第七章 吸光光度法7_1.pdf
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1、 7-1 吸光光度法的基本原理7-1 吸光光度法的基本原理 一、物质对光的选择性吸收一、物质对光的选择性吸收 光是一种电磁波,根据波长或频率大小分为X 射线、紫外、可见、红外、微波和无线电波。 第七章吸光光度法 光是一种电磁波,根据波长或频率大小分为X 射线、紫外、可见、红外、微波和无线电波。 第七章吸光光度法 吸光光度法: 基于物质对光的选择性吸收而建立 的分析方法, 包括比色法和分光光度法。 分光光度法的优点: 灵敏、准确、快速、选择性 好、适于微量组分的测定。 吸光光度法: 基于物质对光的选择性吸收而建立 的分析方法, 包括比色法和分光光度法。 分光光度法的优点: 灵敏、准确、快速、选择
2、性 好、适于微量组分的测定。 n c hhE= 紫外:200-400nm 可见:400-750nm 红外:0.75-50m 紫外:200-400nm 可见:400-750nm 红外:0.75-50m 10 -2 nm10 0nm102nm10 4nm0.1 cm10 cm10 3cm10 5cm X-射线紫外 可 见 射线紫外 可 见 红外微波无线电波红外微波无线电波 单 色 光: 单一波长的光。 复 合 光: 由不同波长的光组成的 光。 单 色 光: 单一波长的光。 复 合 光: 由不同波长的光组成的 光。 互补色光白光是由两种适当颜色的光按一 定强度、比例混合而成的,这二种颜色的光称 为互
3、补色光,如黄色与兰色,黄绿色与紫色。 互补色光白光是由两种适当颜色的光按一 定强度、比例混合而成的,这二种颜色的光称 为互补色光,如黄色与兰色,黄绿色与紫色。 不同颜色的可见光波长及其互补光不同颜色的可见光波长及其互补光 颜色颜色/nm互补色光互补色光 紫紫400500黄绿 蓝 黄绿 蓝450480黄 绿蓝 黄 绿蓝480490橙 蓝绿 橙 蓝绿490500红 绿 红 绿500560红紫 黄绿 红紫 黄绿560580紫 黄 紫 黄580610蓝 橙 蓝 橙610650绿蓝 红 绿蓝 红650760蓝绿蓝绿 黄绿黄绿 溶液呈现它所吸收 光的互补色光的颜 色。 溶液呈现它所吸收 光的互补色光的颜
4、色。 吸收光谱曲线:吸收光谱曲线: 以波长为横坐标,吸光度为纵坐标得到的一条曲 线。它反映某溶液对不同波长单色光的吸收程度。 在最大吸收波长处测定吸光度,则灵敏度最高。 以波长为横坐标,吸光度为纵坐标得到的一条曲 线。它反映某溶液对不同波长单色光的吸收程度。 在最大吸收波长处测定吸光度,则灵敏度最高。 1、1、 最大 最大与 与c c无关 2、 无关 2、A A c c(一定(一定c c范围内)范围内) 由于不同物质微粒具 有不同的量子能级,其 能量差也不同,因此物 质对光的吸收具有选择 性。 由于不同物质微粒具 有不同的量子能级,其 能量差也不同,因此物 质对光的吸收具有选择 性。 r2 r
5、4 r2 r4 r2 r4 r2 r4 r2 r4 r2 r4 r2 r4 r2 r4 S2 S1 S0 v3 v2 v1 v2 v1 v1 分子能级示意图分子能级示意图 二、吸收的基本定律二、吸收的基本定律 1、朗伯1、朗伯比尔定律比尔定律 A=Kbc 1760年,年,Lambert用实验指出,当光通过透明介 质时,光的减弱程度与光通过介质的光程成正 比。 用实验指出,当光通过透明介 质时,光的减弱程度与光通过介质的光程成正 比。 1850年,年,Beer研究证明了,光的吸收程度与透明 介质中光所遇到的吸光质点的数目成正比,在溶 液中即可与吸光质点的浓度成正比。 研究证明了,光的吸收程度与透
6、明 介质中光所遇到的吸光质点的数目成正比,在溶 液中即可与吸光质点的浓度成正比。 分级消光现象分级消光现象 168 32烛光烛光 b I I0 db 设薄层厚度d设薄层厚度db b,面积,面积S S,照到薄层上的光强,照到薄层上的光强 I Ib,通过薄层后光减弱了 d b,通过薄层后光减弱了 dI Ib。b。 dv = S db 吸光质点数吸光质点数dn=kc dv=k S c db dIb IbdIb dn -dIb=k Ib dn =K Ib k c S db = k Ibc db o I I T = T TI I A o lg 1 lglg= 透光率 吸光度 透光率 吸光度 = bI I
7、 b b bcKbcK I I 0 “d “ d Kbc I I bcK I I o o = = lg ln A=Kbc 2、光度分析的灵敏度2、光度分析的灵敏度 A=KbcbA=Kbcb:cm, :cm, c c:mol/L :mol/L A=bcA=bc:摩尔吸光系数,只与波长有关, 单位:L/cm :摩尔吸光系数,只与波长有关, 单位:L/cmmol。 物理意义:一定 mol。 物理意义:一定 下,下,b b=1cm,=1cm,c c=1 mol/L 时的吸光度。 =1 mol/L 时的吸光度。 (1) 摩尔吸光系数(1) 摩尔吸光系数 实际工作中,不能用实际工作中,不能用c c=1mo
8、l/L的溶液测吸光度。在=1mol/L的溶液测吸光度。在 b b=1cm时,做工作曲线,斜率为=1cm时,做工作曲线,斜率为 。 一般 。 一般 :105 已很灵敏。:105 已很灵敏。 (2) 桑德尔灵敏度指数:(2) 桑德尔灵敏度指数:S S(g/cm2)(g/cm2) 在在 max时 max时 A A=0.001下,单位截面积光程内所 能检出吸光物质的最低含量 =0.001下,单位截面积光程内所 能检出吸光物质的最低含量。 S与与 关系关系 A= 0.001= bc S = b(cm)c(mol/dm3) M(g/mol) 106g/g106g/g 001. 0 =bc M M = =
9、3 10001. 0 (g/cm2) 双硫腙与双硫腙与Pb的的 Pb为为6.8 104则则 S= g/cm2 双硫腙与双硫腙与Cu 的的 Cu为为4.52 104则则 S= g/cm2灵敏度高灵敏度高 0030. 0 207 = 0014. 0 5 .63 = Fe2+与邻二氮菲生成红色络合物,其与邻二氮菲生成红色络合物,其 为为1.1 104, Fe2+与 磺基水杨酸络合物,其 与 磺基水杨酸络合物,其 为为5.8 103,则前者的灵敏度高。,则前者的灵敏度高。 3吸光度的加和性3吸光度的加和性 共存的两种吸光物质对同一波长的光的吸光度值分 别为 共存的两种吸光物质对同一波长的光的吸光度值分
10、 别为A1、A2,则总吸光度为;,则总吸光度为; A=A1+A2= 1bc1 + 2bc2 4偏离朗伯比尔定律的原因4偏离朗伯比尔定律的原因 (1)非单色光)非单色光 A1= 1bc=lg 1 1o I I I 1= bc 10 1 A2= 2bc=lg 2 2o I I I 2= bc 10 2 Io2 A = lg 2o 2 1o 1 2o1o 21 o21o I bc 10I bc 10 II lg II II + + + = + + = + + 若若 1= 1= 2 则 2 则A A= =bcbc若若 1 1 2 2 A A与与c c不成线性关系。不成线性关系。 Io1 (2) 溶液本
11、身物理化学性质引起溶液本身物理化学性质引起 ? 介质非均匀性 ? 溶液本身离解、缔合、络合 HA A- + H+ M+L ML ML+L ML2 Cr2O72-+H2O 2CrO42-+2H+ 橙 黄 Cr2O72-与 CrO42-颜色不同,当H+增加时, 平衡左移。 一、目视比色法:一、目视比色法: 比较透过光的强度。 标准色阶: 在相同条件下显色,目视比较。 灵敏度高、 准确度低,不同人看,结果不同。 不符合朗伯比尔定律的也可用目视比色法,因比较 透过光。 7-2 光度分析方法及仪器 比较透过光的强度。 标准色阶: 在相同条件下显色,目视比较。 灵敏度高、 准确度低,不同人看,结果不同。
12、不符合朗伯比尔定律的也可用目视比色法,因比较 透过光。 7-2 光度分析方法及仪器 二、光电比色法:二、光电比色法: 比较溶液对某一波长光的吸收情况。比目视比 色法的准确度和选择性好 比较溶液对某一波长光的吸收情况。比目视比 色法的准确度和选择性好 三、分光光度法:三、分光光度法: 与光电比色法的原理相同,只是二者获得单色光的 方法不同,前者使用滤光片,后者使用棱镜、光栅。因 而分光度法比光电比色法的准确度和选择性好。 与光电比色法的原理相同,只是二者获得单色光的 方法不同,前者使用滤光片,后者使用棱镜、光栅。因 而分光度法比光电比色法的准确度和选择性好。 1、 光源:钨丝灯:可见、红外、 光
13、源:钨丝灯:可见、红外 400-1000nm 氢灯或氘灯:紫外氢灯或氘灯:紫外 160-350nm 2、 单色器:、 单色器: (1) 滤光片:有色的玻璃片或薄膜,利用颜色互补原理。滤光片:有色的玻璃片或薄膜,利用颜色互补原理。 (2) 棱镜:根据物质的折射率与光的波长有关。 玻璃棱镜:可见,石英棱镜:紫外、可见。 棱镜:根据物质的折射率与光的波长有关。 玻璃棱镜:可见,石英棱镜:紫外、可见。 (3) 光栅:在玻璃片或金属片 上刻划均匀的 线, 光栅:在玻璃片或金属片 上刻划均匀的 线, 1200 条条/ 1mm, 干涉、衍射原理。 , 干涉、衍射原理。 3、 吸收池:玻璃:可见;石英:紫外,
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