煤化学大纲

透光率定义： T
It I0
T 取值为0.0 % ~ 100.0 % 全部吸收 T = 0.0 % 全部透射 T = 100.0 %
吸光度定义：
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➢ 一、朗伯-比耳定律
1760年朗伯提出：c 一定，一束平行的单色 光通过一均匀溶液后，溶液对光的吸收程 度A与液层的厚度b成正比。
A= k b
1852年比耳提出：b一定， A和吸光物质的 浓度c成正比。
其 值不同。 c) 温度和其它条件—酸度、时间、共存离子干
扰等。
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吸光度A、透射比T与浓度c 的关系
A
T (%)
1.0
100
0.8 T = 10-kbc
80
0.6
A=kbc 60
0.4
40
0.2
20
c
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朗伯-比尔定律的适用条件
➢ 单色光
应选用max处或肩峰处测定.
➢ 吸光质点形式不变
离解、络合、缔合会破坏线性关系, 应控制条件(酸度、浓度、介质等).
光源
0.575
单色器 吸收池 检测器 显示
2024年7月19日8时2分
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分光光度计的主要部件 *a光源（light source） ： 作用：产生一定强度的光辐射。 •可见光区：钨灯、碘钨灯(320～2500nm)
•紫外区：氢灯，氘灯(180～375nm) •氙灯：紫外、可见光区均可用作光源
要求：产生的光辐射强度要恒定。
光光度法，2~5%，1~2% • (3) 应用广泛：测多数无机物和许多有机物 • (4) 操作简便，仪器设备价廉，技术成熟。
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11.1 概述 一、光的基本性质
• 光属于电磁波中的一个波段，一般用频率 或波长来描述不同的光。
• 人眼能感觉到的那小波段光称可见光。人 眼看不见的光还有紫外、红外、x射线等。
800 600 500
400
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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。
平面透 射光栅
透 镜
光屏
波长范围宽, 色散均匀, M1
分辨性能好, 使用方便.
光栅衍射示意图
M2
出 射 狭 缝
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c. 比色皿(coloritrough) 也称吸收池。用于 盛放试液的容器。
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按波长顺序排列，得到电磁波谱。
γ射线→ x 射线→紫外光→可见光→红外光→微波→无线电波
10-2 nm 10 nm 102 nm 104 nm 0.1 cm 10cm 103 cm 105 cm
x 射射 线线
紫红 外外 光光
微
无
波
线
电
波
可 见 光(400~750nm)
能量与波长的关系：
E = hν=h
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➢由于溶液本身化学反应引起的偏离
溶液因解离、络合、缔合等反应，改变了吸光 物质的浓度，因而引起偏离。
如K2Cr2O7在水溶液中有下列平衡：
Cr2O72－ ＋H2O 橙色
2HCr2O7－
2H+＋2CrO42－ 黄色
如果溶液被稀释或增大溶液的pH， Cr2O72－就
转变成CrO42－ ，吸光质点发生变化，从而引起
3. 同物质不同浓度的溶液其光吸收曲线形状相 同，在同一波长处，浓度越大，吸光度越大。
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Cr2O72-、MnO4-的吸收光谱
Absorbance
1.0 350
0.8
Cr2O72-
0.6
0.4
0.2
525 545 MnO4-
300 350 400
500
600
700 /nm
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苯 (254nm)
甲苯 (262nm)
A
230
250
270
苯和甲苯在环己烷中的吸收光谱
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➢不同物质吸收光谱的形状以及max 不同
——定性分析的基础
➢同一物质，浓度不同时，吸收光谱的形 状相同，Amax 不同 ——定量分析的基础
①进行定性分析
用 途
②进行定量分析
③选择吸收波长
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11.2 光吸收定律
透光率(透射比) 入射光 I0
透射光 It
➢ 稀溶液
浓度增大，分子之间作用增强.
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➢ 二、对朗伯-比耳定律的偏离
实际分析中，经常出 现工作曲线不呈直线 的情况，这种情况称 为偏离了朗伯-比尔定 律。若在曲线弯曲部 分进行定量，将会引 起较大的误差。
A
正偏离
负偏离
C
标准曲线
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偏离原因
a 非单色光引起的偏离 *朗伯-比尔定律只适用于单色光。
第11章 吸光光度法
基于被测物质对光具有选择吸收的特性而建立 的分析方法。它包括可见吸光光度法及紫外吸 光光度法、红外光谱法。
由原子核外电子能级跃迁而产生的吸收光谱为 紫外-可见吸收光谱。 由分子振动能级和转动能级的跃迁而产生的吸 收光谱为红外吸光光谱。
1
吸光光度法的特点： • (1) 灵敏度高：10-5~10-6 mol/L • (2) 准确度高：比色分析，相对误差5~10%,分
A
0.80
Ax 0.60
*
0.40
0.20
0.00
cx
0 1.0 2.0 3.0 4.0
c(mg/mL)
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• 目视比色法与吸光光度法在原理上的区别： 吸光光度法测定溶液对光的吸收情况；目 视比色法比较透过光的强度。如：分光光 度计测定高锰酸钾对黄光的吸收情况。
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分光光度计：
主要部件：光源、单色器、吸收池、检测器、 读数指示器
它是由无色透明、耐腐蚀、化学性质相 同、厚度相等的玻璃制成的，按其厚度分为 0.5 cm，l cm，2 cm，3 cm和5 cm。 在可见光区测量吸光度时使用玻璃吸收池， 紫外区则使用石英吸收池。使用比色皿时应 注意保持清洁、透明，避免磨损透光面。
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d.检测器 detector 接受从比色皿发出的透射光并转换成电信 号进行测量。
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氙灯
氢灯
钨灯
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* b 单色器 monochromator 作用：将复合光分解为单色光。
部件：棱镜（prism）或光栅（grating） 。
棱镜：依据不同波长光通过棱镜时折射率不同. 玻璃350～3200nm, 石英185～4000 nm
白光 入射狭缝 准直透镜
棱镜
λ1
λ2
聚焦透镜 出射狭缝
但由于单色器色散能力的限制和出口狭缝需要 保持一定的宽度，所以目前各种分光光度计得 到的入射光实际上都是具有某一波段的复合光。
由于物质对不同波长光的吸收程度的不同，因 而导致对朗伯－比尔定律的偏离。
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* 克服非单色光引起的偏离的措施
• 使用比较好的单色器，从而获得纯度较高的 “单色光”。
•入射光波长选择max ，保证测定有较高的灵 敏度，此处的吸收曲线较为平坦，在此最大吸 收波长附近各波长的光的ε值大体相等，由于非 单色光引起的偏离要比在其他波长处小得多。
c：mol / L
K
摩尔吸光系数 L ·mol –1 ·cm -1
A cb
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ε的含义 ε 表示吸光物质浓度为1mol/L,液层厚度
为1cm时溶液的吸光度。 ε 值越大，溶液的吸光能力越强，
显色反应的灵敏度越高。 ε 值是选择显色反应的重要依据。
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影响 值大小的主要因素：
a) 物质的种类—不同物质其 值不同。定性依据。 b) 入射光的波长—同一物质在不同波长下测定，
e.显示装置
把放大的信号以吸光度A或透射比T的光 度分析法的设计方式显示或记录下来。 分光光度计常用的显示装置是数字显示 记录仪。
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偏离比耳定律。
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11.3 光度分析方法和仪器
• 一、目视比色法 用眼睛辨别颜色深浅以确定物质颜色的方法。
观察方向
标准系列
未知样品
方便、灵敏，准确度差. 常用于限界分析.
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二、吸光光度法
• 借助分光光度计 测定一系列标准 溶液的A，绘制AC曲线，测得未知 液的Ax，从标准 曲线上查得未知 液的浓度Cx。
c λ
4
二. 物质的颜色和对光的选择性吸收
单色光、复合光、光的互补
单色光 单一波长的光
复合光 由不同波长的光组合而成的光 光的互补
若两种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，这种绿
橙
蓝
蓝 紫
紫 红
红
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物质对光的选择吸收: 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 对光的选择性吸收。
•测定时应选择适当的浓度范围，使吸光度 读数在标准曲线的线性范围内。
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b 溶液本身化学和物理因素引起的偏离 ➢ 介质不匀引起的偏离
朗伯—比耳定律除了要求入射光为单色光外， 还假设吸收粒子是独立的，彼此之间无相互作 用。如果被测试样是胶体、乳浊液、悬浮液时， 入射光透过时，除吸收外，还有一部分因散射 而损失，故透过率T较小，一般认为，比耳定 律仅适用于稀溶液，c<0.01mol.L-1。
例：A 物质 E1 E0 2.5ev 1 ev = 1.610-19 J
A
hc E
6.62 1034 31010 2.5(ev) 1.6 1019
4.774 105 (cm) 477.4nm
B 物质 E1 E0 2.0ev
同理，得：
B
hc E
620.6nm
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光的选择性吸收—物质显色的本质
完全吸收
光谱示意
表观现象示意
完全透过
吸收黄色光
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• 一束白光通过某溶液，若全部透过（无吸 收），溶液无色。若吸收了某一波段的光， 则显示透过光的颜色（吸收光的互补色）。
• CuSO4吸收黄光呈蓝色；KMnO4吸收绿光 呈紫红色。
物质所显示出来的颜色是由于该物质选择性地 吸收了该颜色的互补色。
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✓ 三、吸收曲线 测量某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(A)为纵坐标，绘制 吸光度随波长的变化可得一曲线，此曲线即为 吸收曲线。
A
图为不同浓度的 KMnO4吸收曲线
2024年7月19日8时2分
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由图可得出以下结论
1. 溶液对不同波长的色光或多或少存在一定的 吸收；
2. 溶液对某一波长的色光具有最大吸收， 该波长称为最大吸收波长（ maximum absorption wavelength max）; 绘制吸收曲线的目的：寻找该物质的max。
A= k' c
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合并上述两个定律为朗伯-比尔定律： 一束平行的单色光 垂直照射某一均匀溶液时， 溶液的吸光度A与溶液的浓度和液层的厚度成 正比。
A -lgT Kbc K为吸光系数
b ：吸光液层的厚度，光程， cm c：吸光物质的浓度， g / L, mol / L
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K：比例常数 取值与浓度的单位有关