章光度分析法ThePhotometricAnalysis.ppt
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1、第11章 光度分析法 The Photometric Analysis,学习要求,1. 了解紫外可见吸光光度法的特点。 2. 掌握光的吸收定律及其适用范围。 3. 掌握紫外可见吸光光度法的测定方法。 4.了解紫外可见吸光光度法仪器测量的误差及测量 条件的选择,熟悉紫外可见吸光光度法的应用及有 关计算,教学内容,111 概述 112 光吸收的基本定律 113 分光光度计 114 显色反应及其影响因素 115 分光光度法的灵敏度和准确度 116 分光光度法的应用,光化学分析法:基于物质光化学性质而建立起来的分析方法, 分为光谱分析法和非光谱分析法。 光谱分析法是指在光(或其它能量)的作用下,通过测
2、量物质产生的发射光、吸收光或散射光的波长和强度来进行分析的方法。,吸收光谱分析 发射光谱分析 分子光谱分析 原子光谱分析,11.1 概 述,1. 分光光度法及其特点 根据被分析物质对光具有选择性吸收的特性而建立的分析方法称吸光光度法。包括比色法和分光光度法。,11.1 概 述,目视比色法:利用溶液颜色的深浅测定有色物质的含量 分光光度法:利用分光光度计进行比色分析,分光光度法的特点 分光光度法主要用于微量分析,与滴定分析法、重量分析法相比,有以下特点: (1) 方法灵敏度高。10-4 10-3 % (2) 准确度较高。相对误差为25% (3) 操作简便,测定速度快。 (4) 应用广泛。几乎所有
3、的无机离子和许多有机化合物都可直接或间接地用此法测定。,11.1 概 述,光谱区间,可 见 光,400750 nm,方法分类:根据光的波长不同,分光光度法分为可见分光光度法、紫外分光光度法和红外光谱法等。,远红外吸收光谱:分子振动光谱,吸收光波长范围2.51000 m ,主要用于有机化合物结构鉴定。 近红外吸收光谱:分子振动光谱,吸收光波长范围7602500 nm ,主要用于有机化合物结构鉴定。 可见吸收光谱:电子跃迁光谱,吸收光波长范围400760 nm ,主要用于有色物质的定量分析。 紫外吸收光谱:电子跃迁光谱,吸收光波长范围200400 nm(近紫外区) ,可用于结构鉴定和定量分析。 本
4、章讨论紫外和可见光区的分光光度法。,2. 光的基本性质,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,光的波粒二象性,光的波粒二象性,光的波长越短(频率越高),其能量越大。,光是由光子流组成,光子的能量:,2. 光的基本性质,单色光:单一波长的光(由具有相同能量的光子组成) 复合光:由各种单色光组成,白光(太阳光) 互补色光: 两种光按比例混合得到白光,单色光 复合光 互补色光,物质的颜色与光有着密切的关系!,2. 光的基本性质,3 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,光的作用方式,当复合光照射到物体上时,一部分光被
5、吸收,而 一部分光则被透射过去。即:入射光=吸收光透射光,吸收光,透射光,互补,光的互补:蓝 黄,4.物质对光的选择性吸收,M + 热,M + 荧光或磷光,M + h M *,基态 激发态,物质对光的吸收满足Plank 条件,量子化 选择性吸收,与物质的性质及光的性质有关,5.吸收曲线(吸收光谱),分子结构的复杂性使其对不同波长光的吸收程度不同;用不同波长的单色光照射某溶液,测吸光度 作吸光度(A)-波长()图,得吸收曲线 吸光度最大处对应的波长-最大吸收波长max 不同的物质,其吸收曲线形状和 max不同,吸收曲线可以提供物质 的结构信息,并作为物质定性分析的 依据之一。,吸收曲线:,同种物
6、质浓度不同时,其吸收曲线形状相似,max不变。在一定实验条件下, Ac,此特性可作为物质定量分析的依据。,在max处吸光度随浓度变化的幅度最大, 所以测定最灵敏。 吸收曲线是定量分析中选择入射光波长的重要依据。,1.透光比(率)与吸光度,11.2 光吸收的基本定律,单色光通过溶液,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 It,透光率:,吸光度:,2.朗伯比耳定律,11.2 光吸收的基本定律,A-lgT= K b c 式中A:吸光度;描述溶液对光的吸收程度; b:液层厚度(光程长度),通常以cm为单位; c:溶液
7、中吸光物质的浓度; K:吸光系数(与c的单位有关); 当c单位为:moldm-3 时,K称为摩尔吸光系数,单位dm3mol-cm-。,11.2 光吸收的基本定律,朗伯比耳定律是吸光光度法的理论基础和定量测定的依据应用于各种光度法的吸收测量.,T = 0.0 %,A = ,T = 100.0 %,A = 0.0,T,用邻菲罗啉法测定铁,已知显色的试液中Fe2+浓度为500 gdm-3,在波长510 nm处用2 cm吸收池测得A 0.198, 计算摩尔吸光系数。铁原子量为55.85 解:,例题11-1,某试液显色后用2.0 cm吸收池测定时T50.0 %,若用1.0 cm或5.0 cm吸收池测定,
8、T及A各为多少?,例题11-2,摩尔吸光系数 的讨论,(1)物质的特征常数;在入射光波长、温度一定时,仅与物质本身的性质有关,不随c和b改变,可作为定性鉴定的参数; (2)同一物质, 波长不同时值不同,最大吸收波长max处的摩尔吸光系数以max表示.max表明了该吸收物质最大的吸光能力.max越大物质的吸光能力越强,测定该物质的灵敏度越高:105,高灵敏;=(610)104,较高灵敏;2104 ,不灵敏。 (3)在数值上等于浓度为1moldm-3、液层厚度为1cm时该溶液在某一波长下的吸光度。,1.工作原理及基本部件,11.3 分光光度计,分光光度计组件,光源,单色器,样品池,检测器,信号输出
9、,氢灯,氘灯,185 350 nm;卤钨灯,250 2000 nm.,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 2500 nm, 石英,185 4500 nm,平面透射光栅, 反射光栅,玻璃,光学玻璃,石英,作用:将光信号转换为电信号并放大,光电管,光电倍增管,光电二极管等,表头、记录仪、屏幕、数字显示,单波长双光束分光光度计,1.显色反应和显色剂,11.4 显色反应及其影响因素,使试样中的被测组分与化学试剂作用生成有色化合物的反应叫显色反应。所用的试剂称显色剂。 M(被测组分) + R(显色剂) MR(有色化合物),无机显色剂,有机显色剂,
10、Bi3+ + 2,显色反应应满足下列要求: 选择性好,干扰少或干扰易消除; 灵敏度高(吸光物质的104) 有色化合物的组成恒定,符合一定的化学式; 有色化合物的化学性质稳定; 有色化合物的与显色剂之间的颜色差别大。,|max,R- max,MR|60 nm,11.4 显色反应及其影响因素,2.显色反应条件的确定 物质能否进行灵敏、准确的吸光度测定,决定于被测物质及显色剂的性质,同时显色反应的条件起着决定性的作用。与显色反应 M + R = MR 相关的条件有: 显色剂浓度及用量 溶液酸度及反应温度 显色反应时间 缓冲溶液种类及用量 溶剂及共存干扰离子的掩蔽等。,11.4 显色反应及其影响因素,
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