紫外可见吸收光谱

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根据朗伯-比耳定律
A= -logT = abc =K c A= -lnT/2.3 = K c
对T微分,得到 dA=-0.43dT/T = K d c
仪器测量误差dT引起浓度的相对误差为:
dcdA0.4d3T0.4d3T c A TA TloTg
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作图得:
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白光与光谱
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可见光的波长范围:
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光的吸收与发射
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三、吸收光谱 1、原子吸收光谱
当原子外层电子有选择地吸收某些波长 的光谱时,通过该原子的光中就缺少了该波 长的光。在光谱上就有若干条黑线,象这样 建立起来的分光光度法叫原子吸收分光光度 法。
故在仪器制造厂里总是尽可能使分光光度 计的波长宽度小一点,目前普通仪器是6 nm, 较好一点为2 nm。
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(三) 化学因素引起的偏离 (1)有色物质的离解、缔合、互变异构所引起 的偏离。
由于大多数的有色物质都是弱酸、弱碱 或者是配合物。当浓度 C 改变时,它们的电 离度也会发生改变,从而当 C 增大时,电离 度变小,使有色质点增大过多,从而使吸光 度A也偏大,结果使之偏离比尔定律。
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在光度计中,透光率的标尺刻度是均匀的.吸光度与透光 率为负对数关系,故它的标尺刻度是不均匀的.同样大小的 ΔT在不同A时所引起的吸光度误差ΔA是不同的。这种情况 可以清楚地从下图吸光度和透光率的关系标尺看出,A值越 大,ΔT引起的ΔA也越大。
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通过以下推导可以知道,吸光度在0.2~0.8(透 光率在15~65%)范围内的相对测量误差较小。
多数据可参考。
ε值还与温度、光的波长有关,与吸光
物质的本性有关。
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吸收度的加和性 A总λ=A1λ+ A2λ + A3λ +----+ Anλ
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透光率 T 在光度分析中,有时还用透光率来表示光的
吸收程度: T = I/I0 。透光率用百分比形式表 示。它与吸光度A的关系为:
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2、分子吸收光谱
①电子光谱 在多原子分子中,分子轨道中有许多电子能
级,平时各电子都尽先进入低能级,处于基态。 当有光波照射这些分子时,轨道中的电子会吸收 光波中的某些波长的光,使这束光中缺少某些波 长的光。电子本身将从低能级跃迁到高能级上。
象这样的情况下,被吸收的光往往波长较短, 在紫外和可见光范围。本章主要讨论这一部分内 容。
Alog1logT T
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例: 已知Fe2+浓度为500微克/升的溶液,用邻
二 氮 菲 光 度 法 测 定 铁 。 比 色 皿 长 2cm , 在 波 长
508nm处测得吸光度为A=0.19 ,计算摩尔吸光系
数ε。
解: 根据: A =εbc
cF2e
500 1 06 8.91 06mol/L 5.585
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(二) 影响显色反应的因素
1、显色剂的用量 一般,显色反应可用下式表示: M +R = MR 通常有如下几种情况:( 见下图)
2、溶液的酸度 (1)影响有色络合物的离解
M + HR = MR + H+ 酸度增大,离解也增大。
(2)影响被测离子的存在形态 Al(H2O)63+ = [Al(H2O)3(OH)3]↓ + 3H+
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显色剂的用量
显色剂的用量对显色反应是否完全和测定结果的 准确度有很大影响。
MRMRR:显色剂
显色剂的用量要通过实验确定,也就是作A-R曲线来确定。
A
A
A
吸 光 度
吸 光 度
吸 光 度
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ab
显色剂浓度 R
ab
显色剂浓度 R
显色剂浓度 R
(3)影响络合物的组成 如:磺基水杨酸与Fe3+的显色反应在不同酸度时
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四、分子吸收与显色的关系 1. 补色
有色溶液的颜色是由于入射光被选择性吸收 一部分光使透过光的组成发生改变而引起的。 有色溶液的颜色是被吸收光的补色,各种光的 颜色关系如下:
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物质颜色和吸收光颜色的关系
物质的颜色
黄绿 黄 橙 红
紫红 紫 蓝
绿蓝 蓝绿 2020/4/10
颜色 紫 蓝
绿蓝 蓝绿
绿 黄绿
黄 橙 红
吸收光 波长范围/nm 400~450 450~480 480~490 490~500 500~560 560~580 580~600 600~650 650~750
思考题
• CuSO4溶液显蓝色,它吸收( 围内的光
)nm范
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2、吸光物质与吸光度 一般来说,吸光物质浓度越大,在一些特
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(2) 介质不均匀性引起的偏离 朗伯-比尔定律在均匀、非散射时可成立,
当介质不均匀,或有胶体、乳浊、悬浮体存 在时,入射光除了被吸收外,还有反射、折 射损失,故所测A值比实际吸收要大许多, 导致偏离比尔定律。
引起工作曲线弯曲的原因还有一些,如: 溶质的性质变化、操作不当等等。
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(一)比尔定律的局限性
比尔定律为:A=KC即A∝C
这是在溶液很稀的情况下,即各溶质质点互不 干扰时才成立。
当溶液较浓时,溶液中的有色配合物会互相吸 引、排斥,光线在质点之间发生反射,使出射光线 发生改变,从而使比尔定律失效。
一般来说,C 越大,偏离也越大。 所以比尔定律只在浓度小于0.01mol/L稀溶液中成立, 适用。
紫外-可见吸收光谱 Ultraviolet visible Spectroscopy
(UV –VIS)
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紫外-可见吸收光谱 UV-VIS
§1 定义 §2 可见吸收光谱简介 §3 基本原理 §4 化合物电子光谱 §5 仪器 §6 应用
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§1 定义
物质吸收了外 来辐射的能量,分 子中的电子从低能 级跃迁到较高能级 。同时产生分子的 振动与转动。
定频率上的光被吸收也越多,颜色看上去也越 深。可见光的吸光光度法就是根据这一定律建 立起来的。
一般来说,不同物质在不同的波长上有最 大吸收。根据这一性质,使用连续变化的单色 光(只含一种频率的光)进行扫描,就可鉴别 不同的化合物。光谱定性就是以此为根据的。
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§ ຫໍສະໝຸດ Baidu 光度分析法的基本原理
摩尔吸光系数ε —浓度 c 单位为 mol/L。
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• 朗伯-比耳定律 在一定的条件下待测溶液的吸光度与 溶液浓度呈线性关系
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此为光度法中最基本的吸收定律,光度法 的理论基础。
当规定c单位为 mol/L, b为cm时,K用ε 代表(称摩尔吸光系数),此ε值手册上有许
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(二) 非单色光所引起的偏离
在朗伯-比尔定律中A=εbc ,ε是一个与波 长有关的常数,对于同一个有色吸光物质来说, 不同波长的光其吸收大小不同的,即ε是不同 的。
如果在分光光度计中使用的光不是单一波 长的光,而是由许多波长的光组成的,那么就 会引起A的数值发生变化,而且波长相差越大、 波长范围越宽误差越大。
§ 2 基本原理
§ 2.1 光吸收定律: 朗伯-比耳定律(Lamber-Beer’s Law)
吸光度 A = lg ( 1 / T ) = lg ( I0 / I ) = a b c
A 为吸光度,I0 为入射光,I 为出射光,b 为溶液厚度,
a 为比例常数,吸光系数。 质量吸光系数 K — 浓度 c 单位为 g/L ;
• 利用分子吸收200~750nm(紫外-可见光谱区) 的辐射来进行分析测试的方法称为分子紫外-可 见吸收光谱分析。
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§ 2 吸光光度法简介
在分析化学中,利用有色溶液颜色的深 度测定有色溶液的浓度的方法,叫吸光光度 法。它包括比色法、可见及紫外分光光度法。
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§ 2.1 一、光的两象性
可以有1﹕1(pH 1.8~2.5 紫红色),1﹕2(pH 4~ 8 红色), 1﹕3(pH 8~11.5 黄色,最稳定)三种 不同颜色的络合物生成。
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3、温度的影响:一般在室温.有些需加热. 4、显色时间的影响
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5、溶剂的影响:可提高显色反应的灵敏度. 6、共存离子的影响:
光与吸收光谱
光是电磁波的一种,因其波长很短,故又有
粒子性。爱因斯坦用公式表示为:
E= hν= hc/λ
式中 E 为光子能量, h 为普朗克常数, h = 6.626×10-34J·S
c 为光传播速度,c = 3 ×1010 cm/s
λ 为波长,ν为频率 。
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二、光谱的划分 光是电磁波,这些不同颜色的光的频率,波长
是不同的。白光是由许多种颜色的光复合而成。一 种单一频率的光,叫单色光。日光(太阳光)是由 一个连续的光谱系列所组成。它可以被三棱镜分解 成一个连续变化的光谱系列。
电磁波谱可以包括如下种类: 无线电波>微波>远红外>近红外>可见光>近紫外
>远紫外>x射线>γ射线
光的波长与频率之间有一定的关系: ν=c/λ
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② 红外吸收光谱 在分子内部有时吸收的能量不足以引起电
子跃迁,而仅仅是分子振动或转动能级的变化。 此时,分子只吸收波长较长、频率较低的红外 光波。由此建立的分光光度法叫红外吸收光谱 法。
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吸收光谱的应用
■ 原子吸收法主要用于各种元素的检测。 ■ 可见分光光度法主要用于各种无机离子及其络合 物的检测、各种染料分析等。 ■ 紫外吸收光谱法大量在生物化学物质、蛋白质、 各种药物分析中使用。 ■ 红外光谱法广泛应用于有机官能团的鉴定,为有 机结构的研究提供重要信息。
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§ 2.4 光度测量误差和测量条件的选择
一、 仪器测量误差
• 在吸光光度分析中,除了各种化学条件所引起的 误差外,仪器测量不准确也是误差的主要来源。
• 任何光度计都有一定的测量误差,这种误差可能 来源于光电池不灵敏、光电流测量不准和光源不 稳等。如果测量误差以光电流表示为Δi,相当于 光强的误差ΔI,由此引起透光率的误差为ΔT 。对 于同一光度仪器,ΔT基本上为一常数,一般为 0.01~0.02 。
图 双原子分子的三种能级跃迁示意图(实际上电子能级间 隔要比图示大很多,而转动能级间隔要比图示小很多。)
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• 分子能量的变化是电子运动能量变化、分子 振动能量变化与分子转动能量变化的总和。 ΔE =Ee +Ev + Er
• 波长200~400nm范围的光称为紫外光。人眼能 感觉到的光的波长大约在400~750nm之间,称 为可见光。
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§ 2.3 影响显色反应的若干因素
(一) 吸光光度法对显色反应的要求 对于可见光吸光光度法的显色反应来说,一般
应该满足下列要求。 1、选择性好,干扰少,或者干扰容易除去。 2、灵敏度高 3、有色络合物组成恒定,符合确定的化学式 4、有色络合物组成稳定,不易受光、热、空气、 时间等因素的影响。 5、有色络合物与显色剂,被测液之间的色差要大。 一般Δλ≧60nm 为好。 所谓 即: Δλ=∣λMR-λR ∣
可 见 当 T = 0.368 或 者 T = 36.8% 时 , 即 : A =
0.434 时,仪器的测量误差最小。从上图可知,在
T=15-65% 、或者是:A=0.2-0.8范围内时,
浓度测量的相对误差较小。
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二、测量条件的选择
为了使测定结果有较高的灵敏度和准确度,必 须注意选择最适合的测量条件 (一)入射光波长的选择
b A c8.9 0 1 .1 6 0 921.1 14(0L/cm m o)
答:该络合物的摩尔吸光系数为1.1×104 L/mol·cm。
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2.2 比尔定律的局限性和产生偏离的因素 在光度法中有一条标准曲线,应该是直线,
但是在实际绘制中却常常出现弯曲情况。如果标 准曲线弯曲,测定数据必带来很大的误差,故应 努力找出原因设法解决之。一般来说引起标准曲 线弯曲的主要原因有如下几种。
一、光度分析法的特点 1、适用范围:常用于测定试样中1%~10-3 %的微量 组分,甚至可测定低至10-4 %~10-5 %的痕量组份。目 前,随着仪器和方法的改进,有的已达10-9 %。一般 情况下,相对误差为2~5 %,这在微量分析中已是十 分精确的了。 2、特点:灵敏、快速、准确、简便。
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