09第九章 分光光度法

1第九章可见-紫外分光光度法Vis-UVSpectrophotometry第一节分光光度法基本原理第二节可见分光光度法2第一节分光光度法基本原理一、光的基本性质1.什么是光？光是以电磁波形式传播的光子流。2.光的波粒二象性光的波动性表现在传播时：C=λ（衍射）光的粒子性表现在能量的吸收或辐射时:⊿E=h也就是说，光的波长与频率成反比，波长越小，频率越大；频率越大，光子的能量越高。3二、物质对光的选择性吸收1.物质的颜色2.互补色光若两种颜色的光可以按适当的强度比例混合成白光，则称这两种颜色的光为互补色光。紫400红660橙600黄560绿530青蓝500蓝450青420白光单色光:单一波长的光。复色光:含有多种波长的光。43.物质的颜色与物质对光的吸收当一束白光照射到某溶液时，如果溶液选择性地吸收某一频率的光，那么溶液会出现什么现象？溶液会呈现出颜色，呈现出它所吸收光的互补色。即:物质所呈现的颜色就是它所吸收光的互补色。若物质对光（白光）全不吸收，则呈白色或无色；若物质对光全部吸收，则呈黑色；若物质只吸收某一频率的光（某色光）,则它就呈现它所吸收光的互补色。4.物质的结构与颜色物质的结构不同,则吸收光的频率不同,∴颜色不同。5波长10pm300pm200nm400nm800nm500mm1cm1m光谱射线X射线紫外光可见光红外光微波无线电波可见光的电磁波谱图5.电磁波谱电磁波谱图：以电磁波的波长大小顺序排列的谱图。6三、物质的吸收光谱任何一种溶液对不同波长的光的吸收程度是不同的。若以入射光的波长为横坐标，以溶液对该波长的吸收程度为纵坐标作图，可得一曲线，这条曲线称为该物质的吸收光谱（absorptionspectrum),也称为吸收曲线(absorptioncurve).A480520560nmmax=515nm吸收光谱7从图可以看到：1.同一浓度的溶液对不同波长的光吸收程度不同；2.同一种物质的不同浓度的溶液，吸收光谱的形状基本相同，最大吸收波长max也一样。在实际测量中，通常选择max作为测定波长。吸收光谱说明，一种物质对不同波长的光的吸收程度是不同的。右图是三(邻二氮菲)合铁配合物的吸收光谱。8I0=Ia+It+Ir在实验中，标准溶液和被测溶液分别置于同样质地和厚度的比色杯中，反射光强度Ir大小近似可相互抵消，所以有：I0=Ia+It溶液对光的吸收越多，透过的就越少。I0ItIaIr分光光度法基本原理一、溶液对光的吸收Ia–absorptionIt–transmissionIr–reflection9二、透光率(transmittance)定义：透射光的强度It与入射光的强度I0的比值称为透光率。T=ItI0透光率是从透射的角度来反映物质对光的吸收的。显然，透光率越大，表示物质对光的吸收越少。若T=0，说明入射光全部被吸收；若T=1，说明入射光全部被透射，没有吸收；若0＜T＜1，说明入射光一部分被吸收，一部分被透射。10三、吸光度(absorbance)定义：透光率的负对数称为吸光度A。=lgI0ItA=-lgT吸光度反映着物质对光的吸收程度，吸光度愈大，表示溶液对光的吸收愈多。11二、Lambert-Beer定律当一适当波长的单色光照射到溶液上时：Lambert定律当浓度一定时，其吸光度A与液层的厚度b成正比：A=k1bBeer定律当液层的厚度一定时，其吸光度A与浓度c成正比：A=k2cLambert-Beer定律A=bc摩尔吸光系数：L·mol-1·cm-1c物质的量浓度：mol·L-1b液层厚度：cmA=aba质量吸光系数：L·g-1·cm-1质量浓度：g·L-1b液层厚度：cm12Lambert-Beer定律当一适当波长的单色光照射到溶液上时，溶液的吸光度与浓度与液层的厚度的乘积成正比。摩尔吸光系数与质量吸光系数a的关系：=aM其比例系数称为吸光系数(或a），它是与温度、入射光波长和物质本性有关的常数。在数值上，=A/bc即是单位浓度(1mol/L)的溶液，装在单位厚度(1cm)的吸收池中，物质所产生的吸光度。∴是与b、c无关的量。(a与类似)。吸光系数越大，表明物质对该波长的单色光越容易吸收，测定的灵敏度也就越高。13光源系统检测器吸收池分光系统数据处理器分光光度计五大系统第二节可见分光光度法141.光源系统——提供波长范围为360~1000nm的连续光谱。可见光光源为钨灯，要求强度高，稳定性好。2.分光系统——提供所需波长的单色光。单色器将光源发出的复色光分光，提供足够强度和纯度的单色光。3.吸收池——用来盛放溶液的容器（比色皿）。可见光区用光学玻璃，要求光洁、透明。4.检测系统——进行光电转换及信号放大。由光电管、放大器构成，将光信号转变成电信号，并放大。5.输出系统——数据输出。由指示器、数字显示器和打印器等装置构成。15二、测定方法分光光度法主要用于定量分析，即测定已知物质的含量。（一）标准对照法以测定待测物质的浓度Cx为例：1.先配制一个待测物质的标准溶液CS；2.测出该待测物质标准溶液的吸光值AS；3.再测出待测物质未知浓度的X溶液的吸光值Ax根据Lambert-Beer定律：A=abc有AS/CS=Ax/Cx，于是有Cx=CS（Ax/AS）此方法的优点：简便、快速；缺点：无法避免偶然误差。16（二）标准曲线法仍以测定待测物质物质的浓度Cx为例：1.先配制一系列X的标准溶液C1、C2、C3、C4、….；2.分别测出待测物质各标准溶液的吸光值A1、A2、A3、4、….；3.以C为横坐标，A为纵坐标做出标准曲线；A40801201602000.80.60.40.20.0c（mg/L）=550nm5.从标准曲线上找出Ax所对应的浓度Cx。CxAx4.再测出未知浓度的待测物质溶液的吸光值Ax；171.溶剂空白——除被测物以外，其他溶剂均为无色时，可用溶剂作空白溶液。2.试剂空白——显色剂有色时，按显色条件加入各种试剂和溶剂，只是不含有被测物的标准品。空白溶液空白溶液为消除溶剂或其他有色物质对入射光的吸收，消除光在溶液中的散射和比色杯对光的反射等与被测物吸收无关的因素的影响，必须采用空白溶液作对照。