一光的基本性質(zhì)吸光光度法

是基于被測物質(zhì)的分子

對光具有選擇吸收的特性而建立的分析方法。光是一種電磁波，具有波粒二象性，不同波長的光具有不同的能量。射線x射線紫外光紅外光微波無線電波10-2nm10nm102nm104nm0.1cm10cm103cm105cm可見光第一節(jié)物質(zhì)對光的吸收基本原理光的波粒二象性波動性粒子性E光的折射光的衍射光的偏振光的干涉光電效應(yīng)E：光子的能量（J,

焦耳）：光子的頻率（Hz,赫茲）

：光子的波長（cm）c：光速（2.99791010cm.s-1）h：Plank常數(shù)（6.625610-34J.s

焦耳.秒）單色光、復(fù)合光、光的互補(bǔ)單色光復(fù)合光光的互補(bǔ)單一波長的光由不同波長的光組合而成的光若兩種不同顏色的單色光按一定的強(qiáng)度比例混合得到白光，那么就稱這兩種單色光為互補(bǔ)色光，這種現(xiàn)象稱為光的互補(bǔ)。藍(lán)黃紫紅綠紫黃綠綠藍(lán)橙紅藍(lán)綠物質(zhì)的顏色與光的關(guān)系完全吸收完全透過吸收黃色光光譜示意表觀現(xiàn)象示意復(fù)合光吸收光譜光作用于物質(zhì)時(shí)，物質(zhì)吸收了可見光，而顯示出特征的顏色，這一過程與物質(zhì)的性質(zhì)及光的性質(zhì)有關(guān)。物質(zhì)對光的吸收物質(zhì)對光的吸收滿足Plank條件A物質(zhì)對光的選擇吸收物質(zhì)的電子結(jié)構(gòu)不同，所能吸收光的波長也不同，這就構(gòu)成了物質(zhì)對光的選擇吸收基礎(chǔ)。例：A物質(zhì)B物質(zhì)同理，得：1ev=1.610-19J.吸收光譜的獲得

AbsorptionSpectra測量某物質(zhì)對不同波長單色光的吸收程度，以波長（）為橫坐標(biāo)，吸光度（A）為縱坐標(biāo)，繪制吸光度隨波長的變化可得一曲線，此曲線即為吸收光譜。(a)(b)(c)(d)

220240260280

nm

A0000(a)聯(lián)苯（己烷溶劑）；一些典型的紫外光譜(b)苯（己烷溶劑）；(c)苯蒸汽；(d)Na蒸汽。第二節(jié)光吸收基本定律一、朗伯-比爾定律透光率定義：T取值為0.0%~100.0%全部吸收T=0.0%全部透射T=100.0%入射光I0透射光It二、朗伯-比爾定律的推導(dǎo)I0dbbItII-dIdI∝NIN：薄層中的吸光粒子數(shù)N=N0cdSdbN0

：阿伏加德羅常數(shù)

dS：捕獲面積，薄層中被光照射的面積。c：吸光溶液的濃度N=k’

cdb故

dI∝NI=Ik’

cdbdI=-Ik

cdb,dI/I=-k

cdb積分得或得三、吸光度與透光率T：透光率A：吸光度1.00.50ACA100500T%TT=0.0%A=∞T=100.0%A=0.0A=0.434T=36.8%四、吸光系數(shù)b

：吸光液層的厚度，光程，cmc：吸光物質(zhì)的濃度，g/L,mol/LK：比例常數(shù)入射光波長物質(zhì)的性質(zhì)溫度取值與濃度的單位相關(guān)c：mol/LK

摩爾吸光系數(shù)，L·mol–1·cm-1c：g/LK

a吸光系數(shù)，L·g–1·cm-1c：g/100mLK

比吸光系數(shù)相互關(guān)系

MolarAbsorptivityAbsorptivitySpecificextinctioncoefficient吸收定律與吸收光譜的關(guān)系A(chǔ)C吸光定律A或吸收光譜AC

max吸收光的加合性多組分體系中，如果各組分之間無相互作用，其吸光度具有加合性，即對吸收定律偏離AC主要原因物理因素化學(xué)因素物理因素化學(xué)因素吸收定律偏離非單色光引起的偏離非平行光引起的偏離介質(zhì)不均勻引起的偏離溶液濃度過高引起化學(xué)反應(yīng)引起的偏離非單色光引起的對吸光定律的偏離-物理因素設(shè)入射光由1

和2

兩種波長組成，溶液的吸光質(zhì)點(diǎn)對兩種波長的光的吸收均遵從吸收定律121+2或或非單色光引起的對吸光定律的偏離對吸收光譜而言，b和c固定，反映了隨波長變化的情況，單一波長，固定；不同波長，不同。因此，非單色光將導(dǎo)致對吸光定律的偏離。A或12在實(shí)際工作中，入射光通常具有一定的帶通。為了避免非單色光帶來的影響，一般選用峰值波長進(jìn)行測定。1對應(yīng)的1較小2對應(yīng)的2較大選用峰值波長，也可以得到較高的靈敏度。第三節(jié)吸光光度法的儀器分光光度法（紫外-可見分光光度法）UV-VIS0.575光源單色器吸收池檢測器顯示I0It參比樣品入射光I0透射光It請注意與定義比較未考慮吸收池和溶劑對光子的作用一吸光分析法的儀器簡介紫外-可見分光光度計(jì)組件光源單色器樣品池檢測器信號輸出氫燈，氘燈，185~350nm；鹵鎢燈，250~2000nm.基本要求：光源強(qiáng)，能量分布均勻，穩(wěn)定作用：將復(fù)合光色散成單色光棱鏡光柵玻璃，350~2500nm,石英，185~4500nm平面透射光柵，反射光柵玻璃，光學(xué)玻璃，石英作用：將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，并放大光電管，光電倍增管，光電二極管，光導(dǎo)攝像管（多道分析器）表頭、記錄儀、屏幕、數(shù)字顯示一、分光光度計(jì)的基本部件（一）光源分光光度計(jì)一般由光源、單色器（分光系統(tǒng)）、吸收池、檢測系統(tǒng)和信號顯示系統(tǒng)五部分組成光源應(yīng)能提供足夠發(fā)射強(qiáng)度、穩(wěn)定且波長連續(xù)變化的復(fù)合光，同時(shí)反射光的強(qiáng)度還應(yīng)不隨波長的變化而明顯改變氙燈氫燈鎢燈鎢燈：400～2500nm氫燈：185～375nm氙燈：200～800nm動畫（二）單色器（分光系統(tǒng)）作用：從光源發(fā)出的復(fù)合光中分出所需要的單色光組成：入射狹縫、準(zhǔn)直鏡、色散元件（棱鏡或光柵）、聚焦鏡、出射狹縫入射狹縫準(zhǔn)直透鏡棱鏡聚焦透鏡出射狹縫白光紅紫λ1λ2800600500400棱鏡：依據(jù)不同波長光通過棱鏡時(shí)折射率不同。玻璃360～3200nm,石英200～4000nm光柵：利用光通過光柵時(shí)發(fā)生衍射和干涉現(xiàn)象而分光在鍍鋁的玻璃表面刻有數(shù)量很大的等寬度等間距條痕(600、1200、2400/mm)特點(diǎn)：波長范圍寬,色散均勻,分辨性能好,使用方便光柵衍射示意圖出射狹縫光屏透鏡平面透射光柵平面透射光柵反射光柵（廣泛使用）（三）吸收池（四）檢測系統(tǒng)可見光區(qū)：光學(xué)玻璃池；紫外區(qū)：石英池用于盛待測及參比溶液（0.5、1、2、3cm）利用光電效應(yīng)，將光能轉(zhuǎn)換成電流訊號硒光電池，光電管，光電倍增管適用于300-800nm,在500-600nm范圍最靈敏。較長時(shí)間連續(xù)使用會產(chǎn)生“疲勞”現(xiàn)象（五）信號顯示系統(tǒng)早期的分光光度計(jì)：指針式系統(tǒng)如：檢流計(jì)（72型）、微安表（721型）、電位計(jì)（751型）現(xiàn)代的分光光度計(jì)：數(shù)字電壓表、函數(shù)記錄儀、示波器及數(shù)字處理臺等010203040506070809010000.10.20.30.40.50.60.70.81.01.5∞二、吸光度的檢測原理分光光度計(jì)實(shí)際上測得的是光電流或電壓，通過轉(zhuǎn)換器將測得的電流或電壓轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的吸光度A調(diào)節(jié)檢測器零點(diǎn)，即儀器的機(jī)械零點(diǎn)：A=∞應(yīng)用不含待測組分的參比溶液調(diào)節(jié)吸光零點(diǎn)：A=0待測組分吸光度的測定：Ax測定步驟：單波長單光束分光光度計(jì)0.575光源單色器吸收池檢測器顯示三、分光光度計(jì)的分類單波長雙光束分光光度計(jì)比值光源單色器吸收池檢測器顯示光束分裂器第四節(jié)吸光光度法分析條件的選擇一、顯色反應(yīng)及其條件的選擇（一）顯色反應(yīng)和顯色劑顯色反應(yīng)：在分光光度分析中，將試樣中被測組分轉(zhuǎn)變成有色化合物的反應(yīng)顯色劑：與被測組分反應(yīng)使之生成有色物質(zhì)的試劑顯色反應(yīng)可分為：絡(luò)合反應(yīng)和氧化還原反應(yīng)1、顯色反應(yīng)選擇顯色反應(yīng)的一般標(biāo)準(zhǔn)（1）選擇性要好：一種顯色劑最好只與一種被測組分起顯色反應(yīng)，這樣干擾就少?；蛘吒蓴_離子容易被消除、或者顯色劑與被測組分和干擾離子生成的有色化合物的吸收峰相隔較遠(yuǎn)（2）靈敏度要高：靈敏度高的顯色反應(yīng)對于微量組分的測定尤為重要。但應(yīng)注意：靈敏度高的顯色反應(yīng)，并不一定選擇性就好；對于高含量的組分不一定要選用靈敏度高的顯色反應(yīng)（3）對比度要大：即如果顯色劑有顏色，則有色化合物與顯色劑的最大吸收波長的差別要大，一般要求在60nm以上（4）有色化合物的組成要恒定,化學(xué)性質(zhì)要穩(wěn)定（5）顯色反應(yīng)的條件要易于控制2、顯色劑缺點(diǎn)：多數(shù)無機(jī)顯色劑與金屬離子形成的絡(luò)合物的穩(wěn)定性差、靈敏度和選擇性都不高（1）無機(jī)顯色劑硫氰酸鹽（測鐵、鉬、鎢、鈮）鉬酸銨（測硅、磷、釩）氨水（測銅、鈷、鎳）過氧化氫（測鈦、釩、鈮）優(yōu)點(diǎn)：有機(jī)顯色劑與金屬離子形成穩(wěn)定的、具有特征顏色的鰲合物，靈敏度和選擇性都較高（2）有機(jī)顯色劑提高靈敏度的方法：增大有機(jī)顯色分子的共軛體系和在顯色分子中引入取代基生色團(tuán)助色團(tuán)常用的有機(jī)顯色劑：鄰二氮菲、雙硫腙、二甲酚橙、偶氮胂III、鉻天青S等（二）顯色反應(yīng)條件的選擇1、顯色劑的用量2、溶液的酸度（1）對被測物質(zhì)存在狀態(tài)的影響（2）對顯色劑濃度和顏色的影響（3）對絡(luò)合物組成和顏色的影響（吡啶偶氮+氨基甲苯）25℃100℃t/minA3、時(shí)間和溫度100℃硅鉬酸法測硅時(shí)間包括顯色時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間，溫度對二者均產(chǎn)生影響4、有機(jī)溶劑和表面活性劑

表面活性劑的加入可以提高顯色反應(yīng)的靈敏度，增加有色化合物的穩(wěn)定性。其作用原理一方面是膠束增溶，另一方面是可形成含有表面活性劑的多元絡(luò)合物。

有機(jī)溶劑可以降低有色絡(luò)合物的解離度，從而提高顯色反應(yīng)的靈敏度；此外，有機(jī)溶劑還可以影響反應(yīng)速率，絡(luò)合物的顏色、溶解度及組成等合適的有機(jī)溶解和表面活性劑及其用量均通過實(shí)驗(yàn)來確定5、共存離子的干擾及消除顯色條件下，共存離子發(fā)生水解、析出沉淀，導(dǎo)致溶液混濁無法測定共存離子本身有顏色或與顯色劑反應(yīng)生成有色化合物，并在測量條件下有吸收，導(dǎo)致結(jié)果偏高KNR>>KMR，MRNRR（1）控制溶液的酸度（2）加入掩蔽劑掩蔽劑的顏色以及它與干擾離子反應(yīng)產(chǎn)物的顏色不應(yīng)干擾被測組分的測定二、吸光光度法的測量誤差及測量條件的選擇（一）儀器測量誤差1086420204060800.70.40.20.1AT/%|Er|%(36.8)0.434儀器度數(shù)范圍：儀器最小誤差：（二）測量條件的選擇

1、測量波長的選擇原則：吸收最大、干擾最小釷-偶氮砷III

絡(luò)合物試劑鈷-亞硝基紅鹽

試劑絡(luò)合物b、如果溶液已顯色，則可通過改變比色皿的厚度來調(diào)節(jié)吸光度大?。ü獬涕L度b）2、吸光度范圍的控制A：0.15～0.80；T：15%～70%a、計(jì)算而且控制試樣的稱出量，含量高時(shí)，少取樣，或稀釋試液；含量低時(shí)，可多取樣，或萃取富集（濃度c）c、選擇適當(dāng)?shù)膮⒈热芤海ㄊ静罘止夤舛确ǎ?、參比溶液的選擇參比溶液用來調(diào)節(jié)工作零點(diǎn)，以消除由于吸收池和溶液中某些共存物質(zhì)對光的吸收、反射或散射所造成的誤差RRMRRMR0.220.480.000.22+0.48＝0.70RMR測定條件下干擾物質(zhì)參比溶液組成1無蒸餾水2R或其它試劑R或其他試劑3R和其它試劑；NR試樣+ML+R+其它試劑參比溶液組成：在測量條件下對吸光度有影響的物質(zhì)（除了被測組分MR外）KIO3氧化法顯色法測Mn2+(C