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1、项目二 光分析法 任务一紫外可见分光光度法,教学目标 知识目标：掌握紫外-可见分光光度法的基本 原理、特点、常用术语。 能力目标：能够识别区分紫外和可见分光光 度计；掌握不同波长的光的性质；能够应用 朗博比尔定律计算离子浓度。 素质目标：初步具有一定的分析理解能力； 具有一定的计算能力。,教学内容 1了解物质颜色与光的吸收关系 2了解紫外可见分光光度法的基本原理 3了解光的吸收定律 4掌握朗伯比尔定律及其偏离的原因,1.1 基本原理,物质的颜色与光有密切关系，例如蓝色硫酸铜溶液放在钠光（黄光）下就呈黑色；如果将它放在暗处，则什么颜色也看不到。 分光光度法是基于物质分子对光的选择性吸收而建立起来
2、的分析方法。按物质吸收光的波长不同，可分为可见分光光度法、紫外分光光度法及红外分光光度法。,特点： *灵敏度较高（110L-1），适用于微量组分的测定。但相对误差较大（25%）。 *具有操作方便、仪器设备简单、灵敏度和选择性较好等优点，为常规的仪器分析方法。,1.2 光的基本性质,光是一种电磁波。所有电磁波都具有波粒二象性。光的波长、频率与光速c的关系为： 光速在真空中等于2.9979108ms-1。 光子的能量与波长的关系为： 式中E为能量；V为频率；h为普朗克常数，为6.62610-34JS。,1.3 单色光与互补光,单色光(monochromatic light)只具有一种波长的光。 复
3、合光 由两种以上波长组成的光。 白光 是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等各种色光按一定比例混合而成的。,人眼所能看见有颜色的光叫做可见光，其波长范围大约在400-760nm之间。实验证明：白光(日光、白炽电灯光、日光灯光等)是由各种不同颜色的光按一定的强度比例混合而成的。如果让一束白光通过三棱镜，就分解为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色的光，这种现象称为光的色散。每种颜色的光具有一定的波长范围。,实验还证明，不仅七种单色光可以混合成白光，如果把适当颜色的两种单色光按一定的强度比例混合，也可以成为白光。这两种单色光就叫做互补色。如绿光和紫光互补，蓝光和黄光互补，等等。,一种物质呈现何种颜色，与入
4、射光组成和物质本身的结构有关,而溶液呈现不同的颜色是由于溶液中的离子或分子选择性地吸收某种颜色的光而引起的。,常见的有下列三种情况：,溶液呈现的是它吸收光的互补色光的颜色。如硫酸铜溶液选择性地吸收了白色光中的黄色光，所以呈现蓝色。,溶液呈黑色。,溶液无色透明。,1.4物质对光的选择性吸收,溶液的颜色与光吸收的关系,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,1.5物质的吸收光谱曲线,测定某种物质对不同波长单色光的吸收程度，以波长为横坐标，吸光度为纵坐标作图。 KMnO4溶液对波长525nm附近的绿色光吸收最强，而对紫色光吸收最弱。光吸收程度最大处的叫做最大吸收波长，用max
5、表示。不同浓度的KMnO4溶液所得的吸收曲线都相似，其最大吸收波长不变，只是相应的吸光度大小不同。,1.6光吸收定律：朗伯比尔定律,朗伯比尔定律 当一束平行的单色光照射到有色溶液时，光的一部分将被溶液吸收，一部分透过溶液，还有一部分被器皿表面所反射。设入射光强度为I0，透过光强度为It，溶液的浓度为c，液层宽度为b，经实验表明它们之间有下列关系：,T透光率（透射比）,A = lg(1/T) = -lgT,T= I/I0,溶液浓度与宽度的乘积与吸光度成正比，而不是与透光度成正比。以上两式中k是比例系数，与入射光波长、溶液的性质及温度有关。当入射光波长和溶液温度一定时，k代表单位浓度的有色溶液放在
6、单位宽度的比色皿中的吸光度.。当c的单位为gL-1，b的单位为cm时，k以a表示，称为吸光系数，其单位为Lg-1cm-1，此时变为,例 浓度为25.0g/50mL的Cu2+溶液，用双环已酮草酰二腙分光光度法测定，于波长600nm处，用2.0cm比色皿测得T=50.1%，求吸光系数a。已知M(Cu)=64.0。 解 已知T=0.501，则A=lgT=0.300，b=2.0cm, 则根据朗伯比尔定律 A=abc，,定量分析时，通常液层厚度是相同的，按照比尔定律，浓度与吸光度之间的关系应该是一条通过直角坐标原点的直线。但在实际工作中，往往会偏离线性而发生弯曲。,1.7偏离朗伯一比尔定律的原因,吸收定
7、律成立的前提条件之一是入射光为单色光，但实际上难以获得真正的纯单色光。,在实际工作中，为了避免非单色光带来的影响，一般选用峰值波长进行测定。,分光光度计只能获得近乎单色的狭窄光带，而复合光可导致对朗伯比耳定律的正或负偏离。,选用峰值波长，也可以得到较高的灵敏度。,(1)非单色光引起的偏离,（2）溶液本身发生化学变化,溶液中存在着离解、聚合、互变异构、配合物的形成等化学平衡时，使吸收离子的浓度发生变化，影响吸光度。 当溶液浓度c 10-2 mol/L 时，离子间可能发生缔合等相互作用，直接影响了对光的吸收。,故：朗伯比耳定律只适用于稀溶液,例： 铬酸盐或重铬酸盐溶液中存在下列平衡： 2 CrO4
8、2- 2H = Cr2O72- H2O 溶液中CrO42-、 Cr2O72-的颜色不同，吸光性质也不相同。故此时溶液pH 对测定有重要影响。,(3)比尔定律的局限性,比尔定律假设了吸收粒子之间是无相互作用的，因此仅在稀溶液（c 10-2 mol/L )的情况下才适用。在高浓度时，由于吸光物质的分子或离子间的平均距离减小，是相邻的吸光粒子的电荷分布互相影响，从而改变了它对光的吸收能力。,当吸光度A在0.30.7范围内时，实验的测量误差较小。 通常实验时，将吸光度的测量范围控制在0.20.8内。,练习 1、当入射光I0=3000，透射光It=500，溶液浓度 4.0104mol/L，液层厚度L=2.0cm时，求摩尔吸 收系数=?,2已知含Fe3+浓度为500ug/L溶液用KSCN显色，在波长480nm处用2cm吸收池测得A=0.197，计算摩 尔吸光系数。,作业及下次课程问题,作业 预习：紫外-可见分光度计的结构 预习：分光光度计的定量方法,课程总结,讨论本次课理解程度，哪些知识点没听懂,
