分析化学第10章吸光光度法a.ppt
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1、Analytical Chemistry,吸光光度法,1 吸光光度法的基本原理,1.1 吸光光度法概述1.2 光的基本性质1.3 物质对光的吸收1.4 溶液的吸光定律,1.1 吸光光度法概述,定义:是基于被测物质的分子 对光 具 有选择性吸收的特性而建立的分析方法。,包括:比色法、可见及紫外吸光光度法及红外光谱法等。本章我们重点讨论可见光区的吸光光度法。,(一)灵敏度高 常用于测定含量在1%-10-3%的微量组分。甚至可测10-4 10-5%。如果对被测组分事先加以富集,灵敏度还可以提高1-2个数量级。,吸光光度法的特点,(二)准确度较高 相对误差为2-5%,但对微量成分来说,还是比较满意的,
2、因为在这种情况下,滴定分析法和重量法也不够准确了,甚至无法进行测定。,(三)操作简便,测定速度快(四)应用广泛 几乎所有的无机离子和有机化合物都可直接或间接地用吸光光度法进行测定。,1.2 光的基本性质,光的电磁波性质,光的波粒二象性,波动性,粒子性,E,光的折射,光的衍射,光的偏振,光的干涉,光电效应,E:光子的能量(J,焦耳),:光子的频率(Hz,赫兹),:光子的波长(cm),c:光速(2.99791010 cm.s-1),h:Plank常数(6.625610-34 J.s 焦耳.秒),单色光、复合光、光的互补,单色光,复合光,光的互补,单一波长的光,由不同波长的光组合而成的光,若两种不同
3、颜色的单色光按一定的强度比例混合得到白光,那么就称这两种单色光为互补色光,这种现象称为光的互补。,1.3 物质对光的吸收,物质的颜色与光的关系,完全吸收,完全透过,吸收黄色光,光谱示意,表观现象示意,复合光,物质的颜色是因物质对不同波长的光具有选择性吸收作用而产生的。,吸收光谱,光作用于物质时,物质吸收了可见光,而显示出特征的颜色,这一过程与物质的性质及光的性质有关。,物质对光的吸收,物质对光的吸收满足Plank 条件,S2,S0,E2,E0,物质对光的选择吸收 Selected absorption,物质的电子结构不同,所能吸收光的波长也不同,这就构成了物质对光的选择吸收基础。,例:,A 物
4、质,B 物质,同理,得:,1 ev=1.610-19 J.,吸收光谱的获得Absorption Spectra,测量某物质对不同波长单色光的吸收程度,以波长()为横坐标,吸光度(A)为纵坐标,绘制吸光度随波长的变化可得一曲线,此曲线即为吸收光谱。,定性分析与定量分析的基础,定性分析基础,定量分析基础,物质对光的选择吸收,在一定的实验条件下,物质对光的吸收与物质的浓度成正比。,1.4 溶液的吸光定律,透光率(透射比)Transmittance,透光率定义:,T 取值为0.0%100.0%,全部吸收,T=0.0%,全部透射,T=100.0%,朗伯-比尔定律表明:当一束平行单色光通过含有吸光物质的溶
5、液后,溶液的吸光度与吸光物质的浓度及吸收层厚度成正比。这是进行定量分析的理论基础。比例常数K与吸光物质的性质、入射光波长及温度等因素有关。吸光度的加和性:多组分体系中,如果各组分之间无相互作用,其吸光度具有加合性,这一规律称吸光度的加和性。利用这一性质,可进行多组分测定及某些化学反应平衡常数测定。,吸收定律的数学表达式:,吸光系数 Absorptivity吸光光度法的灵敏度,b:吸光液层的厚度,光程,cm,c:吸光物质的浓度,g/L,mol/L,K:比例常数,入射光波长,物质的性质,取值与浓度的单位相关,c:mol/L,K,摩尔吸光系数,L mol 1 cm-1,c:g/L,K a,吸光系数,
6、L g 1 cm-1,Molar Absorptivity,Absorptivity,摩尔吸收系数和桑德尔灵敏度,摩尔吸收系数 当浓度c用molL-1,液层厚度b用cm为单位表示,则K用符号来表示。称为摩尔吸收系数,单位为Lmol-lm-1,它表示物质的量浓度为l molL-1,液层厚度为l cm时溶液的吸光度。,桑德尔(Sandell)灵敏度或称(灵敏度指数)用S来表示。S是指当仪器的检测极限A=0.001时,单位截面积光程内所能检测出来的吸光物质的最小含量,其单位为gcm-2,bc为单位截面积光程内吸光物质的摩尔数,即mol/1000cm2,可见,某物质的摩尔吸光系数k越大,其桑德尔灵敏度
7、S越小,即该测定方法的灵敏度越高。,对摩尔系数的理解之一,=1.1 104,测定,工作曲线的斜率即为摩尔吸收系数,摩尔吸收系数是对吸光物质而言,是由吸光物质的结构特征,入射光波长等因素决定。,对摩尔系数的理解之二,对同一种待测物质,不同的方法具有不同的,表明具有不同的灵敏度。,例,分光光度法测铜,铜试剂法测 Cu,426=1.28 104 Lmol-1cm-1,双硫腙法测 Cu,495=1.58 105 Lmol-1cm-1,一般情况,104,104 105,105,低灵敏度,中等灵敏度,高灵敏度,灵敏度不同的本质原因是什么,?,吸光系数 a,Sandell 灵敏度 S,单位为 g cm-2。
8、,Sandell 灵敏度与 的关系,摩尔吸光系数,2.1 吸光分析的几种方法2.2 吸光分析法的仪器简介,2 吸光分析法的方法与仪器简介,2.1 吸光分析的几种方法,一、目视比色法,特点,利用自然光,比较吸收光的互补色光,准确度低(半定量),不可分辨多组分,方法简便,灵敏度高,优点:仪器简单,操作简便,适宜于大批试样的分析。灵敏度高,可在复合光-白光下进行测定,故某些显色反应不符合朗伯-比尔定律时,仍可用该法进行测定。主要缺点:准确度不够高,标准系列不能久存,需要在测定时临时配制。,二、吸光光度法 Spectrophotometry 借助分光光度计来测量一系列标准溶液的吸光度,绘制标准曲线(工
9、作曲线),根据被测试液的吸光度,从标准曲线上求得被测物质的浓度或含量。标准曲线 工作曲线 吸光光度法特点:(1)入射光是纯度较高的单色光。偏离朗伯-比尔定律的情况大为减少,标准曲线直线部分的范围更大,分析结果的准确度较高。(2)可任意选取某种波长的单色光,故利用吸光度的加和性,同时测定溶液中两种或两种以上的组分。(3)许多无色物质,只要它们在紫外或红外光区域内有吸收峰,也可以测定。,2.2 吸光分析法的仪器简介,紫外-可见分光光度计组件,光源,单色器,吸收池,检测器,信号输出,氢灯,氘灯,185 350 nm(紫外光源);卤钨灯,250 2000 nm(可见光源).,作用:将复合光色散成单色光
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