10第十章吸光光度法_50586
合集下载
第10章 吸光光度法
价电子
分子振动 分子转动
钨灯
碳化硅热棒 电磁波发生器
比色及可见光度法
红外光度法 微波光谱法 核磁共振光谱法
2. 分子吸收光谱产生原理
吸收光谱是由物质对不同波长的光具有选择性吸收 作用而产生的。 由物质的价电子能级跃迁 （能量差在1~20eV）而 产生的吸收光谱，是紫外及可见分光光度法——本章 研究内容。 由物质的分子振动能级（能量差约0.05~l eV）和 转动能级（能量差小于0.05 eV）的跃迁而产生的吸收 光谱，为红外吸收光谱法——用于分子结构的研究。 说明：物质只有对特定波长(能量)的光才能有吸收。
△T为透光率读数的绝对误差，一般为± 0.01。
Er-T 关系图： Er ≤±4%时:
T: 15%~65 %
A: 0.2~0.8
T = 36.8 %，A = 0.434 时误差最小。
10.5 示差吸光光度法
1. 示差吸光光度法的原理 (高浓度) 常规法: 以试剂空白为参比
A bCx
示差法: 以浓度为 Cs 的标准溶液为参比 (Cs＜Cx)
3. 有色溶液对光的选择性吸收
① 单色光、复合光、互补光 单色光:具有同一波长的光
复合光:包含不同波长的光 互补光: 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， 这两种单色光为互补 光。 绿
蓝绿
黄
绿蓝
橙
蓝 紫
红
② 有色溶液对光的吸收
吸收黄色光
复合光
完全透过
溶液的颜色与其吸收掉光的颜色为互补色。 有色溶液呈现不同颜色的原因: 物质的电子结构不同，价电子跃迁所需能量不同， 所吸收光的波长不同，因此溶液对光的选择性吸收， 使其呈现不同颜色。
a. 选择性好
第10章吸光光度法
第10章 吸光光度法
• • • • • • • • • • 本章主要内容： 第一节 概述 一、吸光光度法的特点 二、光吸收的基本定律 三、比色法和吸光光度法及其仪器 第二节 光度分析法的设计 一、显色反应 二、显色条件的选择 三、测量波长和吸光度范围的选择 四、参比溶液的选择
续前
• 第三节 光度分析法的误差
350 Cr2O72-
525 545 MnO4-
0.4
0.2 300 350 400 500 600 700
/nm
苯 (254nm) A
甲苯 (262nm)
230
250
270
苯和甲苯在环己烷中的吸收光谱
10.2 光吸收基本定律
1. 光吸收定律－朗伯-比尔(Lambert-Beer)定律 吸光光度法的理论依据，研究光吸收的最基本定律
800
λ1
白光
600
500
λ2
入射狭缝 准直透镜 棱镜 聚焦透镜 出射狭缝
400
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 )。 原理： 利用光通过光栅时
平面透 射光栅 透 镜
光屏
M1
发生衍射和干涉现象而 分光.
M2
光栅衍射示意图
出 射 狭 缝
检测器
-kbc -A T = 10 = 10
吸光度A、透射比T与浓度c的关系
A
T = 10
-kbc
T
A=kbc
c
K 吸光系数 Absorptivity
当c的单位用g· L-1表示时，用a表示，
A＝abc
a的单位: L· g-1· cm-1
当c的单位用mol· L-1表示时，用表示.
• • • • • • • • • • 本章主要内容： 第一节 概述 一、吸光光度法的特点 二、光吸收的基本定律 三、比色法和吸光光度法及其仪器 第二节 光度分析法的设计 一、显色反应 二、显色条件的选择 三、测量波长和吸光度范围的选择 四、参比溶液的选择
续前
• 第三节 光度分析法的误差
350 Cr2O72-
525 545 MnO4-
0.4
0.2 300 350 400 500 600 700
/nm
苯 (254nm) A
甲苯 (262nm)
230
250
270
苯和甲苯在环己烷中的吸收光谱
10.2 光吸收基本定律
1. 光吸收定律－朗伯-比尔(Lambert-Beer)定律 吸光光度法的理论依据，研究光吸收的最基本定律
800
λ1
白光
600
500
λ2
入射狭缝 准直透镜 棱镜 聚焦透镜 出射狭缝
400
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 )。 原理： 利用光通过光栅时
平面透 射光栅 透 镜
光屏
M1
发生衍射和干涉现象而 分光.
M2
光栅衍射示意图
出 射 狭 缝
检测器
-kbc -A T = 10 = 10
吸光度A、透射比T与浓度c的关系
A
T = 10
-kbc
T
A=kbc
c
K 吸光系数 Absorptivity
当c的单位用g· L-1表示时，用a表示，
A＝abc
a的单位: L· g-1· cm-1
当c的单位用mol· L-1表示时，用表示.
分析化学 第10章 吸光光度法
E分子=E电子+E振动+E转动
.12.
分子内部三种不同运动涉及三种跃迁能级 三种能级跃迁所需能量大小的顺序为 △E电子＞△E振动＞ △E转动
所以需要不同能量（波长）的电磁辐射使它们跃迁， 即在不同的光学区出现吸收谱带： △E电子（1～20eV）对应的是紫外及可见光谱； △E振动（0.05～1eV）对应的红外光谱 △E转动（0.005～0.05eV）
吸收黄色光
.9.
当用频率为 v 电磁辐射照射分子，若电磁辐射的 能量 hv 恰好等于该分子的较高能级与较低能级能量 差△E时，在微观上出现分子由较低能级跃迁到较高 能级；在宏观上则体现在透射光的强度变弱。 物质对光的吸收
h S3 S2 E3 E2
S1
S0
E1
E0
h E 2 E 0
物质对光的吸收满足Plank 条件
吸 光 定 律 A 吸 收 光 谱 C A 或
三 维 谱 图
A max C
17
定性分析与定量分析的基础
定性分析基础 物质对光的选择吸收
max ( A) max ( B)
A
B
A
定量分析基础 在一定的实验条 件下，物质对光 的吸收与物质的 浓度成正比。
A
增 大
C
18
10.1.3 光吸收的基本定律
波长范围( ,nm) 400-450 450-480 480-490 490-500 500-560 560-580 580-600 600-650 650-750
8
10.1.2 吸收光谱产生的原理 1) 物质对光的选择性吸收
物质的颜色与光的关系 光谱示意 完全吸收 复合光 表观现象示意
完全透过
第十章吸光光度法--精品-资料.ppt
上式表示当一束平行单色光通过均匀的溶液时，溶液对光 的吸收程度与溶液的组成量度和液层厚度的乘积成正比.这 一定律称为朗伯-比耳定律，也称为光吸收定律.
四、透光率，吸光度，吸光系数，
摩尔吸光系数
当液层厚度b的单位为cm， 组成量度c的单位为g/L时， 则常数K用a表示，它的 单位为L·g-1·cm-1，a称为 吸光系数.
I r，则他们之间的关系为:
Io = Ia + It + Ir
一、朗伯定律
溶液对光的吸收程度与液层厚度的成正比。
lgIO I
2.k310b3k2b
二、比耳定律
•溶液对光的吸收程度与浓度成正比。
lgIo I
2.k330c3k4c
三、朗伯-比耳定律
lg Io Kbc I
K为比例常数，它与入射光的波长，有色物质的性质和溶液 的温度等因数有关.
721型可见分光光度计
特点： 棱镜单色器。 T.A直读。 使用消光片，可供高含量
比色测定。 技术指标： 波长范围：360~800nm 波长精度：
±3nm(360~600nm) 表面刻度：（T）0~100％
（A）0~2
722型可见分光光度计
特点：
能在可见光谱区域内 对物质作定性定量分 析。
(2)、准确度较高
分光光度法的相对误差为 2~5 %.
(3)、操作简便，测定速度快 (4)、应用广泛
第二节、吸光光度法的基本原理
一、互补色光
白光：复合光
复合光
单色器
单色光
单色光1 ＋ 单色光2
白光
互补色光
白光
二、物质的颜色和对光的选择吸收
(1)、光吸收程度最大处的波长， 称为最大吸收波长，常用λmax表 示.
四、透光率，吸光度，吸光系数，
摩尔吸光系数
当液层厚度b的单位为cm， 组成量度c的单位为g/L时， 则常数K用a表示，它的 单位为L·g-1·cm-1，a称为 吸光系数.
I r，则他们之间的关系为:
Io = Ia + It + Ir
一、朗伯定律
溶液对光的吸收程度与液层厚度的成正比。
lgIO I
2.k310b3k2b
二、比耳定律
•溶液对光的吸收程度与浓度成正比。
lgIo I
2.k330c3k4c
三、朗伯-比耳定律
lg Io Kbc I
K为比例常数，它与入射光的波长，有色物质的性质和溶液 的温度等因数有关.
721型可见分光光度计
特点： 棱镜单色器。 T.A直读。 使用消光片，可供高含量
比色测定。 技术指标： 波长范围：360~800nm 波长精度：
±3nm(360~600nm) 表面刻度：（T）0~100％
（A）0~2
722型可见分光光度计
特点：
能在可见光谱区域内 对物质作定性定量分 析。
(2)、准确度较高
分光光度法的相对误差为 2~5 %.
(3)、操作简便，测定速度快 (4)、应用广泛
第二节、吸光光度法的基本原理
一、互补色光
白光：复合光
复合光
单色器
单色光
单色光1 ＋ 单色光2
白光
互补色光
白光
二、物质的颜色和对光的选择吸收
(1)、光吸收程度最大处的波长， 称为最大吸收波长，常用λmax表 示.
第十章吸光光度法-46页精选文档
紫外-可见分光光度计组件
光源 单色器
样品池 检测器 信号输出
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 玻璃， 350 ~ 2500 nm, 石英，185 ~ 4500 nm 光栅 平面透射光栅， 反射光栅 玻璃，光学玻璃，石英
-dI/I=kCdb db b
积分
It dI I0 I
k
b
cdb
0
得
ln
It I0
kcb
或
lgIt kcbKcb得 I0 2.303
lgTKcbA
吸光度 与透射率 吸光率和transmittance
lgTKcbA
T10 A10 Kbc
T ： 吸光度
100
A
50
T = 0.0 % =∞ T = 100.0 % = 0.0
E
h
hc
E：光子的能量（J, 焦耳） ν ：光子的频率（Hz, 赫兹） λ：光子的波长（nm）
c：光速（2.9979X1010cm.s-1） h：plank常数（6.6256X10-34 J.s ）
单色光、复合光、光的互补
单色光
单一波长的光
复合光 光的互补
由不同波长的光组合而成的光
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，这种现象称为光的互补。
蓝绿
绿 黄绿 黄
绿蓝
橙
下一页
蓝
红
紫 紫红
二、 物质对光的选择性吸收
物质的颜色与光的关系 光谱示意 复合光 表观现象示意
完全吸收
第10章吸光光度法--精品PPT课件
H4L+
H3L H2LHL2-
1.2 4.8-5.2 8.4-9.0 11.4-12.0
462-465 462,490 512 532-538
Sn4+ 1.0 530 Ga3+ 5.0 550
pH对苯芴酮及其络合物的颜色影响
影响待测离子的存在状态，防止沉淀
影响络合物组成
b 显色剂的用量 稍过量，处于平台区
对比度(Δl):络合物最大吸
收波长(lMRmax)与试剂最大 吸收波(lRmax)之差
Δl lmax
原子光谱为线光谱 分子光谱为带光谱
电子跃迁能级 分子振动能级 分子转动能级
4 朗伯-比尔定律
光吸收定律－朗伯-比尔(Lambert-Beer)定律 吸光光度法的理论依据，研究光吸收的最基本定律
I0 = Ir + It + Ia
lgK+nlg[L]=lgA/(Amax-A)
3 分析应用 痕量金属分析 临床分析 食品分析
c0愈接近cx, 准确度提高愈显著
例：硫脲还原－硫氰酸盐比色法测定钢铁中的钼。酸 溶，硫酸－高氯酸介质中，硫脲还原铁（III）为铁 (II),除干扰，还原钼（VI）为五价，2.00mg/100ml的 钼标准溶液为参比溶液，用2.00-2.30mg/100ml的钼标
准溶液，绘制工作曲线和测定样品溶液的吸光 度,480nm测定A。
10.4 显色反应及影响因素
1 显色反应
没有颜色的化合物，需要通过适当的反应定量 生成有色化合物再测定－－ 显色反应
要求： a. 选择性好 b. 灵敏度高 (ε>104) c. 产物的化学组成稳定 d. 化学性质稳定 e. 反应和产物有明显的颜色差别 (l>60nm)
第十章吸光光度法
第⼗章吸光光度法分析化学教案第⼗章吸光光度法要求：1.掌握吸光光度法的基本原理，朗伯⽐⽿定律和偏离⽐⽿定律的原因；2.了解⾦属离⼦与显⾊剂发⽣显⾊反应的原理和影响显⾊反应的因素，掌握选择显⾊反应的⼀般原则；3.了解⼏种常⽤的显⾊剂；4.了解光度测量条件的选择，提⾼分析结果的准确度；5.掌握吸光光度法的应⽤。
进程：§10-1 概述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点⽽建⽴起来的分析⽅法，它包括⽐⾊分析法、可见及紫外吸收光度法以及红外光谱法等。
本章着重讨论可见光区的吸光光度法（⼜称分光光度法，简称光度法）。
⼀、分光光度法的特点分光光度法同化学分析法中的滴定分析法、重量分析法相⽐，有以下特点：1. 灵敏度⾼分光光度法测物质的浓度下限（最低浓度）⼀般可达10-5~10-6mol/L，相当于含量低于0.001~0.0001%的微量组分。
如果将被测组分加以富集，灵敏度还可提⾼1~2个数量级。
该⽅法适⽤于微量组分的测定。
举例：略（见课件）2. 准确度较⾼⼀般分光光度法的相对误差为2~5%。
3. 操作简便，测定速度快分光光度法的仪器设备不复杂，操作也简便。
如果采⽤灵敏度⾼，选择性好的显⾊剂，再采⽤掩蔽剂消除⼲扰，可以不经分离直接测定，⽽且速度快。
4. 应⽤⼴泛吸光光度法既可测定绝⼤多数⽆机离⼦，也能测定具有共轭双键的有机化合物。
主要⽤于测定微量组分，也能测定含量⾼的组分（⽤⽰差光度法或光度滴定）。
还可测定络合物的组成、酸（碱）以及络合物的平衡常数。
⼆、物质的颜⾊和光的选择性吸收物质呈现的颜⾊与光有着密切的关系。
光是⼀种电磁波，如果按照波长或频率排列，则可得电磁波谱图（四师P.275表10-1）。
光具有两象性：波动性和粒⼦性。
波动性就是指光按波动形式传播。
例如：光的折射、衍射、偏振和⼲涉现象，就明显地表现其波动性。
λ·ν= c式中：λ—波长（cm）；ν—频率（赫兹）；c—光速（≈3×1010cm/s）光的粒⼦性：如光电效应就明显地表现其粒⼦性。
第10章 吸光光度法
黄 橙
红
橙
绿 青
白光
青蓝
蓝 紫
红 紫红 紫
有 色 光 的 互 补 色
蓝 绿蓝 蓝绿
绿蓝 蓝绿 绿 黄绿 黄 橙 红
480- 490- 500- 560- 580- 610- 650490 500 560 580 610 650 760
10.2 吸光光度法基本原理
1 吸收光谱产生的原因
光:一种电磁波,波粒二象性 光谱名称
灵敏度表示方法
摩尔吸光系数 e
A = Kbc
c: mol/L c: g/L
A = e bc
A = abc a: 吸光系数
e 表示物质的浓度为1mol/L,液层厚度为1cm时溶液 的吸光度。单位： (L•mol-1 •cm-1)
e 反映吸光物质对光的吸收能力，也反映用吸光光 度法测定该物质的灵敏度。
N HO
N
OH
4 多元络合物
混配化合物 Nb-5-Br-PADAP-酒石酸 V-PAR-H2O
离子缔合物 AuCl4--罗丹明B
金属离子-配体-表面活性剂体系 Mo-水杨基荧光酮-CTMAB
有机化合物的生色原理
a 跃迁类型 价电子跃迁：σ→σ*, π→π*; n→σ*, n→π* E (h) 顺序: n→π*<π→π*< n→σ*<σ→σ*
2 显色反应类型
络合反应
O OH As O M O
NN
HO3S
OH H2 O3 As
NN SO3H
氧化还原反应
HOOC COOH
NH
+ VO3- + H+
HOOC COOH
N
NN
3 Fe2+
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
h E2 E0
S0
E0
物质对光的吸收满足Plank 条件
E
E2
E0
h
hc
分子基态的电子组态
1.用原子轨道线性组合法产生出各个分子轨道； 2.把电子加到每个分子轨道中去，在每个分子轨道中最多 加进两个电子（Pauli原理），由此产生分子的电子组态 ； 3.把电子对加到最低能量轨道中去（建造原理），从而产生 最低能量的电子组态（基态电子组态） 例：甲醛的分子轨道
：光子的波长（cm）
v：光速（2.99791010 cm.s-1）
h：Plank常数（6.625610-34 J·s ，焦耳·秒）
E
h
hc
↘，E ↗； ↗，E ↘
单色光、复合光、光的互补
单色光 复合光
光的互补
单一波长的光。
由不同波长的光组合而成的光。
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，这种现象称为光的互补。
非光谱法 （折射法，浊度法，旋光法）
光
（不以光的波长为特征讯号）
学
分 光谱法 析
分子光谱法 UV/Vis,IR,MFS,MPS 原子光谱法 AAS,AES, AFS
法
（以光的吸收、发射等作用而建立的分析方法，通过
检测光谱的波长和强度来进行定性和定量的方法）
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.质谱法、热分析法、放射化学法等
基于物质光化学性质而建立起来的分析方 法称之为光化学分析法。 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。
分子光谱学
紫外可见分光光度法 ➢
可见光
色散
红 橙 黄 绿 青 青蓝 蓝 紫
650-750 600-650 580-600 500-580 490-500 480-490 450-480 400-450
nm
nm
nm
nm
nm
nm
nm
nm
3
光的波粒二象性
光的折射
波动性
光的衍射 光的偏振 光的干涉
粒子性
E
光电效应
E：光子的能量（J，焦耳） ν ：光子的频率（Hz，赫兹）
蓝绿
绿 黄绿 黄
绿蓝
橙
蓝 蓝紫 紫
红
❖ 物质对光的吸收
物质的颜色与光的关系
完全吸收
光谱示意 复合光 表观现象示意
完全透过 吸收黄色光
吸收光谱
光作用于物质时，物质吸收了可见光，而 显示出特征的颜色，这一过程与物质的 性 质及光的性质有关。 分子基态的电子组态
物质对光的吸收
S3
h S2
S1
E3
E2 E1
(UV/Vis)Ultra Violet/Visible Spectrophotometry
➢ 红外吸收光谱法(IR) Infrared Spectroscopy
➢ 分子荧光光谱法(MFS)Molecular Fluorescence Spectroscopy
➢ 分子磷光光谱法(MPS) Molecular Phosphorescence Spectroscopy
(CH2 O) (1SO )2 (1SC )2 (2SO )2 ( CH )2 ( C H )2 ( CO )2 ( CO )2 (nO )2 ( *CO )0
(CH 2 O) K ( CO )2 (nO )2 电子基态
电子跃迁与电子激发态
(CH 2 O) K ( CO )2 (nO )2
光强的 测量
物质对光有选择性吸收
—分光
— 准备知识
光度计
❖光的基本性质
光的电磁波性质
10-2 nm 10 nm 102 n m 104 nm 0.1 cm 10 cm 103 cm 105 cm
x 射射 线线
紫红 外外 光光
微
无
波
线
电
波
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
可见光
近紫外：200-400 nm 人眼所能感觉到的波长范围400-750 nm 近红外：750－2500 nm
➢ 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
分析化学
Analytical Chemistry
Analytical Chemistry
第10章吸光光度法 (Absorptiometry)
化学分析与仪器分析方法比较
化学分析：常量组分(>1%)， Et : 0.1%～0.2%。 依据化学反应, 使用玻璃仪器 。 准确度高。
仪器分析：微量组分(<1%)， Et : 1%～5%。 依据物理或物理化学性质, 需要特殊的仪器。
发展联用技术是趋势!
在光谱分析中，依据物质对光的选择性吸收而 建立起来的分析方法称为吸光光度法，主要有:
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。
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。
灵敏度高。
例: 含Fe约0.05%的样品, 称0.2 g, 则m(Fe)≈0.1 mg
重量法 容量法 光度法
m(Fe2O3)≈0.14 mg， 称不准 V(K2Cr2O7)≈0.02 mL，测不准 结果0.048%～0.052%， 满足要求
仪器分析方法分类
1. 光学分析法：基于电磁辐射与物质的相互作用.
甲醛的电子基态
H
..
* CO
可见吸收光谱：电子跃迁光谱，吸收光波长范围 400750 nm ，主要用于有色物质的定量分析。
本章主要讲授紫外-可见吸光光度法。
10.1 物质对光的选择性吸收和 光吸收的基本原理
❖定义：吸光光度法(Absorptiometry)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， 又称为分光光度法(Spectrophotometry)。
❖ 特点
灵敏度高：测定下限可达10-5～10-6 mol/L，10-4%～ 10-5%；
准确度能够满足微量组分的测定要求：相对误差 2%～5％ （1%～2％）；
操作简便快速； 应用广泛。
I0
It
测量光强
度的减弱
分光光度法
的应用：定
量测定与定
性分析。
光强的减弱与物
质浓度的关系？ —朗伯-比尔定律