《仪器分析紫外可见光谱》由会员分享，可在线阅读，更多相关《仪器分析紫外可见光谱（111页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第2章 紫外-可见吸光光度法,2-1 紫外-可见吸光光度法概论 2-2 光吸收的基本定律 2-3 比色法和分光光度法及仪器 2-4 显色反应与显色条件的选择 2-5 仪器测量误差和测量条件的选则 2-6 化合物电子光谱的产生 2-7UV-Vis分光光度法的应用,化学分析：常量组分(1%), Er : 0.1%0.2% 依据化学反应, 使用玻璃仪器,化学分析与仪器分析方法比较,仪器分析：微量组分(1%), Er : 1%5% 依据物理或物理化学性质, 需要特殊的仪器,准确度高,灵敏度高,仪器分析方法分类,2.电化学分析法: 依据物质的电化学性质及其变化,3.色谱法: 气相色谱, 液相色谱 4.质
2、谱法、热分析法、放射化学法等,简介,光谱的概念,光谱的分类,光谱分析法导论,光谱,利用光谱来研究物质结构或测定化学成分的方法,由电磁波按波长或频率有序排列的光带,光谱分析,光谱的概念,7,光谱的分类,按发射和吸收电磁波的能量（波长）,按电磁波外形,按获得电磁波的方式,按辐射的本质,按发射和吸收电磁波的能量（波长）,D E = E2 E1 = hn = hc/l,线状光谱,带状光谱,连续光谱,按电磁波外形,气态原子（或离子）核外电子发生能级跃迁,气态分子外层电子发生能级跃迁,由炽热的固体或液体所发射,10,发射光谱,按获得电磁波的方式,气态原子（离子）或分子吸收能量，从基态跃迁到激发态，当其从高
3、能量状态返回低能量状态时，下降的这部分能量以电磁辐射既光的形式释放出来，产生一定波长的光谱。,原子发射 原子荧光、分子荧光 分子磷光 化学发光,11,按获得电磁波的方式,吸收光谱,当辐射通过气态、液态或透明的固态物质时，物质的原子、离子或分子将吸收与其内能变化相对应的频率而由基态跃迁到较高的能态，这种因物质对辐射的选择性吸收而得到的原子或分子光谱称为吸收光谱。,原子吸收光谱 紫外-可见光谱 红外光谱,12,按辐射的本质,原子光谱、分子光谱,分子光谱学,*者为四大波谱 *紫外可见分光光度法(UV/Vis) Ultra Violet/Visible Spectrophotometry *红外吸收光
4、谱法(IR) Infrared Spectroscopy 分子荧光光谱法(MFS) Molecular Fluorescence Spectroscopy,光声光谱法 (PAS) Photo Acoustic Spectroscopy 拉曼光谱法 (RS) Raman Spectroscopy *核磁共振波谱法(NMR) Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy *质谱法 (MS) Mass Spectroscopy 联用技术是发展趋势!,分子磷光光谱法(MPS) Molecular Phosphorescence Spectroscopy,2,2-1 紫
5、外-可见吸光光度法概论,吸光光度法是基于被测物质的分子对光具有选择性吸收的特性而建立起来的分析方法。,特点 灵敏度高：测定下限可达10-510 -6molL-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25 （12） 操作简便快速 应用广泛,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、光的基本性质,2,近紫外：200-400nm 人眼所能感觉到的波长范围400-760nm 近红外：7502500nm,3,电磁波谱,光谱种类,黑体辐射：白炽灯、液、固灼热发光,连续光谱,分子光谱：紫外、可见、红外等吸收光谱,光的互补:若两种
6、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，这种现象称为光的互补。,4,复合光:由不同波长的光组合而成的光,单色光:单一波长的光,二、物质对光的选择性吸收,不同颜色的可见光波长及其互补光,完全吸收,完全透过,吸收黄色光,光谱示意,表观现象示意,6,（一）颜色与光的关系,光作用于物质时，物质吸收了可见光，而显示出特征的颜色。物质呈现的颜色与光有着密切的关系，物质呈现何种颜色，与光的组成和物质本身的结构有关。,6,物质的电子结构不同，所能吸收光的波长也不同，这就构成了物质对光的选择吸收基础。,物质选择性地吸收白光中某种颜色的光，物质就会呈现其互补色光的颜色。,（二
7、）吸收曲线（吸收光谱）,7,溶液颜色的深浅，取决于溶液中吸光物质浓度的高低。,吸光度（A）与波长（） 的关系曲线。,KMnO4溶液的吸收曲线(cKMnO4:abcd),吸收曲线中吸光度最大值处（吸收峰）对应的波长称为最大吸收波长，以max表示。,同一物质，浓度不同，其吸收 曲线的形状和max的位置不变。,8,定性分析基础 不同的物质具有不同的分子结构，因而具有不同的吸收曲线，可以根据吸收曲线的形状和最大吸收波长的位置，对物质进行定性分析。,定量分析基础 在同一波长下，物质的浓度越大，物质对光吸收程度越大。,8,2-2 光吸收的基本定律,一. 朗伯比耳定律,9,当一束单色光通过含有吸光物质的溶液
8、后,溶液的吸光度与吸光物质浓度及吸收层厚度成正比,（一）朗伯比耳定律定义,T ，溶液对光的吸收 ； T ，溶液对光的吸收 。,物质对光的吸收程度用吸光度A表示。,T 取值为0.0 % 100.0 %,全部吸收,T = 0.0 %,全部透射,T = 100.0 %,定义：,透射比,（二）朗伯比耳定律,后人对这两个定律进行了总结，发现：,11,a.比例系数与吸光物质的性质、入射波长及温度有关。 b.吸光度A具有加和性。,溶液中有几种吸光物质，彼此间不发生化学反应，则可：,注意：,12,吸光度A、透射比T与浓度c 的关系,K 吸光系数 Absorptivity,当c的单位用g100mL-1表示时，用
9、 表示, A bc， 叫做比吸光系数.,桑德尔灵敏度：当光度仪器的检测极限为A0.001时，单位截面积光程内所能检出的吸光物质的最低质量。ug/cm2,13,14,14,（三） 标准曲线的绘制及其应用,依 A = bC,标准曲线的斜率为： tan=dA/dc = b,b为定值,故由曲线的斜率即可求出,标准曲线：A-C（吸光度-浓度）曲线，又称校准曲线或工作曲线,15,二、引起偏离朗伯比耳定律的因素,（一） 物理因素,A,C,原因：1.非单色光； 2.非平行入射光； 3.介质不均匀,1.非单色光（仪器本身所致） 仪器使用的是连续光源，用单色器分光，由于单色器色散能力的限制和出口狭缝要保持一定的宽
10、度，所以我们不可能得到纯的单色光。,16,A,克服方法： 尽量选用较好的单色器 入射波长选择在峰值位置（在波峰有一个A值相差较小的区域）,17,3. 介质不均匀,散射、假吸收。,克服方法：避免溶液产生胶体或浑浊,2.非平行入射光 导致光束的平均光程b大于吸收池厚度b， 实际测得的吸光度大于理论值，产生正偏离。,入射光会因散射而损失，导致T减小，实测的A偏高,17,例，聚合引起的对吸光定律的偏离,（二） 化学因素 1.溶液浓度过高； 2.化学反应有色物离解、缔合.,18,2-3 比色法和分光光度法及仪器,一、目视法,2.特点：简单、可测微量，复合光，误差大。,观察方向,1.方法：,19,二. 光
11、电比色法,光电比色计结构示意图,通过滤光片得一窄范围的光(几十nm),滤光片,吸收滤光片：只允许指定的窄范围波长光通过，其他波长的光均被吸收.,选择滤光片的原则： 滤光片透光率最大的光是溶液吸收最大的光, 即滤光片的颜色与有色溶液的颜色互补.,特点：准确度较高（消除人眼的主观因素） 选择性较好（滤光片、参比液可消除干扰）,三. 吸光光度法和分光光度计,分光光度计的基本组成,通过棱镜或光栅得到一束近似的单色光. 波长可调, 故选择性好, 准确度高.,分光光度计的主要部件,光源：发出所需波长范围内的连续光谱，有足够 的光强度,稳定。 可见光区：钨灯，碘钨灯(3202500nm) 紫外区：氢灯，氘灯
12、(180375nm) 氙灯：紫外、可见光区均可用作光源,单色器：将光源发出的连续光谱分解为单色光的 装置。,棱镜：依据不同波长光通过棱镜时折射率不同. 玻璃3503200nm, 石英1854000 nm,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（广泛使用）,吸收池(比色皿)：用于盛待测及参比溶液。 可见光区：光学玻璃池 紫外区：石英池,检流计（指示器）： 低档仪器：刻度显示 中高档仪器：数字显示，自动扫描记录,检测器：利用
13、光电效应，将光能转换成 电流讯号。 光电池，光电管，光电倍增管,722型分光光度计,光源：钨卤素灯12V、30W 波长范围：330800nm 分光元件：光栅，1200线/mm 检测器：端窗式G1030光电管 多碱阴极真空管 300850nm 波长精度：2nm 光谱带宽：6nm 波长精度：仪器波长指示器所显示的波长值与仪器 对应输出的实际波长值之间的符合程 度。可用二者之差来衡量。,吸光光度法仪器主要差异比较,1. 单光束分光光度计,可变波长单光束紫外-可见分光光度计示意图,四. 分光光度计的基本类型,2. 双光束分光光度计,双光束型可以消除光源强度变化的影响.,多通道仪器（Multichann
14、el Instruments） 光电二极管阵列(通常具有316个硅二极管) photodiode arrays (PDAs) 同时测量200820nm范围内的整个光谱, 比单个检测器快316倍,信噪比增加3161/2 倍.,3. 其他类型分光光度计,纤维光度计 将光度计放入样品中, 原位测量. 对环境和过程监测非常重要.,HP 8452A多通道二极管阵列分光光度计,纤维光度计,镀铝反射镜,纤维光度计示意图,2-4 显色反应与显色条件的选择,一、显色反应及其条件的选择 （一）显色反应和显色剂 定义：将被测组分转变为“有色物质”的反应 M无色 + R = MR有色(主要是络合、氧化还原反应）,1.
15、 对显色反应或显色剂的要求： 选择性好（最好是特效反应） 灵敏度高（ max 104Lmol-1cm-1） 对比度要大，(max)最大吸收波长相差60nm以上 MR稳定，组成恒定 化学性质稳定，生成的有色物质与显色剂之间的颜色差别要大 显色反应的条件要易于控制,1.显色剂的用量（CR）,为使显色反应完全，一般R过量（同离子效应），但R也不能大过头，否则，物极必反。,a. R本身有色，空白 b. 改变络合比，例：Mo()与SCN-:,CR由实验确定,（二） 显色反应条件的选择,2.溶液的酸度： a.影响M的存在状态， H+ ，M会水解； b.影响R及颜色，H+ ，影响R （大多有机弱酸） 影响颜
16、色（大多酸碱指示剂） c.影响MRn组成,3.温度T,大多显色反应在室温下进行，但也有需要加热才能完成的。 V=f(T) T, V。但T 太，有色物分解。 合适的T 由实验确定。,4. 时间t,A,t,t 由实验确定。显色后，至少应保持到测定工作完成,5. 溶剂和表面活性剂 溶剂影响有色络合物的离解度 溶剂影响有色络合物的显色速度 溶剂影响有色络合物的颜色 表面活性剂,胶束增溶 形成三元络合物,实验确定，有点运气,6. 干扰物质的影响及消除,a.干扰,干扰物本身有色或与显色剂显色，+干扰 干扰物与M、N反应，使显色不完全，干扰,b. 消除 控制酸度，使M显色，干扰不显色 氧化还原，改变干扰离子价态 掩蔽 校正系数 参比液：可消除显色剂和某些离子的
