紫外可見吸收光譜法

1、關(guān)于紫外可見吸收光譜法 第一張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月11-1 光譜分析法概述光學(xué)分析法的定義：涉及物質(zhì)光學(xué)性質(zhì)的分析方法。光(電磁波)具有波粒二重性：微粒性 E = hv = h c v 波動(dòng)性 v = = (cm-1 )1Cv v 波數(shù)（每厘米中正弦波的數(shù)目)E 光子的能量h 普朗克常數(shù)c 光速式中： 波長(zhǎng)v 頻率第二張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月光譜的分類(按電磁輻射的本質(zhì))：原子光譜和分子光譜。原子光譜：因原子外層電子能級(jí)的變化而產(chǎn)生的輻射或吸收進(jìn)而產(chǎn)生的光譜。分子光譜：由于分子的電子能級(jí)、振動(dòng)能級(jí)、轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的變化而產(chǎn)生的光譜。原子光譜法：根據(jù)原子的發(fā)射或吸

2、收光譜線來進(jìn)行定性或定量分析的方法。分子光譜法：根據(jù)分子的電子能級(jí)、振動(dòng)能級(jí)、轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)發(fā)射或吸收光譜線來進(jìn)行定性或定量分析的方法。第三張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月原子光譜法的分類：原子發(fā)射光譜法、原子吸收光譜法、原子熒光光譜法。分子光譜法的分類：紫外-可見吸收光譜法、紅外吸收光譜法、分子熒光光譜法、拉曼光譜法。第四張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月原子光譜：吸收、發(fā)射、熒光線狀光譜分子光譜：紫外、可見、紅外等吸收光譜帶狀光譜I黑體輻射：白熾燈、液、固灼熱發(fā)光連續(xù)光譜第五張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月常用光譜分析法分類E(ev)第六張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2

3、022年6月M + hv M* （激發(fā)態(tài)）11-2 基本原理物質(zhì)對(duì)光的選擇性吸收：光照射到物質(zhì)的時(shí)候，與物質(zhì)的粒子發(fā)生碰撞，光子的能量轉(zhuǎn)移到物質(zhì)的粒子，使粒子由基態(tài)轉(zhuǎn)為激發(fā)態(tài)。當(dāng)光子的能量 hv = 能級(jí)差E時(shí)，則吸收。若 hv E，則不能吸收(不能躍遷半級(jí))。E2E1E0第七張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月表1 電磁波的波長(zhǎng)范圍波譜區(qū)射線射線紫外線可見光紅外線無線電波波長(zhǎng)nm10-5-310-210-2-3010-400400-7507.5102-1067.5105-1014表2 光學(xué)光譜區(qū)波譜區(qū)遠(yuǎn)紫外近紫外可見區(qū)近紅外中紅外遠(yuǎn)紅外波波長(zhǎng)10-200 nm200-380 nm380

4、-780 nm780 nm-2.5 m2.5-50 m50-300 m第八張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月 白光是可見光，波長(zhǎng)大約在400-780 nm之間，由紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫七種光按一定比例混合而成。 把適當(dāng)顏色的兩種單色光按一定的比例混合，也可以得到白光，這兩種顏色的光稱為互補(bǔ)光。物質(zhì)對(duì)光的吸收：第九張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月 各種顏色的光透過程度相同 無色透明 選擇性吸收溶液呈透過光的顏色 例: CuSO4 吸收黃光 藍(lán)色 KMnO4 吸收綠光 紫色白光照射到物體:全部吸收 黑色對(duì)各種波長(zhǎng)的光吸收程度差不多 灰色完全反射 白色白光照射到溶液:第十張，P

5、PT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月物質(zhì)對(duì)光的吸收曲線：1. 同一濃度的有色溶液對(duì)不同波長(zhǎng)的光有不同的吸光度。2. 對(duì)于同一有色溶液，濃度愈大，吸光度也愈大。3. 對(duì)于同一物質(zhì)，不論濃度大小如何，最大吸收峰所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)(最大吸收波長(zhǎng)max)不變，并且曲線的形狀也完全相同。第十一張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月術(shù)語、符號(hào)定義其它表示方法輻射能P、P01s內(nèi)照在1cm2面積上的能量光強(qiáng) I、I0吸光度Alog(P0/P)或log(I0/I)光密度D or O.D 消光度E透過率TP/P0或I/I0透射比、透光度光程l待測(cè)物液層厚度b、d吸光系數(shù)aA/bc（c: g/L）吸收系數(shù)摩爾吸光系

6、數(shù)A/bc（c: mol/L）摩爾吸收系數(shù)比吸光系數(shù)b=1cm and c=1% (w/w) 比消光系數(shù)11-2-1 光吸收基本定律- 朗伯-比爾定律基本概念：第十二張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月 Io ：入射光的強(qiáng)度；I ：透過光的強(qiáng)度；a ：吸收系數(shù)；c：溶液濃度；b ：液層厚度。朗伯比爾定律：?jiǎn)紊庹丈涞奖粶y(cè)溶液時(shí)，被吸收程度除與入射光的波長(zhǎng)有關(guān)外，還與溶液的濃度和溶液的厚度成正比。A = lg = bcI0I朗伯比爾定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式：b第十三張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月吸光度(A): 光的減弱程度。光不被吸收時(shí)， Io = I，A = lg (I 0 / I

7、) = 0 吸收越大(I越小)，則 lg (I 0 / I ) 越大。透光率 (T): 透過光強(qiáng)度 I 與入射光強(qiáng)度 I 0 之比。百分透光率T % 100II0T = II0朗伯比爾定律的物理意義：當(dāng)吸光物質(zhì)濃度為1 molL-1，液池厚1 cm時(shí)，一定波長(zhǎng)的光通過溶液時(shí)的吸光度值。第十四張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月光程長(zhǎng) (b): 光束通過液層的厚度，以cm為單位。吸光系數(shù) a: 與b、c無關(guān)的常數(shù)。不同吸光物質(zhì)、不同入射波長(zhǎng)，則 a 不同。摩爾吸光系數(shù)(): 若b以cm為單位，而c以 molL-1為單位，則a的單位為L(zhǎng)mol-1cm-1。摩爾吸光系數(shù)是由物質(zhì)的本性決定的，越

8、大，測(cè)定的靈敏度就越大。5105 (高)朗伯比爾定律的兩大假設(shè)：(a) 入射光是單色光; (b) 吸收粒子間獨(dú)立，無相互作用。第十五張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月吸光度A、透射率T與濃度c的關(guān)系：第十六張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月A總 = A1 + A2 + + An= 1b C1 + 2b C2 + + n b Cn利用這一關(guān)系式可以進(jìn)行混合物質(zhì)的分析 多組分測(cè)定：當(dāng)溶液中含有多種組分時(shí)，各組分的吸光度有加和性。第十七張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月適用條件：1. 待測(cè)物為均一的稀溶液、氣體等，無溶質(zhì)、溶劑及懸濁物引起的散射；2. 入射光為單色平行光。局限

9、性：樣品吸光度A與光程b總是成正比。但當(dāng)b一定時(shí)，A與c并不總是成正比，即偏離L-B定律！這種偏離由樣品性質(zhì)和儀器決定。Lambert-Beer定律的適用性：第十八張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月樣品性質(zhì)影響待測(cè)物高濃度-吸收質(zhì)點(diǎn)間隔變小質(zhì)點(diǎn)間相互作用對(duì)特定輻射的吸收能力發(fā)生變化-變化。試液中各組份的相互作用，如締合、離解、光化反應(yīng)、異構(gòu)化、配體數(shù)目改變等，會(huì)引起待測(cè)組份吸收曲線的變化。溶劑的影響：對(duì)待測(cè)物生色團(tuán)吸收峰強(qiáng)度及位置產(chǎn)生影響。膠體、乳狀液或懸浮液對(duì)光的散射損失。待測(cè)樣品在測(cè)定波長(zhǎng)下發(fā)熒光或磷光。在高濃度的電解質(zhì)溶液中，折射指數(shù)發(fā)生變化。第十九張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2

10、022年6月儀器因素(穩(wěn)定性和非單色光) 假設(shè)入射光由測(cè)量波長(zhǎng)x和干擾i波長(zhǎng)組成，據(jù)Beer定律，溶液對(duì)在x和i 的光的吸光度分別為： 當(dāng)x=i時(shí)，或者說當(dāng)x=i時(shí)，有A=xbc, 符合L-B定律； 當(dāng)xi時(shí)，或者說當(dāng)xi時(shí)，則吸光度與濃度是非線性的。二者差別越大，則偏離L-B越大; 當(dāng)xi，測(cè)得的吸光度比在“單色光” x處測(cè)得的低，產(chǎn)生負(fù)偏離；反之，當(dāng) x60 nm）等。第三十九張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月顯色反應(yīng)的顯色劑：與待測(cè)組分形成有色化合物的試劑，有機(jī)顯色劑一般含生色團(tuán)和助色團(tuán)。無機(jī)：(SCN-；MoO42-；H2O2)有機(jī)：OO型：磺基水楊酸NN型：ON型： PAR

11、S型:雙硫腙OHCOOHSO3HNNNNNOH OHNHNHNSN第四十張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月助色團(tuán)：含有未共用電子對(duì)的基團(tuán)，如 OH、 NH2,與生色團(tuán)的不飽和鍵作用，可降低分子的激發(fā)能，使max向長(zhǎng)波移動(dòng)，顏色加深，發(fā)生紅移。生色團(tuán)：含有共軛雙鍵的基團(tuán)，如（偶氮基） （亞硝基） 第四十一張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月干擾消除 選擇適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)條件 加掩蔽劑 事先分離干擾離子顯色條件顯色劑用量溶液的酸度顯色時(shí)間顯色溫度顯色條件的選擇：第四十二張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月 配位數(shù)與顯色劑用量有關(guān)；如果會(huì)形成逐級(jí)配合物，其用量更要嚴(yán)格控制。通常是固定其

12、它反應(yīng)條件：cM和pH等，改變cR來獲得最佳濃度范圍顯色劑用量第四十三張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月 配位數(shù)和水解等都與pH有關(guān)，具體的pH通過實(shí)驗(yàn)確定。pH1pHpH2顯色反應(yīng)的pH值第四十四張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月T1(C)T2(C)t1(min)t2(min)T(C)t(min)顯色溫度和顯色時(shí)間第四十五張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月干擾及消除方法掩蔽法(測(cè)Co2+)調(diào)節(jié)pH(測(cè)定Fe3+)Co2+ Fe3+Co2+FeF63-Co(SCN)2 (藍(lán))（1）NaFSCN-Co2+Fe2+ Sn4+（2）Sn2+SCN-Co(SCN)2 (藍(lán))Fe

13、3+ Cu2+FeSSal(紫紅)Cu2+pH 2.5Ssal第四十六張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月利用生成絡(luò)合物穩(wěn)定性的不同(Co2+的測(cè)定)Co2+ Zn2+Ni2+ Fe2+ CoR ZnR NiR FeR鈷試劑RCoR Zn2+Ni2+ Fe2+ H+分離 (CO2+、Ni2+離子交換樹脂)雙波長(zhǎng)或?qū)?shù)光譜法第四十七張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月提高靈敏度及選擇性的方法合成新的高靈敏度的有機(jī)顯色劑采用分離富集和測(cè)定相結(jié)合采用三元(多元)配合物顯色體系分子截面積增大電子躍遷幾率增大主要類型：三元離子締合物、三元混配配合物、三元膠束(增溶)配合物第四十八張，PPT共

14、六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月無干擾：max有干擾：可選擇非峰值(避免干擾)濾光片顏色：與有色溶液顏色互補(bǔ)11-5 吸光度測(cè)量條件的選擇入射光的波長(zhǎng)的選擇：x104/nm第四十九張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月 為了使光的減弱僅與待測(cè)物質(zhì)有關(guān)，必須用參比溶液進(jìn)行校正參比溶液的選擇：第五十張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月實(shí)際是將透過參比溶液的光強(qiáng)度作為入射光的強(qiáng)度 參比溶液：用來調(diào)節(jié)儀器滿標(biāo)(A=0, T=100%)的溶液。 即：第五十一張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月參比溶液的選擇溶劑參比：試樣組成簡(jiǎn)單、共存組份少(基體干擾少)、顯色劑不吸收時(shí)，直接采用溶劑(多為

15、蒸餾水)為參比。試劑參比：當(dāng)顯色劑或其它試劑在測(cè)定波長(zhǎng)處有吸收時(shí)，采用試劑作參比(不加待測(cè)物)。試樣參比：如試樣基體在測(cè)定波長(zhǎng)處有吸收，但不與顯色劑反應(yīng)時(shí)，可以試樣作參比(不能加顯色劑)。平行操作溶液參比：用不含被測(cè)組分的試樣，在相同條件下與被測(cè)組分進(jìn)行同樣的處理，然后做為參比。第五十二張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月吸光度讀數(shù)范圍的選擇：儀器透光率誤差T一般在1%-2%范圍內(nèi)，在不同的吸光度范圍內(nèi)讀數(shù)，測(cè)定誤差是不同的。第五十三張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月同一儀器，T基本上是一個(gè)常數(shù)。 第五十四張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月T = 0.20.65 誤差較小

16、(A=0.434)T = 0.368時(shí) 最小，誤差2.73%CC(A=0.700.20) 設(shè)T=0.01，以C/C對(duì)T作圖，可得相對(duì)誤差與透光率的相關(guān)曲線。 因?yàn)槲舛戎荒苓x擇在一定范圍內(nèi)，故一般相對(duì)誤差在5%左右。 第五十五張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月參比液普通法：空白溶液差示法：比試樣濃度略低的標(biāo)準(zhǔn)溶液在相同條件下顯色作參比溶液Ar= Ax As =b ( Cx - Cs) =b C Ar: 溶液吸光度Ax: 普通法測(cè)得的試液吸光度As: 普通法測(cè)得的標(biāo)準(zhǔn)溶液吸光度11-6 吸光光度法的應(yīng)用高含量組分的測(cè)量差示分光光度法第五十六張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月Ar

17、C ，測(cè)定試液Ar，查出C 試液濃度Cx=Cs+C Cs： 標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度 C： 被測(cè)溶液和參比溶液的濃度差第五十七張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月示差法標(biāo)尺擴(kuò)展原理：普通法： cs的T=10%；cx的T=5%示差法： cs 做參比，調(diào)T=100% cx的T=50% ；標(biāo)尺擴(kuò)展10倍差示法可以降低測(cè)量的誤差，但濃度上升，透過光減弱，光電流減少，儀器調(diào)滿標(biāo)(T=100%)困難。所以對(duì)儀器的靈敏度和穩(wěn)定性有更高的要求。第五十八張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月準(zhǔn)確度提高的原因：使讀數(shù)落入測(cè)量誤差最小區(qū)域(可稀釋解決)。相對(duì)誤差dc/(c+cs)很小，從而結(jié)果可靠。注意事項(xiàng)：光源強(qiáng)度足夠強(qiáng)。可以使用低濃度或中濃