特点利用眼睛比较被测样品与标准系列颜色的深浅利用复合光（太阳光）测量的是透过光的强度准确度低,用于限界分析不可分辨多组分方法简便，灵敏度高标准系列C0C1C2C3C4C5未知样品观察方向30第三十页，共五十二页，编辑于2023年，星期日2）光电比色法光电比色计结构示意图通过滤光片分出一窄范围的光(几十nm，近似单色光)，照射样品池，测量的是吸收光的强度吸收滤光片：只允许指定的窄范围波长光透过，其他波长的光均被吸收光电比色法的局限性：（1）预先知道吸收波长（2）单色光不纯（3）只限于可见光31第三十一页，共五十二页，编辑于2023年，星期日0.575光源单色器吸收池检测器显示2分光光度法特点：（1）可连续分出纯度较高的单色光（2）精确，可选择最大吸收波长（3）应用范围可扩展到紫外光和红外光区，对应称为紫外分光光度计、红外分光光度计（4）可进行多组分的测定32第三十二页，共五十二页，编辑于2023年，星期日单波长单光束分光光度计：一束单色光轮流通过参比和试样溶液，由于电源波动引起的误差较大——简易型分光光度计0.575光源单色器吸收池检测器显示分光光度计的类型33第三十三页，共五十二页，编辑于2023年，星期日单波长双光束分光光度计比值光源单色器吸收池检测器显示光束分裂器34第三十四页，共五十二页，编辑于2023年，星期日双波长分光光度计21AXY∵∴Y

的存在不干扰X

的测定光源单色器单色器检测器切光器狭缝吸收池35第三十五页，共五十二页，编辑于2023年，星期日分光光度计组件光源单色器样品池检测器信号输出氢灯，氘灯，185~350nm；卤钨灯，250~2000nm.基本要求：光源强，能量分布均匀，稳定（又称比色皿）玻璃，光学玻璃，石英，按其厚度分为0.5cm，lcm，2cm，3cm和5cm。作用：将光信号转换为电信号，并放大光电管，光电倍增管，光电二极管，光导摄像管（多道分析器）表头、记录仪、屏幕、数字显示作用：将复合光色散成单色光光栅玻璃，350~2500nm,石英，185~4500nm平面透射光栅，反射光栅棱镜36第三十六页，共五十二页，编辑于2023年，星期日氙灯氘灯钨灯37第三十七页，共五十二页，编辑于2023年，星期日单色器：将光源发出的连续光谱分解为单色光的装置。入射狭缝准直透镜棱镜聚焦透镜出射狭缝白光红紫λ1λ2800600500400棱镜：依据不同波长光通过棱镜时折射率不同

玻璃350～3200nm,石英185～4000nm38第三十八页，共五十二页，编辑于2023年，星期日光栅：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.－平面透射光栅－反射光栅光栅衍射示意图M1M2出射狭缝光屏透镜平面透射光栅39第三十九页，共五十二页，编辑于2023年，星期日样品池：用于盛放分析试样（对液体试液）要求：能透过有关辐射线，为减少光的损失，吸收池的光学面必须完全垂直于光束方向。紫外光区：石英吸收池可见光区：石英或玻璃吸收池测定注意事项：参照池和吸收池应是一对经校正好的匹配吸收池。因为吸收池材料的本身吸光特征以及吸收池的光程长度的精度等对分析结果都有影响。使用前后都应将吸收池洗净，不能用手接触窗口（光面）已匹配好的吸收池不能用炉子或火焰干燥40第四十页，共五十二页，编辑于2023年，星期日光电倍增管(PhotomultiplierTube,PMT)1个光子可产生106～107个电子160-700nm41第四十一页，共五十二页，编辑于2023年，星期日不同光区的吸光光度法仪器主要差异比较可见光（380～780nm）紫外光（200～380nm)中红外（2.5～50m)光源钨灯碘钨灯320～2500氢灯氘灯180～375硅碳棒（红外线）吸收池材料玻璃（350～3200）石英（185～4000）NaCl晶体42第四十二页，共五十二页，编辑于2023年，星期日1、波长校正：利用光源中的稳定线光谱或有稳定亮线的外部光源，把光束导入光路进行校正。如氘灯的486.02和656.10nm谱线进行校正。或者测定已知光谱样品的光谱，与标准光谱对照进行校正，如谱钕滤光片。一些紫外-可见光分光光度计具有自动校正程序。2、吸光度校正:一般常用碱性重铬酸钾标准溶液进行吸光度校正，测定的数值与标准吸光度表比较。3、比色皿校正：3分光光度计的校正第四十三页，共五十二页，编辑于2023年，星期日①比色皿有方向性：有些比色皿上印有方向标志，使用时必须注意。校正无方向标志的比色皿时，要先确定方向并作好标志，以减少测定误差。②同一组比色皿相互间的差异应小于测定误差。测定同一溶液时，同组比色皿之间吸光度相差应小于0.005③校正比色皿的光吸收误差时，应将纯净的蒸馏水注入皿中，以其中吸收最小的比色皿的