第九章吸光光度法PPT課件

1、第九章第九章 吸光光度法吸光光度法9.1 吸光光度法的基本原理吸光光度法的基本原理9.2 光度計及其基本部件光度計及其基本部件9.3 顯色反應與顯色條件的選擇顯色反應與顯色條件的選擇9.4 吸光度測量條件的選擇吸光度測量條件的選擇9.5 吸光光度法的應用吸光光度法的應用9.1.1 物質對光的選擇性吸收物質對光的選擇性吸收不同顏色的可見光波長及其互補光不同顏色的可見光波長及其互補光/nm顏色互補光400-450450-480480-490490-500500-560560-580580-610610-650650-760不同物質吸收光譜的形狀以及不同物質吸收光譜的形狀以及 max不同不同定性分析

2、的基礎定性分析的基礎同一物質，濃度不同時，吸收光譜的形同一物質，濃度不同時，吸收光譜的形狀相同，狀相同，Amax不同不同定量分析的基礎定量分析的基礎9.1.29.1.2光的吸收基本定律光的吸收基本定律: :朗伯朗伯- -比爾定律比爾定律朗伯定律朗伯定律: :(1760)(1760)A=lg(I0/It)=k2b意義意義: :當入射光當入射光的的, ,吸光物質的吸光物質的c和溶液的和溶液的t一定時一定時, ,溶液的吸光度溶液的吸光度A與液層厚度與液層厚度b成正比成正比. .光吸收基本定律光吸收基本定律: :朗伯朗伯- -比爾定律比爾定律比爾定律比爾定律( (1852)1852)A=lg(I0/I

3、t)=k4c意義意義: :當入射光的當入射光的, ,液層厚度液層厚度b和溶液的和溶液的t一定時一定時, ,溶液的吸光度溶液的吸光度A與吸光物質的與吸光物質的c成正比成正比. .光吸收基本定律光吸收基本定律:朗伯朗伯-比爾定律比爾定律意義意義:當一束平行單色光通過均勻、非當一束平行單色光通過均勻、非散射的溶液時，其吸光度與溶液的散射的溶液時，其吸光度與溶液的濃度和液層厚度的乘積成正比濃度和液層厚度的乘積成正比.A=lg(I0/It)=kbcT透光率（透射比）（透光率（透射比）（Transmittance）0tIT =IIoIt入射光入射光透過光透過光-kbc-AT =10=10A = lg (I

4、0/It) = lg(1/T) = -lgT = kbc吸光度吸光度A、透射比、透射比T與濃度與濃度c的關系的關系ATc= 10-kbcTA=kbc1968年年IUPAC規(guī)定用規(guī)定用4個量個量 A,T,bA/bcLmol-1cm-1 cm molL-1 當吸光物質濃度為當吸光物質濃度為1molL-1,液池厚液池厚1cm時，一定時，一定波長的光通過溶液時的吸光度值。波長的光通過溶液時的吸光度值。 是物質本性決定的，表示靈敏度。是物質本性決定的，表示靈敏度。 5105 高高物理意義：物理意義：最常用的形式：最常用的形式： AbcA、T、b、k的名稱的名稱AkbcA 吸光度吸光度 Absorbanc

5、e光密度光密度 Optical Density 用用D或或O.D表示表示消光度消光度 Extinction 用用E表示表示T 透射比透射比 Transmission 透光度（率）透光度（率） Transmittanceb 樣品光程樣品光程（Sample Path Length),單位單位為為cm。一般為吸收池厚度。一般為吸收池厚度。K 吸光系數(shù)吸光系數(shù) Absorptivity 消光系數(shù)消光系數(shù) Extinction Coefficient 吸收指數(shù)吸收指數(shù) Absorbancy Index當當c的單位用的單位用gL-1表示時，用表示時，用a表示，表示，Aabc當當c的單位用的單位用molL-

6、1表示時，用表示時，用 表示表示. A bc 摩爾吸光系數(shù)摩爾吸光系數(shù) Molar Absorptivity 或稱摩爾吸光指數(shù)或稱摩爾吸光指數(shù) Molar Absorbancy Index當當c的單位用的單位用g100mL-1表示時，用表示時，用 表示，表示， A bc， 叫做比消光系數(shù)叫做比消光系數(shù)(Specific Extinction Coefficient).1%1cmE1%1cmE1%1cmE吸光度與光程的關系吸光度與光程的關系 A = bc 0.00光源光源檢測器檢測器吸光度吸光度A = bc0.22光源光源檢測器檢測器b樣品樣品吸光度吸光度A = bc 吸光度吸光度0.44光源光

7、源檢測器檢測器樣品樣品A = bc 吸光度吸光度0.66光源光源檢測器檢測器樣品樣品吸光度與濃度的關系吸光度與濃度的關系 A = bc 吸光度吸光度0.00光源光源檢測器檢測器A = bc 吸光度吸光度0.42光源光源檢測器檢測器b樣品樣品吸光度與波長的關系吸光度與波長的關系A = bc 吸光度吸光度0.00光源光源檢測器檢測器吸光度與波長的關系吸光度與波長的關系 A = bc 吸光度吸光度0.00光源光源檢測器檢測器b吸光度與波長的關系吸光度與波長的關系 A = bc 吸光度吸光度0.80光源光源檢測器檢測器b9.1.3 偏離朗伯偏離朗伯-比爾定律的原因比爾定律的原因當溶質濃度很高（一般當溶

8、質濃度很高（一般0.01mol/L)時，時， 分子之間分子之間的距離與分子大小相比，靜電作用影響摩爾吸光系的距離與分子大小相比，靜電作用影響摩爾吸光系數(shù)的偏離數(shù)的偏離樣品中粒子的散射樣品中粒子的散射待測樣品在測定波長下發(fā)熒光或磷光待測樣品在測定波長下發(fā)熒光或磷光在高濃度的電解質溶液中，折射指數(shù)發(fā)生變化在高濃度的電解質溶液中，折射指數(shù)發(fā)生變化隨著濃度的增加，化學平衡發(fā)生移動隨著濃度的增加，化學平衡發(fā)生移動非單色光發(fā)射，盡量選用非單色光發(fā)射，盡量選用 max處測定處測定雜散光雜散光光不純引起的對光不純引起的對Beer定律的偏離（定律的偏離（1） 2 max max 2 max處，處， 基本不變基本

9、不變 2處，處， 變化較大變化較大AA /nmc/mol/L應盡量選擇應盡量選擇 max作為測定波長作為測定波長（？）（？）吸光度的吸光度的加和性加和性 在含有多組分體系的吸光分析中，在含有多組分體系的吸光分析中，往往各組分對同一波長的光有吸收。溶往往各組分對同一波長的光有吸收。溶液的吸光度等于各組分的吸光度之和：液的吸光度等于各組分的吸光度之和： A = A1 + A2 + +An目視比色法目視比色法 通過眼睛觀察比較溶液深淺來確定物通過眼睛觀察比較溶液深淺來確定物質含量的方法。質含量的方法。空空白白c1c2c3c4濃度增大濃度增大觀察方向觀察方向722722型分光光度計結構方框圖型分光光度

10、計結構方框圖9.2 光度分析的方法和儀器光度分析的方法和儀器分光光度法的基本部件分光光度法的基本部件光源光源單色器單色器吸收池吸收池檢測系統(tǒng)檢測系統(tǒng)穩(wěn)壓電源穩(wěn)壓電源分光光度計的主要部件（分光光度計的主要部件（1 1）光源光源：發(fā)出所需波長范圍內的連續(xù)光譜，有足夠：發(fā)出所需波長范圍內的連續(xù)光譜，有足夠 的光強度且不隨的光強度且不隨而改變。穩(wěn)定。而改變。穩(wěn)定。 可見光區(qū)：鎢燈，碘鎢燈可見光區(qū)：鎢燈，碘鎢燈 紫外區(qū)：氫燈，氘燈紫外區(qū)：氫燈，氘燈單色器單色器：將光源發(fā)出的連續(xù)光譜分解為單色光的：將光源發(fā)出的連續(xù)光譜分解為單色光的 裝置。裝置。 分光元件：濾光片，棱鏡，光柵分光元件：濾光片，棱鏡，光柵吸

11、收池吸收池：( (比色皿比色皿) )用于盛待測及參比溶液。用于盛待測及參比溶液。 可見光區(qū)：光學玻璃可見光區(qū)：光學玻璃 紫外區(qū)：石英紫外區(qū)：石英分光光度計的主要部件（分光光度計的主要部件（2 2）檢測器檢測器：利用光電效應，將光強度轉換成：利用光電效應，將光強度轉換成 電流訊號。電流訊號。 光電池，光電管，光電倍增管光電池，光電管，光電倍增管檢流計檢流計（指示器）：將信號以適當方式顯示（指示器）：將信號以適當方式顯示 或記錄?；蛴涗?。 低檔儀器：刻度顯示低檔儀器：刻度顯示 中高檔儀器：記錄儀，數(shù)字顯示中高檔儀器：記錄儀，數(shù)字顯示分光元件（分光元件（1 1） 棱鏡：棱鏡：依據(jù)不同波長光通過棱鏡時

12、有不同的依據(jù)不同波長光通過棱鏡時有不同的 折射率而將不同波長的光分開。折射率而將不同波長的光分開。玻璃：玻璃：3503200nm石英：石英：1854000nm入射狹縫入射狹縫準直透鏡準直透鏡棱鏡棱鏡聚焦透鏡聚焦透鏡出射狹縫出射狹縫白光白光紅紅紫紫單色器單色器1 12 2濾光片濾光片（用在光電比色計上）（用在光電比色計上）吸收濾光片吸收濾光片：只允許指定的窄范圍波長光通過，：只允許指定的窄范圍波長光通過，其他波長的光均被吸收的濾光片其他波長的光均被吸收的濾光片( (用于可見光區(qū)用于可見光區(qū)) )。分光元件（分光元件（3 3） /nmT T% %標稱波長標稱波長帶通帶通半高寬半高寬濾光片顏色濾光片

13、顏色 max溶液顏色溶液顏色紅紅650 藍綠藍綠綠綠530 紅紫紅紫藍藍440 黃黃國產(chǎn)國產(chǎn)581581型光電比色計型光電比色計檢測器檢測器 - -硒光電池（硒光電池（Barrier-layer photocell）適用于適用于300-800 nm, 在在500-600 nm范圍最靈敏。范圍最靈敏。Se陰極陰極Au，Ag半導體半導體h 陽極陽極檢測器檢測器-光電管光電管h （片）（片）檢測器檢測器-光電管光電管紅敏管紅敏管 625-1000 nm藍敏管藍敏管 200-625 nmNi環(huán)（片）環(huán)（片）堿金屬堿金屬光敏陰極光敏陰極h 9.3 顯色反應及顯色條件的選擇顯色反應及顯色條件的選擇 9.3

14、.1 顯色反應顯色反應 9.3.2 反應條件的確定反應條件的確定 9.3.3 測定中的干擾以及消除方法測定中的干擾以及消除方法9.3.1顯色反應的選擇顯色反應的選擇v靈敏度高，一般靈敏度高，一般10104 4v選擇性好選擇性好v顯色劑在測定波長處無明顯吸收。顯色劑在測定波長處無明顯吸收。 對照性好對照性好, , maxmax60 nm .60 nm .v反應生成的有色化合物組成恒定，穩(wěn)定。反應生成的有色化合物組成恒定，穩(wěn)定。v顯色條件易于控制，重現(xiàn)性好。顯色條件易于控制，重現(xiàn)性好。9.3 顯色反應及顯色條件的選擇顯色反應及顯色條件的選擇9.3.2顯色條件的選擇顯色條件的選擇1.確定顯色劑用量確

15、定顯色劑用量（c(M)、pH一定）一定）c(R)c(R)c(R)2.確定顯色反應酸度確定顯色反應酸度（c(M)、 c(R)一定）一定）pH1pH cs Ax= bcx, As= bcs A= A=Ax-As= b(cx- cs)= b c則則 cx = cs + c高吸高吸收法收法1.3A 1.0A0.30Sx示差光度法標尺擴展原理示差光度法標尺擴展原理A 5示差光度法示差光度法cA正常示差Ax=1.30, As=1.00Tx=5.0%,Ts=10%Tx=50%,Ts=100%Ax=0.30, As=0.0 擴大擴大10倍倍測量的相對誤差測量的相對誤差 srxccEccccc示差光度法要求光源

16、的發(fā)射強度要足夠強。示差光度法要求光源的發(fā)射強度要足夠強。9.5.2多組分的測定多組分的測定a) 在 1處測組分處測組分x,在 2處測組分處測組分yb) 在 1處測組分處測組分xc) x,y組分不能直接測定組分不能直接測定A1= x 1bcx+ y 1bcy(在 1處測得處測得A1) A2 = x 2bcx+ y 2bcy(在 2處測得處測得A2) x 1, y 1, x 2, y 2由由x,y標液標液 在在 1, 2處分別測得處分別測得 9.5.3 9.5.3光度滴定光度滴定V1V2V(NaOH)/mLNaOH滴定滴定 對硝基酚對硝基酚 pKa=7.15 間硝基酚間硝基酚 pKa=8.39

17、pKa =1.24對硝基酚對硝基酚間硝基酚間硝基酚典型的光度滴定曲線典型的光度滴定曲線VspVspVspVsp依據(jù)滴定過程中溶液吸光度變化來確定依據(jù)滴定過程中溶液吸光度變化來確定終點的滴定分析方法。終點的滴定分析方法。9.5.49.5.4一元弱酸離解常數(shù)的測定一元弱酸離解常數(shù)的測定HL HL （HL、L顏色不同）顏色不同）HLHLL=HL+LAKccKK +L+aaa(HL)H (HL)=+H +H L HLAAKAAa-p= pH+lg-KaH+L/HL高酸度下，幾乎全部以高酸度下，幾乎全部以HL存在，可測得存在，可測得AHLHLc(HL)；低酸度下，幾乎全部以低酸度下，幾乎全部以L存在，可測得存在，可測得AL Lc(HL).代入整理：代入整理：AAKAA +HLaL-=H -HLL或9.5.59.5.5絡合物組成的測定絡合物組成的測定- -連續(xù)變化法連續(xù)變化法M:R=1:10.50.33cR/cfcR/cfM:R=1:20.00.20.40.60.81.01.00.80.60.40.20.0M