緒論紫外可見分光光法介紹

儀器分析學習哪些內(nèi)容？紫外-可見分光光度法原子吸收分光光度法電位分析法氣相色譜分析法自學高效液相色譜法、離子色譜法、紅外吸收等光譜法2.儀器分析怎么學？以理論學習為基礎，注重實驗操作。認真聽課，積極思考，課后復習，認真完成作業(yè)。預習實驗，認真聽講解，仔細操作，及時詢問，獨立完成實驗報告。關于儀器分析第1頁/共52頁第一頁，共53頁。儀器分析教學要求與考查方式平時作業(yè)10%（不少于5次）實驗30%（6-7次）期末考查60%（第20周）第2頁/共52頁第二頁，共53頁。緒論0.1儀器分析法及其特點儀器分析法是以測量物質(zhì)的物理和物理化學性質(zhì)為基礎的分析方法.由于這類方法通常要使用比較特殊的儀器,因而稱之為“儀器分析”。特點：操作簡便而快速，特別是對于含量低的組分的測定。易于實現(xiàn)自動化和智能化。能提供化學分析法難以勝任的物質(zhì)的結構、組分價態(tài)、元素在微區(qū)的空間分布等諸多信息。第3頁/共52頁第三頁，共53頁。局限性：準確度不夠高，但對于低含量的組分已完全滿足要求。儀器分析之前，通常需要用化學法對試樣進行預處理，進行儀器分析一般都要用化學法對試樣進行定量工作曲線校準，而很多標準物質(zhì)卻需要用化學分析法進行準確含量的測定。所以，化學分析方法與儀器分析方法不可分隔。第4頁/共52頁第四頁，共53頁。0.2儀器分析基本內(nèi)容和分類光學分析法：利用物質(zhì)的光化學性質(zhì)進行分析的一類方法?？煞譃樵游展庾V法、紫外及可見吸收光譜法，紅外吸收光譜法、核磁共振波譜法。電化學分析法：利用物質(zhì)的電化學性質(zhì)進行分析的一類方法。電導法，電位滴定法，電位分析法，庫侖分析法。色譜分析法：利用物質(zhì)在兩相間的分配不同進行分離分析，可分為氣相色譜法，高效液相色譜法，離子色譜法。其他分析法：質(zhì)荷比，質(zhì)譜法。第5頁/共52頁第五頁，共53頁。分析儀器的組成儀器分析測定時使用各種類型的分析儀器。分析儀器自動化程度越高，儀器越復雜，然而不管分析儀器如何復雜，一般它們均由信號發(fā)生器、檢測器、信號處理器和讀出裝置四個基本部分組成.第6頁/共52頁第六頁，共53頁。0.3發(fā)展中的儀器分析方法的創(chuàng)新.靈敏度,選擇性和準確度在不斷的提高.選擇性檢測技術和多組分同時分析技術成為當前研究的主要課題.分析儀器的智能化.新型動態(tài)分析檢測和非破壞性檢測多種方法的聯(lián)合使用擴展時空多維信息.第7頁/共52頁第七頁，共53頁。1紫外-可見分光光度法比色分析法：利用比較待測溶液的本身的顏色或加入試劑后呈現(xiàn)的顏色的深淺來測定溶液中待測物質(zhì)的濃度的方法就稱為比色分析法分光光度法：應用分光光度計，根據(jù)物質(zhì)對不同波長的單色光的吸收程度不同而對物質(zhì)進行定性和定量分析的方法稱為分光光度法。特點：靈敏度高；具有相當?shù)臏蚀_度；設備和操作簡單，價格低廉，分析速度快；應用廣泛。第8頁/共52頁第八頁，共53頁。分光光度計第9頁/共52頁第九頁，共53頁。1紫外-可見分光光度法1.1基本原理1.1.1光的基本特性:波粒二象性.光是一種電磁波，具有波動性和離子性。電磁波譜：將各種電磁波（光）按其波長或頻率大小順序排列畫成的圖表，則稱該圖表為電磁波譜。第10頁/共52頁第十頁，共53頁。單色光：具有同一波長的光。復合光：含有多種波長的光，如白光。紫外光：波長小于400nm的光可見光：能被肉眼感覺到的光400~780nm紅外光：波長大于780nm的光互補光：按一定強度混合可得到白光，如綠色光與紫色光，藍色光與黃色光。第11頁/共52頁第十一頁，共53頁。1.1.2物質(zhì)對光的選擇性吸收1.1.2.1物質(zhì)顏色的產(chǎn)生白光通過某透明溶液時顏色變化出現(xiàn)三種情況:無色,黑色,互補色.KMnO4K2CrO4第12頁/共52頁第十二頁，共53頁。1.1.2.2物質(zhì)的吸收光譜曲線光吸收曲線吸光度波長/nm第13頁/共52頁第十三頁，共53頁。1.1.3光吸收定律1.1.3.1朗伯-比爾定律

A=KbcA為吸光度,K為比例常數(shù),b為溶液液層厚度(光程長度),c為溶液濃度.透射比?0?trbc第14頁/共52頁第十四頁，共53頁。百分透射比:T=?tr/?0透射比倒數(shù):1/T=?0/?tr吸光度:lg(?0/?tr)=A光吸收越多，透射比越小，吸光度越大。第15頁/共52頁第十五頁，共53頁。1.1.3.2吸光系數(shù)A=Kbc其中,K為吸光系數(shù)摩爾吸光系數(shù)A=bc第16頁/共52頁第十六頁，共53頁。1.1.3.3吸光度的加和性A總=A1+A2+…An1.1.3.4偏離光吸收定律的主要因素入射光的非單色性溶液的化學因素比爾定律的局限性第17頁/共52頁第十七頁，共53頁。1.2紫外可見分光光度計1.2.1儀器的基本組成部件光源單色器樣品吸收池檢測器信號顯示系統(tǒng)第18頁/共52頁第十八頁，共53頁。1.2.1.1光源可見光光源:鎢燈、鹵鎢燈紫外光光源:氫、氘、氙放電燈等1.2.1.2單色器單色器狹縫色散元件透鏡系統(tǒng)棱鏡反射光柵第19頁/共52頁第十九頁，共53頁。1.2.1.3吸收池比色皿玻璃吸收池、石英吸收池使用注意事項：第20頁/共52頁第二十頁，共53頁。1.2.1.4檢測器常用檢測器:光電池、光電管、光電倍增管等。透明金屬膜金屬集電極半導體基體光電管第21頁/共52頁第二十一頁，共53頁。1.2.2紫外-可見分光光度計的類型按使用波長分:

可見分光光度計400~780nm

紫外可見分光光度計200~1000nm按光路:

單光束分光光度計雙光束分光光度計按波長數(shù):單波長分光光度計雙波長分光光度計1.2.2.1單光束分光光度計(721722)

特點：結構簡單、價格低，適用于定量分析。不足之處是誤差較大。一束光第22頁/共52頁第二十二頁，共53頁。1.2.2.2雙光束分光光度計特點：能連續(xù)改變波長，自動比較樣品及參比溶液的透光強度，自動消除光源強度所引起的誤差。第23頁/共52頁第二十三頁，共53頁。1.2.2.3雙波長分光光度計12特點：不僅能測定高濃度試樣、多組分試樣，并能測定渾濁試樣。日本島津UV-300UV365第24頁/共52頁第二十四頁，共53頁。1.2.3常用紫外-可見分光光度計的使用1.2.3.1721型可見分光光度計調(diào)節(jié)器：選擇波長電位器：調(diào)Ｔ＝０0%T電位器：調(diào)Ｔ＝１００％吸收池拉桿：將吸收池送入光路靈敏度選擇鈕：調(diào)靈敏度電源開關：提供１２Ｖ穩(wěn)壓電源吸收池暗箱蓋：接光路閘門，只有調(diào)１００％Ｔ和測量時才關暗箱蓋。顯示電表：標有透射比Ｔ和吸光度Ａ，測量時通常讀取吸光度Ａ的數(shù)值。第25頁/共52頁第二十五頁，共53頁。使用方法：接通電源開關，打開樣品室暗箱蓋，使電表指針處于“０”位。預熱２０分鐘，再選擇波長和靈敏度檔，調(diào)Ｔ＝０％蓋上樣品室蓋，拉動吸收池拉桿，使參比溶液池置于光路上，調(diào)節(jié)“１００％Ｔ”調(diào)節(jié)器，使電表指針指在Ｔ＝１００％。重復開蓋調(diào)零、關蓋調(diào)T＝100%關蓋、拉桿、讀數(shù)后開蓋清洗吸收池關電第26頁/共52頁第二十六頁，共53頁。實驗一、分光光度計的使用及光吸收曲線的繪制儀器分析課件\實驗一分光光度計的使用.doc第27頁/共52頁第二十七頁，共53頁。1.3可見分光光度法實驗技術1.3.1樣品的制備光譜分析通常是在溶液中進行，固體樣品要轉變?yōu)槿芤骸Ｈ鏚MnO4水溶液無機試樣要轉變?yōu)樗芤?，不能溶于水的轉變?yōu)樗崛芤?，或采用熔融法。如銅用稀硝酸溶解。有機樣品用有機溶劑溶解或抽提后，配成適于測定的濃度范圍。所用的溶劑應在測定波長下沒有明顯的吸收，揮發(fā)性小，不易燃，無毒性，價格便宜。第28頁/共52頁第二十八頁，共53頁。1.3.2顯色條件的選擇許多物質(zhì)本身無色或顏色很淺，對可見光不產(chǎn)生吸收或吸收不大，必須事先通過適當?shù)幕瘜W處理，使該物質(zhì)轉變成有色化合物，再進行光度測定。將待測組分轉變成有色化合物的反應稱為顯色反應。與待測組分形成有色化合物的試劑稱為顯色劑。第29頁/共52頁第二十九頁，共53頁。1.3.2.1顯色反應與顯色劑顯色反應可為氧化還原反應，配位反應，或兼有上述兩種反應，配位反應最為普遍。同一種化合物可與多種顯色劑反應生成不同有色物質(zhì)。選擇原則是：選擇性好。一種顯色劑最好只與一種被測組分起顯色反應。靈敏度高。生成的有色化合物摩爾吸光系數(shù)大。生成的化合物組成恒定，性質(zhì)穩(wěn)定。如果顯色劑有色，要求有色化合物與顯色劑之間的顏色差別大。顯色條件易于控制。第30頁/共52頁第三十頁，共53頁。常用顯色劑：無機顯色劑：

鐵硫氰酸鹽：鉬鎢

鈮紅橙黃黃氨水：銅鈷鎳藍紅紫第31頁/共52頁第三十一頁，共53頁。有機顯色劑：與金屬離子形成的配合物穩(wěn)定性、靈敏度和選擇性都比較高，種類也較多?；腔畻钏幔篎e2+鄰菲羅啉：Fe2+,Cu2+丁二酮肟：Ni結晶紫：Ca孔雀綠：Ca二甲酚橙：Nb,Pb2+第32頁/共52頁第三十二頁，共53頁。1.3.2.2顯色條件的選擇顯色劑用量：適當過量。2.溶液酸度：通過實驗確定合適的酸度。酸度不同，生成的配合物顏色不同酸度過高，降低配合物的穩(wěn)定性酸度變化，顯色劑的顏色可能發(fā)生變化。酸度過低，破壞有色配合物。AAA第33頁/共52頁第三十三頁，共53頁。3.顯色溫度：不同的顯色反應對溫度要求不同，大多數(shù)在常溫下進行。有些反應必須在較高溫度下進行。如硅鉬藍法測微量硅。4.顯色時間：包括顯色時間和穩(wěn)定時間。ATT1T2第34頁/共52頁第三十四頁，共53頁。1.3.3測量條件的選擇1.3.3.1測定波長的選擇根據(jù)被測組分的吸收曲線，選擇最大吸收波長max作為入射光波長，這樣靈敏度高，測量精度高。當有干擾存在時，可以選擇曲線中其他波長進行測定（曲線平坦處）。Amax第35頁/共52頁第三十五頁，共53頁。噻菌靈光吸收曲線第36頁/共52頁第三十六頁，共53頁。1.3.3.2參比溶液的選擇測量吸光度時，入射光的反射，以及溶劑、試劑等對光的吸收會造成透射光通量的減弱。為使光能量的減弱僅與溶液中待測物質(zhì)的濃度有關，需要選擇合適組分的溶液作參比溶液。目的是消除干擾，抵消吸收池和試劑對入射光的吸收。第37頁/共52頁第三十七頁，共53頁。參比溶液種類：溶劑參比：當試樣溶液中，僅有待測組分與顯色劑的反應產(chǎn)物有吸收時，可采用溶劑作參比溶液。(如氨水作顯色劑測定銅離子濃度,用水作參比.)試劑參比：如果顯色劑或其他試劑在測定波長有吸收，此時應采用試劑參比溶液。按顯色反應相同條件，只是不加入試樣，同樣加入試劑和溶劑作為參比溶液。(結晶紫測鈣)水與結晶紫水與結晶紫,含鈣第38頁/共52頁第三十八頁，共53頁。試液參比：將試液與顯色溶液作相同處理，只是不加顯色劑。不加顯色劑2.褪色參比：在顯色液中加褪色劑，使已顯色的產(chǎn)物褪色，褪色后的溶液作參比溶液。第39頁/共52頁第三十九頁，共53頁。1.3.3.3吸光度測量范圍的選擇實踐證明只有當待測溶液濃度控制在適當?shù)姆秶鷥?nèi)，由儀器測量引起的相對誤差才比較小，而在A=0.434時，相對而言誤差達到最小。實際工作中，一般將吸光度控制在0.2~0.8范圍。為了使測量的吸光度在測量的范圍內(nèi)，可以調(diào)節(jié)被測溶液的濃度使用厚度不同的吸收池等方法來達到目的。第40頁/共52頁第四十頁，共53頁。1.3.4共存離子的干擾和消除方法干擾離子的影響共存離子本身具有顏色，如Fe3+、Ni2+、

Co2+

、Cu2+

、Cr3+等的存在影響被測離子的測定。共存離子與顯色劑或被測組分反應，使顯色劑或被測組分的濃度降低，妨礙顯色反應的完成，導致結果偏高。共存離子與顯色劑反應生成有色化合物或沉淀，導致測量結果偏高。第41頁/共52頁第四十一頁，共53頁。2、干擾的消除方法：控制溶液的酸度：以磺基水楊酸測定Fe3+時，消除Cu2+干擾。加入掩蔽劑掩蔽干擾離子。要求不產(chǎn)生新的干擾。常用掩蔽劑：KCN、NH4F酒石酸、草酸、檸檬酸、抗壞血酸。改變干擾離子的價態(tài)以消除干擾。用鉻菁S顯色Al3+時，消除Fe3+干擾。選擇合適的入射光波長消除干擾。選擇合適的參比溶液。分離干擾離子。第42頁/共52頁第四十二頁，共53頁。1.3.5.1單組分樣品的分析單組分樣品，在最大吸收波長處，選用適當?shù)膮⒈热芤?，測量試樣的吸光度，用工作曲線法或比較法求得分析結果。工作曲線法（標準曲線法）：制作方法:配制四個以上濃度不同的待測組分的標準溶液，以空白溶液為參比溶液，在選定的波長下，分別測定各標準溶液的吸光度。以標準溶液的濃度為橫坐標，吸光度為縱坐標，在坐標紙上繪制曲線，此曲線即為工作曲線。1.3.5定量方法第43頁/共52頁第四十三頁，共53頁。1.工作曲線法（標準曲線法）：標準溶液（ug/mL）13579吸光度A0.1140.2120.3350.4340.6700.10.50.313579濃度A第44頁/共52頁第四十四頁，共53頁。在測定樣品時，應按相同的方法制備待測試液，在相同測量條件下測量試液的吸光度，然后在工作曲線上查出待測試樣濃度。為了保證測定準確度，要求標樣與試樣溶液的組成保持一致，待測試液的濃度應在工作曲線線性范圍內(nèi)，最好在工作曲線中部。工作曲線應定期校準，如果實驗條件變動，工作曲線應重新繪制。如果實驗條件不變，那么每次測量只要帶一個標樣，校驗一下實驗條件是否符合，就可直接用此工作曲線測量試樣的含量。

工作曲線法定量注意事項:第45頁/共52頁第四十五頁，共53頁。這種方法是用一個已知濃度的標準溶液（Cs），在一定條件下，測得其吸光度As，然后在相同條件下測得試液CX的吸光度AX

；試樣、標準溶液完全符合朗伯-比爾定律，則使用這方法要求：CX與Cs濃度應接近，且都符合吸收定律。比較法適于個別樣品的測定。2比較法

CX=AX

AsCs第46頁/共52頁第四十六頁，共53頁。（1）標準溶液對純水要求比較高，配制用水在沒有注明其他要求時，應符合國家標準規(guī)定的二級水的規(guī)格。（2）配制標準溶液所用試劑的純度應在分析純以上。（3）配制標準溶液所用試劑的濃度都比較低，常以ug/mL或mg/mL表示。應先配成比使用的濃度高1~3個數(shù)量級的濃溶液作為儲務液，臨用前再進行稀釋。為了保證一定的準確度，稀釋倍數(shù)高時應采取逐級稀釋的做法。1.3.6標準溶液的配制第47頁/共52頁第四十七頁，共53頁。（4）必須注意選用合適的容器保存溶液，防止存放過程中由于容器材料溶解可能對標準溶液造成的污染，有些金屬離子標準溶液宜在塑料瓶中保存。（5）微量組分測定用標準溶液在常溫下保存期一般為兩個月，當出現(xiàn)沉淀或顏色有變化時，應重新配制，切不可將就使用。第48頁/共52頁第四十八頁，共53頁?；腔畻钏岱?/p>

:磺基水楊酸與Fe3+

在酸性介質(zhì)中（pH2~3）生成物紅色配合物，其溶液在52