可见分光光度法

第13章可见－紫外分光光度法Vis-UVSpectrophotometryChapter11上页下页目录返回第一节物质的吸收光谱第二节分光光度法基本原理第三节可见分光光度法第四节提高测量灵敏度和准确度的方法上页下页目录返回1.掌握分光光度法基本原理—Lambert-Beer定律，能熟练运用Lambert-Beer公式进行有关计算。2.掌握吸光度、透光率、吸光系数、摩尔吸光系数的概念。3.熟悉标准曲线法及标准对照法。4.了解物质对光的选择性吸收及吸收光谱。5.了解分光光度计的基本构造；提高测量灵敏度和准确度的方法。本章教学要求上页下页目录返回分析方法的分类按方法的原理：可分为化学分析和仪器分析。化学分析：凡主要利用化学原理进行分析的方法称为化学分析法；仪器分析：主要利用物理学原理进行分析的方法则称为仪器分析法。如：光谱分析法，色谱分析法，质谱分析（MS）法，电化学分析法，核磁共振（NMR）分析法等。光谱分析法：常用的有可见、紫外分光光度法（UV）、红外分光光度法（IR）、荧光光度法、上页下页目录返回原子吸收法和X射线原子荧光法等。UV主要用于药物制剂的含量测定。激光诱导荧光光谱的灵敏度已达10-22克，达到了检测单个分子的水平，可用于癌症的早期诊断。分光光度法（吸光光度法）：根据物质的吸收光谱和光的吸收定律，对物质进行定量、定性分析的一种仪器分析方法。或者说它是基于被测物质的分子对光具有选择吸收的特性而建立的分析方法。上页下页目录返回分光光度法的特点：灵敏度高------10-5mol·L-1~10-6mol·L-1相对误差小------2%~5%应用广泛-----医药、卫生、环保、化工等领域。根据测定时所选用的光源紫外分光光度法可见分光光度法红外分光光度法上页下页目录返回第一节物质的吸收光谱一.物质对光的选择性吸收二.物质的吸收光谱上页下页目录返回υ=c光是以电磁波形式传播的光子流。电磁波能量大小与波长和频率有关。辐射是量子化的，即不连续地、一份一份地发射或吸收，每一份称一个光子。光子的能量与辐射频率成正比、与波长成反比：E=hυ=hc一、物质对光的选择性吸收光的波长光速光的频率上页下页目录返回单色光:单一波长的光束复色光:含有多种波长的光束电磁波谱:以波长大小顺序排列的电磁波谱图波长10pm300pm200nm400nm800nm500mm1cm1m光谱射线X射线紫外光可见光红外光微波无线电波方法光谱法分光光度法光谱法核磁共振可见光380nm780nm上页下页目录返回能量E基态E0第一激发态E1第二激发态E2第三激发态E3吸收光谱发射光谱E=hυ当一束光照射到某物质或某溶液时，该物质的分子、原子或离子与光子作用，光子的能量发生转移，物质中的这些粒子就会发生能级跃迁，从较低能量状态（基态）跃迁到较高能量状态（激发态）：这一过程称为物质对光的吸收。上页下页目录返回由于分子、原子或离子的能级是量子化的，不连续的，只有光子的能量(hυ)与被照射物质粒子的基态和激发态能量之差(ΔE)相等时，才能被吸收。不同的物质，其内部结构不同，基态和激发态的能量差ΔE不同，选择吸收光子的能量也不同，即吸收的波长(频率)亦不同。亦即不同物质只能选择性地吸收某一波长的光。上页下页目录返回光的互补紫400红660橙600黄560绿530蓝绿500绿蓝450蓝420光的互补：若两种不同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的光。上页下页目录返回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上页下页目录返回溶液的颜色：是由于它选择性地吸收了一部分光，而呈现它的补色。例如：三(邻二氮菲)合铁配合物溶液吸收了508nm处的光，而呈现紫红色。上页下页目录返回将某物质的溶液，用不同波长的单色光作入射光，测定这一溶液吸光度A。每种波长的单色光都有其相对应的吸光度。然后以A为纵坐标，波长为吸收光谱中与吸收峰相对应的波长称为最大吸收波长，maxmax=515A480520560nm二、物质的吸收光谱横坐标作图，所得曲线即为该溶液的吸收光谱。上页下页目录返回吸收光谱说明，一种物质对不同波长的光的吸收程度是不同的如P278图13-2，是三（邻二氮菲）合铁配合物的吸收光谱。表明一种物质的不同浓度的溶液，吸收光谱的形状基本相同，最大吸收波长也一样吸收光谱体现了物质的特性：吸收曲线的形状和max是定性分析的基础溶液的浓度愈大吸光度愈大是定量分析的基础上页下页目录返回第二节分光光度法基本原理一.透光率和吸光度二.Lambert-Beer定律上页下页目录返回一、透光率和吸光度I0=Ia+It+Ir透射光的强度It与入射光的强度I0的比值称为透光率I0It实验中，被测溶液和参比溶液分别置于同样质地和厚度的比色皿中，反射光强度大小近似可相互抵消(以参比溶液校正)，则上式简化为I0=Ia+It透光率愈大，溶液对光的吸收愈少IrIa0tITI上页下页目录返回溶液对光的吸收除与溶液本性有关外，还与入射光波长、溶液浓度、液层厚度及温度等因素有关。透光率的负对数称为吸光度A(absorbance)吸光度愈大，溶液对光的吸收愈多二、Lambert-Beer定律0tIAlgTlgI上页下页目录返回1760年，Lambert从实验中找到了A与液层厚度的关系式：A=k1bk1为与被测物性质、入射光波长、溶剂、溶液浓度和温度有关的常数当入射光波长、溶剂和吸光物质种类、浓度和溶液的温度都一定时，该溶液的吸光度只与液层厚度成正比1852年，Beer从实验中找到了A与溶液浓度的关系式：A=k2ck2为与被测物性质、入射光波长、溶剂、液层厚度和温度有关的常数当入射光波长、溶剂和吸光物质种类、液层厚度和溶液的温度都一定时，该溶液的吸光度只与溶液浓度成正比上页下页目录返回合并这两个式子，得到单位b液层厚度：cmc物质的量浓度：mol·L-1摩尔吸光系数：L·mol-1·cm-1Lambert-BeerLow吸光度=吸光系数介质厚度浓度A=ab若浓度的单位改为质量浓度，则单位b液层厚度：cm质量浓度：g·L-1a质量吸光系数：L·g-1·cm-1A=bc上页下页目录返回所以，a和的换算关系为：=aMT和c（b）的关系为：T=10-bc解：（1）A=ab0.22=a214010-6a=785.7(L·g-1·cm-1)（2）=aM=785.7112.4=8.83104（L·mol-1·cm-1）（3）A=-lgT=0.22lgT=-0.22，T=10-0.22=0.60=60%[例13-1]Cd2+浓度为140µg·L-1，双硫腙法显色测定波长为520nm，液层厚度2cm，吸光度为0.22，求a、和T上页下页目录返回[例13-2]一有色溶液的浓度为c，透光率为T。求浓度为原来的1/2时，透光率为多少？解：T=10-bccT[例13-3]有色溶液的液层厚度增加一倍后，透光率和吸光度的改变为多少？解：T=10-bcbTA1/2cT1/2T22A2bA=bc上页下页目录返回第三节可见分光光度法一.分光光度计二.测定方法上页下页目录返回一、分光光度计上页下页目录返回分光光度计四大系统光源系统检测器吸收池分光系统数据处理器上页下页目录返回1.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。单色器由狭缝、光栅和准直镜组成，要求适当宽度的狭缝，以保证单色光光强和纯度。3.吸收池：用来盛放溶液的容器。可见光区用光学玻璃，要求光洁、透明、相互匹配。4.检测系统：进行光电转换、信号放大及输出。由光电管、放大器、指示器、数字显示器和打印器等装置构成上页下页目录返回二、测定方法可见-紫外分光光度法主要用于定量分析。（一）标准曲线法——根据Lambert-BeerLaw，以该物质吸收光谱图中的max为入射光，测定被测物质标准品配制的一系列浓度溶液的A。以A为纵坐标，以溶液浓度为横坐标，可得一条通过坐标原点的直线。然后，在相同的实验条件下测定被测液的A，在标准曲线上查出被测液的浓度。c（mg/L）A=550nm40801202000.60.40.20.0上页下页目录返回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皿对光的反射等的因素的影响，必须采用空白溶液作对照。测定时，首先将空白溶液置于光路，调节仪器的“Zero”键，使A=0或T=100%，然后开始测定标准溶液或被测液的A。1.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。空白溶液上页下页目录返回（二）标准对照法——根据Lambert-BeerLaw，以该物质吸收光谱图中的max为入射光，首先配制一个与被测溶液浓度相近的标准溶液cS，测其AS，再将样品溶液推入光路，测其AX，则试样溶液的浓度cX为：此法适于非经常性的分析工作，准确度不如标准曲线法。xxssAccA上页下页目录返回第四节提高测量灵敏度和准确度的方法一、分光光度法的误差二、选择适当的显色剂三、选择合适的测定条件四、共存离子的干扰及其消除五、紫外分光光度法简介本节内容可自学，不作要求作业：P2491～11，13上页下页目录返回作业题P2342，5，6（第一次课，幻灯片1－26＋杂化轨道）10，11，12（第二次课，幻灯片27－55）13，14（第三次课，幻灯片56－66+习题6、11、12＋分光光度第一节）第四次课，分光光度第二、三节＋胶体第一节幻灯片56－66+习题6、11、12＋作业：P2493，5，7，8第五次课，胶体第二节作业P2712、3、4第六次课，胶体第三、四节＋化学学习方法作业P2716