1、分光廣度法第1頁，共37頁，2022年，5月20日，9點46分，星期一2.1 光譜分析法導(dǎo)論2.1.1分子吸光分析法是基于被測物質(zhì)的分子對光具有選擇性吸收的特性而建立起來的分析方法。又稱為吸光（分光）光度法。I0It光強(qiáng)的測量分光光度計分光光度法的應(yīng)用：定量測定與定性分析物質(zhì)對光有選擇性吸收 光強(qiáng)的減弱與物質(zhì)濃度的關(guān)系？朗伯-比爾定律測量光強(qiáng)度的減弱第2頁，共37頁，2022年，5月20日，9點46分，星期一2.1 光譜分析法導(dǎo)論原子光譜：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遠(yuǎn)紫外近紫外可見近紅外中紅外 遠(yuǎn)紅外（真空紫外）10nm200nm200nm 400n

2、m400nm 750nm750 nm 2.5 m2.5 m 50 m50 m 300 m光學(xué)光譜區(qū)第3頁，共37頁，2022年，5月20日，9點46分，星期一2.1 光譜分析法導(dǎo)論 特點 靈敏度高：測定下限可達(dá)10-510 -6molL-1, 10-4%10-5%準(zhǔn)確度能夠滿足微量組分的測定要求： 相對誤差25 （12）操作簡便快速應(yīng)用廣泛第4頁，共37頁，2022年，5月20日，9點46分，星期一2.1.2 光的性質(zhì)（1） 波粒二象性 c 真空中光速 2.99792458108m/s3.0 108m/s波長，單位：m,cm,mm,m,nm, 1m=10-6m, 1nm=10-9m, 1=10

3、-10m 頻率，單位：赫茲Hz 次/秒 n 折射率，真空中為1光的傳播速度:波動性第5頁，共37頁，2022年，5月20日，9點46分，星期一h普朗克(Planck)常數(shù) 6.62610-34Js頻率E光量子具有的能量 單位：J(焦耳)，eV(電子伏特) 1eV=1.6021019 J微粒性光量子，具有能量結(jié)論:一定波長的光具有一定的能量，波長越長(頻率越低)，光量 子的能量越低. =hc/第6頁，共37頁，2022年，5月20日，9點46分，星期一（2） 光的單色性單色光：具有單一波長的光復(fù)合光：由兩種或兩種以上不同波長的光組成的光如：白光屬于復(fù)合光，波長400-750 nm 互補(bǔ)色光：兩種

4、適當(dāng)顏色的單色光按一定強(qiáng)度比例混合可成為白光，這兩種單色光稱為互補(bǔ)色光第7頁，共37頁，2022年，5月20日，9點46分，星期一/nm顏色互補(bǔ)光400 450紫黃綠450 480藍(lán)黃480 490綠藍(lán)橙490 500藍(lán)綠紅500 560綠紅紫560 580黃綠紫580 610黃藍(lán)610 650橙綠藍(lán)650 760紅不同顏色的可見光波長及其互補(bǔ)光藍(lán)綠第8頁，共37頁，2022年，5月20日，9點46分，星期一 物質(zhì)的顏色是由于物質(zhì)對不同波長的光具有選擇性吸收作用而產(chǎn)生的，物質(zhì)的顏色由透過光決定。如：硫酸銅溶液吸收白光中的黃色光，透過藍(lán)色光高錳酸鉀溶液吸收白光中的綠色光，透過紫光溶液物質(zhì)呈現(xiàn)的顏

5、色和吸收的光的顏色之間是互補(bǔ)關(guān)系。思考：風(fēng)光光度法測定的溶液的吸光程度時，該溶液必須 是有色溶液嗎？第9頁，共37頁，2022年，5月20日，9點46分，星期一光的單色性是描述光純度的參數(shù)，常用光譜線的半寬度來表示。半寬度越窄，光的單色性越好，單色光越純。光的半寬度是指光的最大強(qiáng)度Imax一半處的波長寬度，常用 或v表示，單位nm.第10頁，共37頁，2022年，5月20日，9點46分，星期一吸光度： 透光率的倒數(shù)反映了物質(zhì)對光的吸收程度，應(yīng)用時取它的對數(shù)作為吸光度，用A (Absorbance）表示。透光率：溶液透過光的強(qiáng)度It 與入射光I0的強(qiáng)度之比稱為透光率（透射比），用符號T（Tran

6、smittance）表示。2.2 光的吸收定律 2.2.1 基本概念 I0It入射光透過光第11頁，共37頁，2022年，5月20日，9點46分，星期一2.2.2 光的吸收定律- 朗伯-比爾定律朗伯比爾定律：當(dāng)一束平行的單色光通過均勻、無散射現(xiàn)象的溶液時，在單色光強(qiáng)度、溶液的溫度等條件不變的情況下，溶液吸光度與溶液的濃度及液層厚度的乘積成正比。A = -lgT Kbc是紫外-可見風(fēng)光光度法定量分析的理論基礎(chǔ)。光吸收定律的應(yīng)用條件 均一的稀溶液（通常濃度小于0.01mol/L）、入射光為單色光。第12頁，共37頁，2022年，5月20日，9點46分，星期一吸光度與光程的關(guān)系 A = bc 0.1

7、0b0.202b0.00光源檢測器顯示器參比第13頁，共37頁，2022年，5月20日，9點46分，星期一吸光度與濃度的關(guān)系 A = bc0.10c0.202c0.00光源檢測器顯示器參比第14頁，共37頁，2022年，5月20日，9點46分，星期一吸光度與波長的關(guān)系 A = bc0.00紅0.10紅0.00光源檢測器顯示器參比藍(lán)綠光紅光第15頁，共37頁，2022年，5月20日，9點46分，星期一A = -lgT Kbc K為吸光系數(shù)，物理意義是吸光物質(zhì)在單位濃度、單位液 層厚度時的吸光度。 K值隨b、c的單位不同而不同。 當(dāng)b的單位為cm，c的單位為g/L，K用表示，稱為質(zhì) 吸光系數(shù)； A

8、a b c 當(dāng)b的單位為cm，c的單位為mol/L，K用表示，稱為摩 爾吸光系數(shù)。 A = -lgT =bca 的單位: Lg-1cm-1 的單位: Lmol-1cm-1第16頁，共37頁，2022年，5月20日，9點46分，星期一A = -lgT =bc2）當(dāng)b、一定時，Ac，定量依據(jù)3）物質(zhì)不吸光，T=1，A=0 物質(zhì)全部吸收光， T=0，A= 1）入射光：可見光、紫外光、紅外光摩爾吸光系數(shù)僅與入射光的波長、被測組分的本性和溫度有關(guān)，對某一化合物在一定 溫度和波長下是一常數(shù)，是物質(zhì)的特性常數(shù)之一，可作為定性鑒別的重要依據(jù)，也可估量定量方法的靈敏度， 越大，方法的靈敏度越高。 注意：第17頁

9、，共37頁，2022年，5月20日，9點46分，星期一吸光度A、透射比T與濃度c 的關(guān)系A(chǔ) = lg(I0/It) = lg(1/T) = lgT = KbcAT (%)cA=kbc1.00.80.60.40.2100 80 60 40 20第18頁，共37頁，2022年，5月20日，9點46分，星期一2.2.3 吸光度的加和性如果溶液中同時含有n種吸光物質(zhì)，只要各組分之間無相互作用（不因共存而改變本身的吸光特性），則 A = A1 + A2 + +An 用參比溶液調(diào)T=100%（A=0），再測樣品溶液的吸光度，即消除了吸收池對光的吸收、反射，溶劑、試劑對光的吸收等。第19頁，共37頁，202

10、2年，5月20日，9點46分，星期一2.3 紫外-可見吸收光譜 紫外-可見吸收光譜 ：又稱吸收曲線，是將不同波長的單色光依次通過一定濃度的待測溶液，測出該溶液對各種單色光的吸光度。然后以波長為橫坐標(biāo)，以吸光度A為縱坐標(biāo)，200 800 nm波長范圍內(nèi)所繪制的A-曲線。第20頁，共37頁，2022年，5月20日，9點46分，星期一 紫外-可見吸收曲線的形狀取決于 物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)不同， 具有不同的吸收曲線-定性分析； 同種物質(zhì)不同濃度的吸收曲線 形狀相似，最大吸收波長不變； 不同種物質(zhì)的吸收曲線形狀和最 大吸收波長不同。 同一吸光物質(zhì)在不同波長下的 是不同的。在最大吸收波長max 處摩爾

11、吸光系數(shù)最大，表明該物質(zhì) 此時吸光能力最強(qiáng)，次峰次之。 第21頁，共37頁，2022年，5月20日，9點46分，星期一2.4.1 入射光波長的選擇一般情況下，應(yīng)選擇被測物質(zhì)的最大吸收波長的光作為入射光。這是因為在此波長處測定有較高的靈敏度。干擾物質(zhì)存在時，依據(jù)“吸收最大，干擾最小”，即干擾物質(zhì)在此波長下不吸收或吸收很弱。選擇方法：繪制光的吸收曲線確定最佳波長。2.4 分光光度法分析條件的選擇第22頁，共37頁，2022年，5月20日，9點46分，星期一2.4.2 參比溶液的選擇 2.4 分光光度法分析條件的選擇吸光度測量時，溶液的反射、溶劑和試劑等對光吸收，會使測量結(jié)果帶來誤差，測量時需對上述

12、影響進(jìn)行校正，可采用光學(xué)性質(zhì)相同、厚度相同的比色皿放置參比溶液（無待測離子的溶液），調(diào)節(jié)儀器使透過比色皿的吸光度為零。選擇參比溶液的原則：使試液的吸光度真正反映待測組分的濃度。溶劑參比：顯色劑及所用其他試劑在測定波長處均無吸收，僅待測組分與顯色劑的反應(yīng)物有吸收時，可用純?nèi)軇┳鰠⒈热芤海缯麴s水。試劑參比：試樣無吸收，顯色劑或加入其他試劑在測定波長處略有吸收，應(yīng)采用試劑空白（不加試樣而其余試劑照加的溶液）做參比。第23頁，共37頁，2022年，5月20日，9點46分，星期一試樣參比：顯色劑在測量波長處無吸收，但待測試樣本身在測定波長處有吸收，用不加顯色劑的試液做參比，消除有色離子的干擾。褪色參比

13、：試液和顯色劑均有色，對測定波長處的光有吸收，可以在顯色溶液中加入特定的褪色劑（配位劑、氧化劑或還原劑），選擇性的與被測離子反應(yīng)，生成無色物質(zhì)，使顯色物質(zhì)褪色，此溶液即為褪色參比溶液。例：鉻天青S法測鋁，鉻天青S與Al3+反應(yīng)顯色后，加入NH4F奪取Al3+生成無色的AlF63+,使鋁與鉻天青S配合物褪色，褪色參比溶液可消除顯色劑和樣品中微量共存離子的吸收干擾。第24頁，共37頁，2022年，5月20日，9點46分，星期一2.4.3 吸光度范圍的選擇 任何光度分析儀器都有一定的測量誤差，其來源有光源不穩(wěn)定、光電池測量不準(zhǔn)等，為了減少儀器引起的誤差，使測定結(jié)果的準(zhǔn)確度提高，一般將測量的吸光度控制

14、在0.20.8范圍內(nèi)，吸光度太高或太低都會影響分析結(jié)果的準(zhǔn)確。方法（1）控制被測溶液的濃度，如改變?nèi)恿?、改變顯色后 溶液的體積等； （2）使用厚度不同的比色皿，以調(diào)節(jié)吸光度的大小。第25頁，共37頁，2022年，5月20日，9點46分，星期一在相同條件下配制樣品溶液和標(biāo)準(zhǔn)溶液，在最佳波長處和線性范圍內(nèi)測定二者的吸光度A樣和A標(biāo)，進(jìn)行比較。2.5.1單組分的定量（1）比較法 2.5 紫外-可見吸收光譜法的應(yīng)用分光光度法主要用于微量和痕量組分的測定，幾乎所有無機(jī)離子和許多有機(jī)化合物都可以直接或間接用分光光度法進(jìn)行定量分析，既可以單組份定量，也可用于多組分的測定，理論依據(jù)為朗伯-比爾定律。測定時根

15、據(jù)具體情況采用標(biāo)準(zhǔn)曲線法、比較法等。 標(biāo)準(zhǔn)溶液 AsKsbscs待測溶液 AxKxbxcx因是同種物質(zhì)，同臺儀器，相同厚度吸收池及同一波長測定，故KsKx，bsbx，所以：cs為了減少誤差，比較法配制的標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度常與樣品溶液的濃度相接近。第26頁，共37頁，2022年，5月20日，9點46分，星期一測定時，先取與被測物質(zhì)含有相同組分的標(biāo)準(zhǔn)樣品，配成一系列濃度不同的標(biāo)準(zhǔn)溶液，置于相同厚度的吸收池中，在最佳波長處分別測其吸光度。然后以溶液濃度c為橫坐標(biāo)，以相應(yīng)的吸光度A為縱坐標(biāo)，繪制Ac曲線圖，即為標(biāo)準(zhǔn)曲線。在相同條件下測出樣品溶液的吸光度，從標(biāo)準(zhǔn)曲線上便可查出與此吸光度對應(yīng)的樣品溶液的濃度。（

16、2）標(biāo)準(zhǔn)曲線法2.5 紫外-可見吸收光譜法的應(yīng)用濃度差距最好是成倍增加或 等級增加；設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)曲線樣品的標(biāo)準(zhǔn)濃 度范圍要有一個比較大的跨 度，保證樣品的濃度要在標(biāo) 準(zhǔn)曲線濃度范圍之內(nèi)，包括 上限和下限；第27頁，共37頁，2022年，5月20日，9點46分，星期一標(biāo)準(zhǔn)曲線的樣品數(shù)一般為7個點，但至少要保證有5個點， 且各點必須描出來；檢測標(biāo)準(zhǔn)樣品時，應(yīng)按濃度遞增順序進(jìn)行，以減少高濃度對 低濃度的影響，提高準(zhǔn)確性； 若各點不在一直線，則可通過原點，盡可能使直線通過更多 點，使不在直線上的點盡量均 勻地分布在直線的兩邊；坐標(biāo)軸必須標(biāo)出所代表的物理 量、單位必須標(biāo)明；坐標(biāo)紙最好是正方形或長方形 (長：

17、寬=3 ：2)，橫軸和縱軸 的全距占用格數(shù)相同； 標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制完畢以后，應(yīng)在坐標(biāo)紙上注明實驗項目的名稱。 Vc含量的測定 第28頁，共37頁，2022年，5月20日，9點46分，星期一2.5.2 偏離朗伯-比爾定律的原因 標(biāo)準(zhǔn)曲線向上彎，正偏離；標(biāo)準(zhǔn)曲線向下彎，負(fù)偏離。1） 儀器方面原因：入射光束不純，并非真正的單色光，使得吸收光譜分辨率下降，形成負(fù)偏離。實際工作中，選擇優(yōu)良性能單色器的分光光度計、選擇合適波長、做空白試驗。2） 化學(xué)方面原因：溶質(zhì)的離解、絡(luò)合、分析濃度偏大等引起偏離；應(yīng)嚴(yán)格控制反應(yīng)條件。第29頁，共37頁，2022年，5月20日，9點46分，星期一2.6 紫外-可見分光光度計

18、 儀器的基本組成 光源 單色器吸收池檢測系統(tǒng)信號顯示器第30頁，共37頁，2022年，5月20日，9點46分，星期一2.6 紫外-可見分光光度計 1 光源 理想光源在使用波長范圍內(nèi)有足夠的輻射強(qiáng)度和明顯的穩(wěn)定性輻射光是連續(xù)的，其強(qiáng)度不隨波長的變化而發(fā)生明顯的變化 光源的穩(wěn)定性直接影響測定結(jié)果的精密度和準(zhǔn)確度 可見光區(qū)：鎢燈，碘鎢燈(3501000nm)紫外區(qū)：氫燈，氘燈(160375nm)，同樣條件下氘燈的輻 射強(qiáng)度比氫燈大4倍左右 氙燈：紫外、可見 光區(qū)均可用作光源穩(wěn)壓電源/nm鎢燈（熱輻射光源）4006008001000氙燈（氣體放電光源）氫燈強(qiáng)度第31頁，共37頁，2022年，5月20日，9點46分，星期一2.6 紫外-可見分光光度計 氙燈氫燈鎢燈第32頁，共37頁，2022年，5月20日，9點46分，星期一單色器由色散元件、狹縫和透鏡系統(tǒng)組成；常用色散元件：棱鏡、光柵（由于玻璃吸收紫外光，紫外-可見分光光度計采用石英棱鏡（光柵）。2 單色器 單色器：將光源發(fā)出的連續(xù)光分解為單色光的裝置，是儀器的 核心部分，性能影響光譜帶寬、靈敏度及工作曲線的線性范圍等。 棱鏡入射狹縫準(zhǔn)直透鏡棱鏡聚焦透鏡出射狹縫白光紅紫12800 600 500400第33頁，共37頁，2022年，5月20