分光光度计化讲解课件讲解

分光光度计主讲教师梁小英化学分析基础应用

分光光度计

JJG178-2007《紫外、可见、近红外分光光度计》光谱分析法[目的要求]掌握：分光光度法原理；

可见分光光度计操作规程；

具体参数的要求和数据的获取。一、概述利用各种物质所具有的发射、吸收或散射的特性以确定物质的结构和化学成分的分析方法称为光谱分析法。英文为spectralanalysis或spectrumanalysis。各种结构的物质都具有自己的特征光谱，光谱分析法就是利用特征光谱研究物质结构或测定化学成分的方法。分光光度法

分光光度法（AbsorptionPhotometry）

是一种基于物质对光的选择性吸收而建立起来的一种分析方法。包括可见吸光光度法、紫外-可见吸光光度法和红外光谱法等。分光广度法的优点：

灵敏度高；

测定简便快速，仪器设备简单；

不破坏样品。(1)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/s

λ－波长，单位：m,cm,mm,

m,nm,Å1

m=10-6m,1nm=10-9m,1Å=10-10m

ν－频率，单位：赫芝（周）Hz次/秒

V=c/λ光的传播速度:c=λX

ν波动性

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)

V=E/h光量子，具有能量。

E=hv光的微粒性

V=c/λ；v=E/h

c/λ=E/h

E=hc/λ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。波粒二象性将光（电磁波）按波长（或频率）顺序排列，即得电磁波谱。200nm400nm760nm1mm紫外线可见光红外线不同波长的光具有不同能量，波长越长（频率越低），能量越小。可见光完全吸收完全透过吸收黄色光物质的颜色与光的关系对溶液来说，溶液呈现不同的颜色，是由于溶液中的质点(分子或离子)选择性的吸收某种颜色的光所引起的。如果各种颜色的光透过程度相同，这种物质就是无色透明的。如果只让一部分波长的光透过，其他波长的光被吸收，则溶液就呈现出透过光的颜色，也就是溶液呈现的是与它吸收的光成互补色的颜色。例如硫酸铜溶液因吸收了白光中的黄色光而呈蓝色；2、光吸收的基本定律（Lamber-Beer定律）

单色光通过吸光溶液后，吸光度与溶液的浓度和厚度之间呈正比关系。入射光透射光bI0I1CIa被物质吸收的光t

（1）Lambert定律：

说明吸收与溶液液层厚度间的关系透射光L2＞L1；I1＞I2入射光透射光L1I0I1L2入射光I0I2Lambert定律：当一适当波长的单色光通过一固定浓度的溶液时，其透射光强度随液层厚度的增加而成指数函数减少，即It=Io*10-k1b

其吸光度与光通过的液层厚度成正比。式中b为液层厚度，k1为比例系数，它与被测物质性质、入射光波长、溶剂、溶液浓度及温度有关，Lambert定律对所有的均匀介质都是适用的。

（2）Beer定律：

说明吸收与溶液浓度间的关系C1＞C2，I2＞I1

c1入射光透射光I0I1C2入射光透射光I0I2Beer定律：当一适当波长的单色光通过溶液时，若液层厚度一定，透射光的强度随着溶液浓度的增加而成指数函数减少，即It=Io×10-k2c

其吸光度与溶液浓度成正比。

式中c为物质的量浓度(或质量浓度)，k2为与吸光物质种类、溶剂、入射光波长、液层厚度和溶液温度有关的常数。Beer定律仅适用于单色光。

如果同时考虑溶液浓度C和液层厚度b对光吸收的影响，将Lambert和Beer定律合并，用a取代k1和k2两个常数则可以推出

It=Io×10-k1bIt=Io×10-k2c

It=Io×10-abc

a为吸光系数，与入射光的波长和溶液的性质有关，为常数；

b为液层厚度；

c为溶液浓度。

透射光强度It与入射光强度Io之比称为

吸光度用T表示则

T=It/Io=10-abcT的负对数值定义为吸光度用A表示则

A=-lgT=lgIo/It=abc

A（absorbance）表示吸光率（或吸光度）

T（transmittance）表示透光率（或透光度）分光光度法利用物质的吸收光谱进行分析吸收光谱（absorptionspectrum）

所谓吸收光谱就是用各种不同波长光线测定物质溶液的吸光度，然后按其结果描出吸光度与波长关系的曲线。

吸收光谱是物质的特征性曲线，一种物质在一定的PH、温度、浓度等条件下，具有的一定形状的吸收光谱曲线

吸收光谱吸收光谱曲线：

在浓度一定的条件下，以波长为横坐标，以吸光度为纵坐标，所绘制的曲线。

曲线上吸光度最大的地方称为最大吸收峰它所对应的波长称为最大吸收波长，用1max表示。最大吸收波长处测定吸光度，则灵敏度最高

溶液浓度愈大，吸收光谱的峰值愈高，两者成正比关系。

KMnO4吸收光谱曲线

吸收光谱体现了物质的特性，是进行定性、定量分析的基础。lmax是定性分析的依据，而溶液的浓度愈大，则吸光度A愈大，是进行定量分析的依据。0.208光源单色器比色杯检测器(光电元件)读数单元分光光度计紫外-可见分光光度计的基本结构示意图

光源：

可见和紫外分光光度计装有两种光源灯泡：

钨丝灯，产生可见光；

氢弧（氘）灯，产生紫外线。

由于玻璃吸收紫外线，所以氢弧灯的灯管多用石英制成，或在灯管上设有石英窗。

色散元件（棱镜或光栅）

单色器

光狭缝

单色器的作用是将混合光分解（色散），并可根据需要使一定波长的单色光投射至比色槽。光电元件：光电管或光电倍增管

作用：将光能转变成电能。

光电管产生光电流的大小，与光强度和波长有关。

光电管对弱光的灵敏度大，光照过强或长时间曝光

灵敏度显著下降，即“疲劳”现象。温度对光电管的灵敏度有影响。

电子放大器读数单元

读数元件注意事项1、比色杯应相匹配性（对光的吸收和反射应一致），不得随意挪用。2、比色杯应持其侧壁的毛玻璃面。3、盛液时达到比色杯的3/4即可，不能太满，外壁如有液体，只能用滤纸沾去水份，再用擦镜纸擦干净。4、测毕，比色液一般应倒回原试管中，直至计算无误后方可倒掉。5、测量完毕，比色皿用蒸馏水洗干净。JJG178-2007紫外、可见、近红外分光光度计检定规程

本报规程适用于波长范围190nm-2600nm，波长连续可调的可见、紫外-可见、紫外-可见-近红外分光光度计的首次鉴定、后续检定和使用中检验。

便于性能要求，工作波长分为三段：A段（190nm-340nm)、B段（340nm-900nm）、C段（900nm-2600nm）。按照计量性能的高低将仪器划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ共4个等级。1、波长允许误差（nm）

波长示值误差=测量平均值-波长标准值级别A段B段C段Ⅰ±0.3±0.5±1.0Ⅱ±0.5±1.0±2.0Ⅲ±1.0±4.0±4.0Ⅳ±2.0±6.0±6.02、波长重复性（nm）

波长重复性=最大值-最小值级别A段B段C段Ⅰ≤0.1≤0.2≤0.5Ⅱ≤0.2≤0.5≤1.0Ⅲ≤0.5≤2.0≤2.0Ⅳ≤1.0≤3.0≤3.03、透射比示值误差（%）

透射比示值误差=平均值-标准值级别A段B段Ⅰ±0.3±0.3Ⅱ±0.5±0.5Ⅲ±1.0±1.0Ⅳ±2.0±2.04、透射比重复性（%）

透射比重复性=最大值-最小值级别A段B段Ⅰ≤0.1≤0.1Ⅱ≤0.2≤0.2Ⅲ≤0.5≤0.5Ⅳ≤1.0≤1.0标准物质的选择1、氧化钬滤光片2、介质