吸光光度法 (3)

1、關于吸光光度法 (3)1現(xiàn)在學習的是第一頁，共90頁2化學分析化學分析：常量組分：常量組分(1%), Er 0.1%0.2% 依據(jù)化學反應依據(jù)化學反應, 使用玻璃儀器使用玻璃儀器 化學分析與儀器分析方法比較化學分析與儀器分析方法比較儀器分析儀器分析：微量組分：微量組分(v vr r 現(xiàn)在學習的是第八頁，共90頁9能級躍遷能級躍遷紫外紫外- -可見光譜屬于電子躍遷可見光譜屬于電子躍遷光譜。光譜。電子能級電子能級間躍遷的同時總伴隨間躍遷的同時總伴隨有振動和轉動能級間的躍遷有振動和轉動能級間的躍遷。即電子光譜中總包含有振。即電子光譜中總包含有振動能級和轉動能級間躍遷產(chǎn)動能級和轉動能級間躍遷產(chǎn)生的若干

2、譜線而呈現(xiàn)生的若干譜線而呈現(xiàn)寬譜帶寬譜帶?，F(xiàn)在學習的是第九頁，共90頁10吸收光譜吸收光譜 Absorption Spectrum純純 電子能態(tài)電子能態(tài) 間躍遷間躍遷S2S1S0S3h E2E0E1E3S2S1S0h A h h h 分子內(nèi)電子躍遷分子內(nèi)電子躍遷帶狀光譜帶狀光譜 A現(xiàn)在學習的是第十頁，共90頁111（1 1）轉動能級間的能量差）轉動能級間的能量差EEr r：0.0050.0050.050eV0.050eV，躍遷產(chǎn)生吸，躍遷產(chǎn)生吸收光譜位于遠紅外區(qū)。遠紅外光譜或分子轉動光譜；收光譜位于遠紅外區(qū)。遠紅外光譜或分子轉動光譜；1（2 2）振動能級的能量差）振動能級的能量差E Ev v約

3、為：約為：0.050.05eVeV，躍遷產(chǎn)生的，躍遷產(chǎn)生的吸收光譜位于紅外區(qū)，紅外光譜或分子振動光譜；吸收光譜位于紅外區(qū)，紅外光譜或分子振動光譜；1（3 3）電子能級的能量差）電子能級的能量差EEe e較大較大1 120eV20eV。電子躍遷產(chǎn)生的吸收。電子躍遷產(chǎn)生的吸收光譜在紫外光譜在紫外可見光區(qū)，紫外可見光區(qū)，紫外可見光譜或分子的電子光譜可見光譜或分子的電子光譜討論：討論：現(xiàn)在學習的是第十一頁，共90頁121 （4 4）吸收光譜的波長分布是由產(chǎn)生譜帶的躍遷能級）吸收光譜的波長分布是由產(chǎn)生譜帶的躍遷能級間的能量差所決定，反映了分子內(nèi)部能級分布狀況，間的能量差所決定，反映了分子內(nèi)部能級分布狀況

4、，是物質定性的依據(jù)。是物質定性的依據(jù)。1 （5 5）吸收譜帶強度與分子偶極矩變化、躍遷幾率有關，）吸收譜帶強度與分子偶極矩變化、躍遷幾率有關，也提供分子結構的信息。通常將在最大吸收波長處測得的摩也提供分子結構的信息。通常將在最大吸收波長處測得的摩爾吸光系數(shù)爾吸光系數(shù)maxmax也作為定性的依據(jù)。也作為定性的依據(jù)。不同物質的不同物質的maxmax有時可有時可能相同，但能相同，但maxmax不一定相同；不一定相同；1 （6 6）吸收譜帶強度與該物質分子吸收的光子數(shù)成正比）吸收譜帶強度與該物質分子吸收的光子數(shù)成正比，定量分析的依據(jù)。，定量分析的依據(jù)。現(xiàn)在學習的是第十二頁，共90頁13 物質對光的選擇

5、性吸收及吸收曲線物質對光的選擇性吸收及吸收曲線M + h M *M + 熱熱M + 熒光或磷光熒光或磷光基態(tài)基態(tài) 激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)E1 （E） E2 E = E2 - E1 = h 量子化量子化 ；選擇性吸收；選擇性吸收; ; 分子結構的復雜性使其對不同波長光的分子結構的復雜性使其對不同波長光的吸收程度不同；吸收程度不同； 用不同波長的單色光照射，測吸光用不同波長的單色光照射，測吸光度度 吸收曲線與最大吸收波長吸收曲線與最大吸收波長 maxmax； 光的互補光的互補：藍：藍 黃黃現(xiàn)在學習的是第十三頁，共90頁14 若兩種不同顏色的單色光按一定的強度比例若兩種不同顏色的單色光按一定的強度比例混合得到

6、白光，那么就稱這兩種單色光為互補色混合得到白光，那么就稱這兩種單色光為互補色光，這種現(xiàn)象稱為光的互補。光，這種現(xiàn)象稱為光的互補。藍藍黃黃紫紅紫紅綠綠紫紫黃綠黃綠綠藍綠藍橙橙紅紅藍綠藍綠現(xiàn)在學習的是第十四頁，共90頁15 /nm顏色顏色互補光互補光400-450紫黃綠450-480藍藍黃黃480-490綠藍綠藍橙橙490-500藍綠藍綠紅紅500-560綠綠紅紫紅紫560-580黃綠黃綠紫紫580-610黃黃藍藍610-650橙橙綠藍綠藍650-760紅紅藍綠藍綠不同顏色的可見光波長及其互補光不同顏色的可見光波長及其互補光現(xiàn)在學習的是第十五頁，共90頁16吸收曲線的討論：吸收曲線的討論： （1）

7、同一種物質對不同波長光的吸光度不同）同一種物質對不同波長光的吸光度不同。吸光度最大處對應的波長稱為。吸光度最大處對應的波長稱為最大吸收波長最大吸收波長max （2）不同濃度的同一種物質，其吸收曲線形狀）不同濃度的同一種物質，其吸收曲線形狀相似相似max不變。而對于不同物質，它們的吸收曲線不變。而對于不同物質，它們的吸收曲線形狀和形狀和max則不同。則不同。 （3）吸收曲線可以提供物質的結構信息，并作為物質定性分析的依據(jù)之一。）吸收曲線可以提供物質的結構信息，并作為物質定性分析的依據(jù)之一。 （4）不同濃度的同一種物質，在某一定波長下吸光度不同濃度的同一種物質，在某一定波長下吸光度 A 有差異，在

8、有差異，在max處吸光處吸光度度A 的差異最大。此特性可作為物質定量分析的依據(jù)。的差異最大。此特性可作為物質定量分析的依據(jù)。 （5）在在max處吸光度隨濃度變化的幅度最大，所以測定最靈敏。吸收曲線是處吸光度隨濃度變化的幅度最大，所以測定最靈敏。吸收曲線是定量分析中選擇入射光波長的重要依據(jù)。定量分析中選擇入射光波長的重要依據(jù)。定性、定量基礎定性、定量基礎現(xiàn)在學習的是第十六頁，共90頁17定性分析與定量分析的基礎定性分析與定量分析的基礎定性分析基礎定性分析基礎定量分析基礎定量分析基礎物質對光的選擇吸物質對光的選擇吸收收ABA )(maxA)(maxB在一定的實驗條件在一定的實驗條件下，物質對光的吸

9、下，物質對光的吸收與物質的濃度成收與物質的濃度成正比。正比。A C增增大大現(xiàn)在學習的是第十七頁，共90頁1810.1.2 10.1.2 光吸收的基本定律光吸收的基本定律 1.1.朗伯朗伯比耳定律比耳定律 布格布格(Bouguer)(Bouguer)和朗伯和朗伯(Lambert)(Lambert)先后于先后于17291729年和年和17601760年闡明了光的吸收程度和吸收層厚度的關系。年闡明了光的吸收程度和吸收層厚度的關系。A Ab b 18521852年比耳年比耳(Beer)(Beer)又提出了光的吸收程度和吸收物濃度之又提出了光的吸收程度和吸收物濃度之間也具有類似的關系。間也具有類似的關系

10、。A A c c 二者的結合稱為朗伯二者的結合稱為朗伯比耳定律，其數(shù)學表達式為：比耳定律，其數(shù)學表達式為： 現(xiàn)在學習的是第十八頁，共90頁19朗伯朗伯比耳定律數(shù)學表達式比耳定律數(shù)學表達式 A Alglg（I I0 0/ /I It t)= )= b cb c 式中式中A A：吸光度；描述溶液對光的吸收程度；：吸光度；描述溶液對光的吸收程度； b b：液層厚度：液層厚度( (光程長度光程長度) )，通常以，通常以cmcm為單位；為單位； c c：溶液的摩爾濃度，單位：溶液的摩爾濃度，單位molLmolL； ：摩爾吸光系數(shù)，單位：摩爾吸光系數(shù)，單位LmolLmolcmcm； 或或: : A Alg

11、lg（I I0 0/ /I It t)= )= a b ca b c c c：溶液的濃度，單位：溶液的濃度，單位gLgL a a：吸光系數(shù)，單位：吸光系數(shù)，單位LgLgcmcm a a與與的關系為：的關系為： a a = =/ /M M （M M為摩爾質量）為摩爾質量） 現(xiàn)在學習的是第十九頁，共90頁20吸光度與光程的關系吸光度與光程的關系 A = bc 光源光源檢測器檢測器0.00吸光度吸光度檢測器檢測器b樣品樣品光源光源0.22吸光度吸光度光源光源檢測器檢測器0.44吸光度吸光度b樣品樣品b樣品樣品現(xiàn)在學習的是第二十頁，共90頁21吸光度與濃度的關系吸光度與濃度的關系 A = bc 吸光度

12、吸光度0.00光源光源檢測器檢測器 吸光度吸光度0.22光源光源檢測器檢測器b 吸光度吸光度0.42光源光源檢測器檢測器b現(xiàn)在學習的是第二十一頁，共90頁22透光度透光度( (透光率透光率)T)T透透光光度度T : 描述入射光透過溶液的程度描述入射光透過溶液的程度: T = I t / I0吸光度吸光度A與透光度與透光度T的關系的關系: A lg T 朗伯朗伯比耳定律是吸光光度法的理論基礎和定量測定的比耳定律是吸光光度法的理論基礎和定量測定的依據(jù)。應用于各種光度法的吸收測量；依據(jù)。應用于各種光度法的吸收測量； 摩爾吸光系數(shù)摩爾吸光系數(shù)在數(shù)值上等于濃度為在數(shù)值上等于濃度為1 mol/L、液層厚度

13、為、液層厚度為1cm時該溶液在某一波長下的吸光度；時該溶液在某一波長下的吸光度； 吸光系數(shù)吸光系數(shù)a(Lg-1cm-1）相當于濃度為）相當于濃度為1 g/L、液層厚度為、液層厚度為1cm時該溶液在某一波長下的吸光度。時該溶液在某一波長下的吸光度。現(xiàn)在學習的是第二十二頁，共90頁232.2.摩爾吸光系數(shù)摩爾吸光系數(shù)的討論的討論 （1 1）吸收物質在一定波長和溶劑條件下的吸收物質在一定波長和溶劑條件下的特征常數(shù)特征常數(shù)； （2 2）不隨濃度不隨濃度c c和光程長度和光程長度b b的改變而改變的改變而改變。在溫度和波長等條件在溫度和波長等條件一定時，一定時，僅與吸收物質本身的性質有關，與待測物濃度無

14、關；僅與吸收物質本身的性質有關，與待測物濃度無關； （3 3）可作為）可作為定性鑒定的參數(shù)定性鑒定的參數(shù)； （4）同一吸收物質在不同波長下的同一吸收物質在不同波長下的值是不同的。在最大吸收值是不同的。在最大吸收波長波長max處的摩爾吸光系數(shù)，常以處的摩爾吸光系數(shù)，常以max表示。表示。max表明了該表明了該吸收吸收物質最大限度的吸光能力物質最大限度的吸光能力，也反映了光度法測定該物質可能也反映了光度法測定該物質可能達到的最大靈敏度。達到的最大靈敏度。 現(xiàn)在學習的是第二十三頁，共90頁24 （5 5）max越大表明該物質的吸光能力越強，用光度法測定越大表明該物質的吸光能力越強，用光度法測定該物質

15、的靈敏度越高。該物質的靈敏度越高。105：超高靈敏；：超高靈敏； =(610）104 ：高靈敏；：高靈敏； 2104 ：不靈敏。：不靈敏。 （6）在數(shù)值上等于濃度為在數(shù)值上等于濃度為1mol/L、液層厚度為、液層厚度為1cm時該溶液時該溶液在某一波長下的吸光度。在某一波長下的吸光度。摩爾吸光系數(shù)摩爾吸光系數(shù)的討論的討論現(xiàn)在學習的是第二十四頁，共90頁253.3.偏離朗伯偏離朗伯比耳定律的原因比耳定律的原因 標準曲線法測定未知溶液的濃標準曲線法測定未知溶液的濃度時，發(fā)現(xiàn)：標準曲線常發(fā)生彎曲度時，發(fā)現(xiàn)：標準曲線常發(fā)生彎曲（尤其當溶液濃度較高時），這種（尤其當溶液濃度較高時），這種現(xiàn)象稱為對朗伯現(xiàn)象

16、稱為對朗伯比耳定律的偏離。比耳定律的偏離。 引起這種偏離的因素（兩大類）：引起這種偏離的因素（兩大類）： （1 1）物理性因素，即儀器的非理想引起的；）物理性因素，即儀器的非理想引起的； （2 2）化學性因素。）化學性因素?，F(xiàn)在學習的是第二十五頁，共90頁26（1）物理性因素物理性因素 難以獲得真正的純單色光難以獲得真正的純單色光。 朗朗比耳定律的前提條件之一是入射光為單色光。比耳定律的前提條件之一是入射光為單色光。 分光光度計只能獲得近乎單色的狹窄光帶。復合光可導致對朗伯分光光度計只能獲得近乎單色的狹窄光帶。復合光可導致對朗伯比耳定律的正或負偏離。比耳定律的正或負偏離。 非單色光、雜散光、非

17、平行入射光都會非單色光、雜散光、非平行入射光都會引起對朗伯引起對朗伯比耳定律的偏離，最主要的比耳定律的偏離，最主要的是非單色光作為入射光引起的偏離。是非單色光作為入射光引起的偏離。 現(xiàn)在學習的是第二十六頁，共90頁27非單色光作為入射光引起的偏離非單色光作為入射光引起的偏離 假設由波長為假設由波長為1和和2的兩單色光的兩單色光組成的入射光通過濃度為組成的入射光通過濃度為c的溶液，則：的溶液，則： A 1lg（o1 /t1 ）1bc A 2lg(o2 /t2 ）2bc故：故：cbcbIIII22111O2tOt10;10式中：式中：o1、o2分別為分別為1、2 的入射光強度；的入射光強度； t1

18、、t2分別為分別為1、2 的透射光強度；的透射光強度； 1、2分別為分別為1、2的摩爾吸光系數(shù)；的摩爾吸光系數(shù)；因實際上只能測總吸光度因實際上只能測總吸光度A總總，并不能分別測得，并不能分別測得A1和和A2，故，故現(xiàn)在學習的是第二十七頁，共90頁28 因實際上只能測總吸光度因實際上只能測總吸光度A A總總，并不能分別測得，并不能分別測得A A1 1和和A A2 2，故：，故： A總總 lg（o總總/t總總 ) lg(Io1+o2)/(t1+t2） lg(Io1+o2)/(o110-1bc +o210-2bc ）令：令： 1-2 ；設：設： o1 o2 A總總 lg(2Io1)/t1(110 -

19、 bc ） A 1 + lg2 - lg(110 - bc ) 討論討論: :現(xiàn)在學習的是第二十八頁，共90頁29討論討論: : A總總 =A1 + lg2 - lg(110 bc ) (1) = 0； 即：即： 1= 2 = 則：則： A總 lg（o/t） bc(2) 0 若若 0 ；即；即 20, lg(110 bc )值隨值隨c c值增大而增大，則標準曲線偏離直線值增大而增大，則標準曲線偏離直線向向c c 軸彎曲，即負偏離；反之，則向軸彎曲，即負偏離；反之，則向A A 軸彎曲，即正偏離。軸彎曲，即正偏離?，F(xiàn)在學習的是第二十九頁，共90頁30討論討論: : A總總 =A1 + lg2 -

20、lg(110 bc ) (3) 很小時，即很小時，即12： 可近似認為是單色光。在低濃度范圍內(nèi)，不發(fā)生偏離。若濃可近似認為是單色光。在低濃度范圍內(nèi)，不發(fā)生偏離。若濃度較高，即使度較高，即使 很小，很小， A總總 1 ，且隨著且隨著c c值增大值增大， A A總總 與與A A 1 1的差異愈大，在圖上則表現(xiàn)為的差異愈大，在圖上則表現(xiàn)為AcAc曲線上部曲線上部( (高濃度區(qū)高濃度區(qū)) )彎曲愈嚴重彎曲愈嚴重。故朗伯故朗伯比耳定律只適用于稀溶液比耳定律只適用于稀溶液。 (4) 為克服非單色光引起的偏離，首先應選擇比較好的單色器。此為克服非單色光引起的偏離，首先應選擇比較好的單色器。此外還應將入射波長

21、選定在待測物質的最大吸收波長且吸收曲線較平坦處外還應將入射波長選定在待測物質的最大吸收波長且吸收曲線較平坦處。現(xiàn)在學習的是第三十頁，共90頁31(2) (2) 化學性因素化學性因素 朗朗比耳定律的假定：所有的吸光質點之間不發(fā)生相互作用比耳定律的假定：所有的吸光質點之間不發(fā)生相互作用；假定只有在稀溶液假定只有在稀溶液(c10 2 mol/L 時，吸光質點間可能發(fā)生締合等相互作時，吸光質點間可能發(fā)生締合等相互作用，直接影響了對光的吸收。用，直接影響了對光的吸收。 故：朗伯故：朗伯比耳定律只適用于稀溶液比耳定律只適用于稀溶液。 溶液中存在著離解、聚合、互變異構、配合物的形成等化溶液中存在著離解、聚合

22、、互變異構、配合物的形成等化學平衡時。使吸光質點的濃度發(fā)生變化，影響吸光度。學平衡時。使吸光質點的濃度發(fā)生變化，影響吸光度。 例：例： 鉻酸鹽或重鉻酸鹽溶液中存在下列平衡：鉻酸鹽或重鉻酸鹽溶液中存在下列平衡： CrO42- 2H = Cr2O72- H2O 溶液中溶液中CrOCrO4 42-2-、 CrCr2 2O O7 72-2-的顏色不同，吸光性質也不相同。故的顏色不同，吸光性質也不相同。故此時溶液此時溶液pH pH 對測定有重要影響。對測定有重要影響?，F(xiàn)在學習的是第三十一頁，共90頁32偏離朗伯偏離朗伯-比爾定律的原因比爾定律的原因 非單色光引起的偏離非單色光引起的偏離 2. 介質不均勻

23、引起的偏離介質不均勻引起的偏離3. 由于溶液本身的化學反應引起的偏由于溶液本身的化學反應引起的偏離離 解離、絡合反應、其他反應解離、絡合反應、其他反應4. 顯色反應的干擾顯色反應的干擾現(xiàn)在學習的是第三十二頁，共90頁33朗伯朗伯-比爾定律的適用條件比爾定律的適用條件 單色光單色光 應選用應選用 max處或肩峰處測定處或肩峰處測定2. 吸光質點形式不變吸光質點形式不變 離解、絡合、締合會破壞線性關系離解、絡合、締合會破壞線性關系 應控制條件應控制條件(酸度、濃度、介質等酸度、濃度、介質等)3. 稀溶液稀溶液 濃度增大，分子之間作用增強濃度增大，分子之間作用增強現(xiàn)在學習的是第三十三頁，共90頁34

24、吸光度的加和性與吸光度的測量吸光度的加和性與吸光度的測量 A = A1 + A2 + +An 用參比溶液調用參比溶液調T=100%（A=0），再測樣品溶液），再測樣品溶液的吸光度，即消除了吸收池對光的吸收、反射，的吸光度，即消除了吸收池對光的吸收、反射，溶劑、試劑對光的吸收等溶劑、試劑對光的吸收等。現(xiàn)在學習的是第三十四頁，共90頁3510.2 10.2 紫外紫外可見分光光度計可見分光光度計現(xiàn)在學習的是第三十五頁，共90頁36現(xiàn)在學習的是第三十六頁，共90頁3710.2.110.2.1基本組成基本組成光源單色器樣品室檢測器顯示1. 1. 光源光源 在整個紫外光區(qū)或可見光譜區(qū)可以發(fā)射連續(xù)光譜，具有

25、足夠在整個紫外光區(qū)或可見光譜區(qū)可以發(fā)射連續(xù)光譜，具有足夠的輻射強度、較好的穩(wěn)定性、較長的使用壽命。的輻射強度、較好的穩(wěn)定性、較長的使用壽命。 可見光區(qū)：鎢燈作為光可見光區(qū)：鎢燈作為光源，其輻射波長范圍在源，其輻射波長范圍在3203202500 nm2500 nm。 紫外區(qū)：氫、氘燈。發(fā)紫外區(qū)：氫、氘燈。發(fā)射射185185400 nm400 nm的連續(xù)光譜的連續(xù)光譜?，F(xiàn)在學習的是第三十七頁，共90頁38 2.2.單色器單色器 將光源發(fā)射的復合光分解成單色光并可從中選出一任波長將光源發(fā)射的復合光分解成單色光并可從中選出一任波長單色光的光學系統(tǒng)。單色光的光學系統(tǒng)。 入射狹縫：光源的光由此進入單色器；

26、入射狹縫：光源的光由此進入單色器； 準光裝置：透鏡或返射鏡使入射光成為平行光束；準光裝置：透鏡或返射鏡使入射光成為平行光束； 色散元件：將復合光分解成單色光；色散元件：將復合光分解成單色光；棱鏡或光柵棱鏡或光柵； 聚焦裝置：透鏡或聚焦裝置：透鏡或凹面反射鏡，將分光后凹面反射鏡，將分光后所得單色光聚焦至出射所得單色光聚焦至出射狹縫；狹縫； 出射狹縫。出射狹縫?，F(xiàn)在學習的是第三十八頁，共90頁39棱鏡：棱鏡：依據(jù)不同波長光通過棱鏡時折射率不同依據(jù)不同波長光通過棱鏡時折射率不同單色器單色器入射狹縫入射狹縫準直透鏡準直透鏡棱鏡棱鏡聚焦透鏡聚焦透鏡出射狹縫出射狹縫白光白光紅紅紫紫1 12 2800 60

27、0 500400現(xiàn)在學習的是第三十九頁，共90頁40光柵：光柵：在鍍鋁的玻璃表面刻有數(shù)量很大的在鍍鋁的玻璃表面刻有數(shù)量很大的等寬度等等寬度等間距間距條痕條痕(600、1200、2400條條/mm )。M1M2出出射射狹狹縫縫光屏光屏透透鏡鏡平面透平面透射光柵射光柵光柵衍射示意圖光柵衍射示意圖原理原理：利用光通過光柵時利用光通過光柵時發(fā)生衍射和干涉現(xiàn)象而分發(fā)生衍射和干涉現(xiàn)象而分光光.現(xiàn)在學習的是第四十頁，共90頁413. 3. 樣品室樣品室 樣品室放置各種類型的吸收池（比樣品室放置各種類型的吸收池（比色皿）和相應的池架附件。吸收池主要色皿）和相應的池架附件。吸收池主要有石英池和玻璃池兩種。有石英

28、池和玻璃池兩種。在紫外區(qū)須采在紫外區(qū)須采用石英池，可見區(qū)一般用玻璃池。用石英池，可見區(qū)一般用玻璃池。4. 4. 檢測器檢測器 利用光電效應將透過吸收池的光利用光電效應將透過吸收池的光信號變成可測的電信號，常用的有光信號變成可測的電信號，常用的有光電池、光電管或光電倍增管。電池、光電管或光電倍增管。5. 5. 結果顯示記錄系統(tǒng)結果顯示記錄系統(tǒng) 檢流計、數(shù)字顯示、微機進行儀器檢流計、數(shù)字顯示、微機進行儀器自動控制和結果處理自動控制和結果處理現(xiàn)在學習的是第四十一頁，共90頁42光電管光電管紅敏管紅敏管 625-1000 nm藍敏管藍敏管 200-625 nmNi環(huán)（片環(huán)（片）堿金屬堿金屬光敏陰極光敏

29、陰極h 現(xiàn)在學習的是第四十二頁，共90頁43光電倍增管光電倍增管待掃描160-700 nm1個光電子可產(chǎn)生個光電子可產(chǎn)生106107個電子個電子現(xiàn)在學習的是第四十三頁，共90頁4410.2.210.2.2分光光度計的類型分光光度計的類型1.1.單光束單光束 簡單，價廉，適于在給定波長處測量吸光度或透光度，簡單，價廉，適于在給定波長處測量吸光度或透光度，一般不能作全波段光譜掃描，要求光源和檢測器具有很高的一般不能作全波段光譜掃描，要求光源和檢測器具有很高的穩(wěn)定性。穩(wěn)定性。2.2.雙光束雙光束 自動記錄，快速全波段掃自動記錄，快速全波段掃描?？上庠床环€(wěn)定、檢描。可消除光源不穩(wěn)定、檢測器靈敏度變

30、化等因素的影測器靈敏度變化等因素的影響，特別適合于結構分析。響，特別適合于結構分析。儀器復雜，價格較高。儀器復雜，價格較高?，F(xiàn)在學習的是第四十四頁，共90頁453.3.雙波長雙波長 將不同波長的兩束單色光將不同波長的兩束單色光( (1 1、2 2) ) 快束交替通過同一吸快束交替通過同一吸收池而后到達檢測器。產(chǎn)生交流信號。無需參比池。收池而后到達檢測器。產(chǎn)生交流信號。無需參比池。 = =1 12nm2nm。兩波長同時掃描即可獲得導數(shù)光譜。兩波長同時掃描即可獲得導數(shù)光譜。現(xiàn)在學習的是第四十五頁，共90頁46多通道儀器多通道儀器（Multichannel Instruments） 光電二極管陣列光

31、電二極管陣列(通常具有通常具有316個硅二極管個硅二極管) photodiode arrays (PDAs) 同時測量同時測量200820nm范圍內(nèi)的整個光譜范圍內(nèi)的整個光譜, 比單個檢比單個檢測器快測器快316倍倍,信噪比增加信噪比增加 316 1/2 倍倍. 其他類型分光光度計其他類型分光光度計將光度計放入樣品中將光度計放入樣品中, , 原位測量原位測量. . 對環(huán)境和過對環(huán)境和過程監(jiān)測非常重要程監(jiān)測非常重要. .纖維光度計纖維光度計現(xiàn)在學習的是第四十六頁，共90頁47鍍鋁反射鏡鍍鋁反射鏡纖維光度計示意圖纖維光度計示意圖現(xiàn)在學習的是第四十七頁，共90頁48纖維光度計纖維光度計現(xiàn)在學習的是第

32、四十八頁，共90頁4910.3 10.3 顯色反應及其影響因素顯色反應及其影響因素10.3.1顯色反應和顯色劑顯色反應和顯色劑1.1.選擇顯色反應時，應考慮的因素選擇顯色反應時，應考慮的因素 靈敏度高靈敏度高，選擇性好選擇性好； 有色化合物的組成恒定，符合一定的化學式；有色化合物的組成恒定，符合一定的化學式； 生成物穩(wěn)定生成物穩(wěn)定； 顯色劑在測定波長處無明顯吸收顯色劑在測定波長處無明顯吸收，兩種有色物最大吸收波兩種有色物最大吸收波長之差長之差要求要求 60nm, 60nm,對照性好對照性好。 現(xiàn)在學習的是第四十九頁，共90頁50： ：助色團助色團NH2，OH，X （孤對電子）（孤對電子）neO

33、生色團生色團：NN，NO，OC=S,N （共軛雙鍵）（共軛雙鍵）e無機顯色劑無機顯色劑: SCN- Fe(SCN)2+ H2O2 TiOH2O22+有機顯色劑有機顯色劑:2.2.顯色劑顯色劑現(xiàn)在學習的是第五十頁，共90頁51有機顯色劑有機顯色劑CH3CCCH3 HON NOH NNOHCOOHSO3HOO型：型：NNNOH OHON型型：PARNH NHNSNS型型：雙硫腙雙硫腙NN型：型：丁二丁二酮肟酮肟鄰二鄰二氮菲氮菲磺基水楊酸磺基水楊酸現(xiàn)在學習的是第五十一頁，共90頁5210.3.2 10.3.2 影響顯色反應的因素影響顯色反應的因素1.1.顯色劑用量顯色劑用量 吸光度吸光度A A與顯色

34、劑用量與顯色劑用量C CR R的關的關系會出現(xiàn)如圖所示的幾種情況。選系會出現(xiàn)如圖所示的幾種情況。選擇曲線變化平坦處。擇曲線變化平坦處。2.2.溶液的酸度溶液的酸度3.3.顯色反應時間顯色反應時間4.4.顯色反應溫度顯色反應溫度5.5.溶劑溶劑 一般盡量采用水相測定一般盡量采用水相測定6.6.干擾離子的影響干擾離子的影響現(xiàn)在學習的是第五十二頁，共90頁53c(R)c(R)c(R) 顯色劑用量顯色劑用量（c(M)、pH一定）一定）Mo(SCN)32+ 淺紅淺紅Mo(SCN)5 橙紅橙紅Mo(SCN)6- 淺紅淺紅Fe(SCN)n3-n現(xiàn)在學習的是第五十三頁，共90頁54 顯色反應酸度顯色反應酸度（

35、c(M)、 c(R)一定）一定）pH1pH2.2.控制適宜的吸光度（讀數(shù)范圍）控制適宜的吸光度（讀數(shù)范圍）現(xiàn)在學習的是第五十九頁，共90頁60控制適宜的吸光度（讀數(shù)范圍）控制適宜的吸光度（讀數(shù)范圍） 不同的透光度讀數(shù)，產(chǎn)生的誤差大小不同：不同的透光度讀數(shù)，產(chǎn)生的誤差大小不同： A=lgT=bc微分：微分：dA=dlgT0.434dlnT = - 0.434T -1 dT =b dc兩式相除得：兩式相除得： dA/A= （ 0.434 / TlgT ）dT =dc/c 以有限值表示可得：以有限值表示可得： A/A = c/c =（0.434/TlgT）T 濃度測量值的相對誤差（濃度測量值的相對誤

36、差（c c/ /c c）不僅與儀器的透光度誤差）不僅與儀器的透光度誤差T T 有關，而且與其透光度讀數(shù)有關，而且與其透光度讀數(shù)T T 的值也有關。的值也有關。 是否存在最佳讀數(shù)范圍？何值時誤差最??？是否存在最佳讀數(shù)范圍？何值時誤差最??？ 現(xiàn)在學習的是第六十頁，共90頁61最佳讀數(shù)范圍與最佳值最佳讀數(shù)范圍與最佳值 設：設：T =1%，則可繪出溶液濃度相，則可繪出溶液濃度相對誤差對誤差c/c與其透光度與其透光度T 的關系曲線。如圖的關系曲線。如圖所示：所示： 當：當：T =1%，T 在在15%65%之間之間時，濃度相對誤差較小，最佳讀數(shù)范圍。時，濃度相對誤差較小，最佳讀數(shù)范圍。 用儀器測定時應盡量

37、使溶液透光度值在用儀器測定時應盡量使溶液透光度值在T %=1565% (吸光度吸光度 A =0.800.20)。 可求出濃度相對誤差最小時的透光度可求出濃度相對誤差最小時的透光度Tmin為：為： Tmin36.8%, Amin0.434現(xiàn)在學習的是第六十一頁，共90頁6210.5 10.5 吸光光度法吸光光度法10.5.1 10.5.1 普通吸光光度法普通吸光光度法1.1.單組分的測定單組分的測定 目視比色法目視比色法 通常采用通常采用 A-C 標準曲線法定量測定。標準曲線法定量測定。2.2.多組分的同時測定多組分的同時測定 若各組分的吸收曲線互不重疊，則可在若各組分的吸收曲線互不重疊，則可在

38、各自最大吸收波長處分別進行測定。這本質上各自最大吸收波長處分別進行測定。這本質上與單組分測定沒有區(qū)別。與單組分測定沒有區(qū)別。 若各組分的吸收曲線互有重疊，則可根若各組分的吸收曲線互有重疊，則可根據(jù)吸光度的加合性求解聯(lián)立方程組得出各組據(jù)吸光度的加合性求解聯(lián)立方程組得出各組分的含量。分的含量。 A1= a1bca b1bcb A2= a2bca b2bcb 現(xiàn)在學習的是第六十二頁，共90頁目視比色法目視比色法未知樣品未知樣品特點特點利用自然光利用自然光比較吸收光的互補色光比較吸收光的互補色光準確度低（半定量）準確度低（半定量）不可分辨多組分不可分辨多組分方法簡便，靈敏度高方法簡便，靈敏度高標準系列

39、標準系列現(xiàn)在學習的是第六十三頁，共90頁64 光電比色法光電比色法通過濾光片得一窄范圍的光通過濾光片得一窄范圍的光(幾十幾十nm)光電比色計結構示意圖光電比色計結構示意圖靈敏度和準靈敏度和準確度較差確度較差現(xiàn)在學習的是第六十四頁，共90頁6510.5.210.5.2、示差吸光光度法（示差法）、示差吸光光度法（示差法） 普通分光光度法一般只適于測定微量組分，當待測組分含量較高時普通分光光度法一般只適于測定微量組分，當待測組分含量較高時，將產(chǎn)生較大的誤差。需采用示差法。即提高入射光強度，并采用濃，將產(chǎn)生較大的誤差。需采用示差法。即提高入射光強度，并采用濃度稍低于待測溶液濃度的標準溶液作參比溶液。度

40、稍低于待測溶液濃度的標準溶液作參比溶液。 設：待測溶液濃度為設：待測溶液濃度為c cx x，標準溶液濃度為，標準溶液濃度為c cs s( (c cs s c cx x) )。則：。則： Ax= b cx As = b cs x s =b(cx cs ）=bc 測得的吸光度相當于普通法中待測溶液與標準溶液的吸測得的吸光度相當于普通法中待測溶液與標準溶液的吸光度之差光度之差。 示差法測得的吸光度與示差法測得的吸光度與c呈直線關系呈直線關系,由標準曲線上查得相由標準曲線上查得相應的應的c值，則待測溶液濃度值，則待測溶液濃度cx ：cx = cs + c 現(xiàn)在學習的是第六十五頁，共90頁66示差法標尺

41、擴展原理：示差法標尺擴展原理： 普通法：普通法： cs的的T=10%；cx的的T=5% 示差法：示差法： cs 做參比，調做參比，調T=100% 則：則： cx的的T=50% ；標尺擴展；標尺擴展10倍倍現(xiàn)在學習的是第六十六頁，共90頁67例題例題已知已知 dT = 0.01, 樣品樣品Tx = 2.00 %, 標準標準 Ts = 10.0 %示差法示差法sxrIIT %0 .200 .1000. 2xxTxcTTdcdxln02. 0lg02. 0434. 001. 0%8 .12xrTxcTTdcdxln常規(guī)法誤差常規(guī)法誤差示差法誤差示差法誤差02. 0lg20. 0434. 001. 0

42、%28. 1已知已知 dT = 0.01, 樣品樣品Tx = 2.00 %, 標準標準 Ts = 5.00 %0IITxr%0 .4000. 500. 2xrTxcTTdcdxln%64. 0sxTT現(xiàn)在學習的是第六十七頁，共90頁6810.5.310.5.3、雙波長分光光度法、雙波長分光光度法 不需空白溶液作參比；但需要兩個單色器獲得兩束單色不需空白溶液作參比；但需要兩個單色器獲得兩束單色光光( (1 1和和2 2) )；以參比波長；以參比波長1 1處的吸光度處的吸光度A A11作為參比，來消除干作為參比，來消除干擾。在分析渾濁或背景吸收較大的復雜試樣時顯示出很大的優(yōu)越擾。在分析渾濁或背景吸

43、收較大的復雜試樣時顯示出很大的優(yōu)越性。靈敏度、選擇性、測量精密度等方面都比單波長法有所提高性。靈敏度、選擇性、測量精密度等方面都比單波長法有所提高。 A A A22 A A11 ( (22 11) )b cb c 兩波長處測得的吸光度差值兩波長處測得的吸光度差值A與待測組分濃度成正比。與待測組分濃度成正比。11和和22分別表示待測組分在分別表示待測組分在1 1和和2 2處的摩爾吸光系數(shù)。處的摩爾吸光系數(shù)?，F(xiàn)在學習的是第六十八頁，共90頁69關鍵問題關鍵問題: : 測量波長測量波長2 2和參比波長和參比波長1 1的選擇與組合的選擇與組合 以兩組分以兩組分x x和和y y的雙波長法測定為例：的雙波

44、長法測定為例：設：設：x x為待測組分，為待測組分，y y為干擾組分，二者的吸光度差分別為為干擾組分，二者的吸光度差分別為: : Ax和和Ay，則該體系的總吸光度差，則該體系的總吸光度差Ax+y為：為： Ax+y = A x + A y 如何選擇波長如何選擇波長1 、2有一定的要求。有一定的要求。現(xiàn)在學習的是第六十九頁，共90頁70選擇波長組合選擇波長組合1 1 、2 2的基本要求是：的基本要求是： 選定的波長選定的波長1 1和和2 2處干擾組分應具有相同吸光度，處干擾組分應具有相同吸光度，即即： Ay = y = A y y22 A y y11 = 0 = 0故：故： Ax+y = x+y

45、= A x=(x=(x x22x x11) )bcbcx x此時：測得的吸光度差此時：測得的吸光度差A只與待測組分只與待測組分x x的濃度呈線性關系，而的濃度呈線性關系，而與干擾組分與干擾組分y y無關。若無關。若x x為干擾組分，則也可用同樣的方法測定為干擾組分，則也可用同樣的方法測定y y組分。組分。 在選定的兩個波長在選定的兩個波長1 1和和2 2處待測組分的吸光度應具有處待測組分的吸光度應具有足夠大的差值。足夠大的差值。 可采用作圖法選擇符合上可采用作圖法選擇符合上述兩個條件的波長組合述兩個條件的波長組合?，F(xiàn)在學習的是第七十頁，共90頁7110.5.410.5.4、導數(shù)光度分析法、導數(shù)

46、光度分析法 導數(shù)分光光度法在多組分同時測定、渾濁樣品分析、消除背景干導數(shù)分光光度法在多組分同時測定、渾濁樣品分析、消除背景干擾、加強光譜的精細結構以及復雜光譜的辨析等方面，顯示了很大擾、加強光譜的精細結構以及復雜光譜的辨析等方面，顯示了很大的優(yōu)越性。的優(yōu)越性。 利用吸光度利用吸光度( (或透光度或透光度) )對波長的導數(shù)曲線來進行分析：對波長的導數(shù)曲線來進行分析： 0 0 e e-bcbc假定入射光強度假定入射光強度0 0 在整個波長范圍內(nèi)保持恒定：在整個波長范圍內(nèi)保持恒定： d dI I 0 0 /d /d0 0則則：d dI I/d/d0 0 bcbc e e -bc-bc d d/d/d

47、 bcbc d d/d/d 現(xiàn)在學習的是第七十一頁，共90頁72 d dI I/d/d bcbc d d/d/d 一階導數(shù)信號與試樣濃度呈線性一階導數(shù)信號與試樣濃度呈線性關系；關系； 測定靈敏度依賴于摩爾吸光系測定靈敏度依賴于摩爾吸光系數(shù)對波長的變化率數(shù)對波長的變化率d d/d/d。吸收。吸收曲線的拐點處曲線的拐點處d d/d/d最大，故其靈最大，故其靈敏度最高敏度最高( (見圖）。見圖）。 同理可以導出其二階和三階導同理可以導出其二階和三階導數(shù)光譜（略）數(shù)光譜（略） 現(xiàn)在學習的是第七十二頁，共90頁7310.6 吸光光度分析法的應用吸光光度分析法的應用1. 單一組分測定單一組分測定1) 金屬

48、離子金屬離子: Fe-phen, Ni-丁二酮肟丁二酮肟, Co-鈷試劑鈷試劑2) 磷的測定磷的測定: DNA中含中含P9.2%, RNA中含中含P9.5%, 可得核酸量可得核酸量.H3PO4+12(NH4)2MoO4+21HNO3=(NH4)3PO412MoO3+12NH4NO3+12H2O磷鉬黃磷鉬黃( 小小)磷鉬磷鉬(V)藍藍( 大大)Sn2+現(xiàn)在學習的是第七十三頁，共90頁743) 蛋白質測定蛋白質測定溴甲酚綠、考馬司亮藍等溴甲酚綠、考馬司亮藍等4) 氨基酸測定氨基酸測定茚三酮茚三酮(紫色化合物紫色化合物)5) 水質檢測水質檢測: NH4+、NO2-、Mn2+、Fe2+、SO42-、H

49、g2+-6) 藥物含量測定藥物含量測定比吸光系數(shù)定量；荷移比吸光系數(shù)定量；荷移光譜法測定光譜法測定.7) 紫外吸收紫外吸收(UV): NO2-、NO3-、SO42-、SO32-、CO32-、SCN-、酪氨酸、色氨酸、酪氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、蛋白質等。苯丙氨酸、蛋白質等?，F(xiàn)在學習的是第七十四頁，共90頁752. 多組分的測定多組分的測定 x 1, y 1, x 2, y 2由由x,y標液標液 在在 1, 2處分別測得處分別測得在 1處測組分處測組分x, 在 2處測組分處測組分yb) 在 1處測組分處測組分x; 在在 2處測總吸收處測總吸收,扣除扣除x吸收吸收,可求可求yc) x,y組分不能直接

50、測定組分不能直接測定A1= x 1bcx+ y 1bcy(在 1處測得處測得A1) A2 = x 2bcx+ y 2bcy(在 2處測得處測得A2)現(xiàn)在學習的是第七十五頁，共90頁76 3. 3. 光度滴定光度滴定NaOH滴定滴定 對硝基酚對硝基酚 pKa=7.15 間硝基酚間硝基酚 pKa=8.39 pKa =1.24V1V2V(NaOH)/mL對硝基酚對硝基酚間硝基酚間硝基酚酸形均酸形均無色無色. .堿形均堿形均黃色黃色現(xiàn)在學習的是第七十六頁，共90頁77典型的光度滴定曲線典型的光度滴定曲線依據(jù)滴定過程中溶液吸光度變化來確定終點的滴定分析方法。依據(jù)滴定過程中溶液吸光度變化來確定終點的滴定分

51、析方法。Vsp滴定劑吸收滴定劑吸收Vsp被滴物吸收被滴物吸收Vsp滴定劑與待滴定劑與待測物均吸收測物均吸收Vsp產(chǎn)物吸收產(chǎn)物吸收現(xiàn)在學習的是第七十七頁，共90頁784. 4. 絡合物組成的測定絡合物組成的測定(1)(1)摩爾比法摩爾比法: : 固定固定cM , ,改變改變c cR R 1:13:1c(R)/c(M)A1.0 2.0 3,0 現(xiàn)在學習的是第七十八頁，共90頁79(2)(2)等摩爾連續(xù)變化法等摩爾連續(xù)變化法: :M:R=1:10.50.33cM/ccM/cM:R=1:2MRMRnn MR(ccc） 常常數(shù)數(shù)現(xiàn)在學習的是第七十九頁，共90頁80表觀形成常數(shù)的測定表觀形成常數(shù)的測定 (

52、設設M、R均無吸收均無吸收)0.5cM/cM:R=1:1A0A00-=A AA c(M)=c(R)=c)2MR(1-1-=M R cKccc MmRn型型 ?現(xiàn)在學習的是第八十頁，共90頁815.5.一元弱酸離解常數(shù)的測定一元弱酸離解常數(shù)的測定 HL HLHLHLL=HL+LKccAKK +L+aaa(HL)H (HL)=+H +H KaH+L/HL高酸度下，幾乎全部以高酸度下，幾乎全部以HL存在，可測得存在，可測得AHLHLc(HL)；低酸度下，幾乎全部以低酸度下，幾乎全部以L存在，可測得存在，可測得AL Lc(HL).代入整理：代入整理：AAKAA +HLaL-=H -HLLL HLAAKAA