朗伯-比爾定律課件

第二章光學分析法導論概述基于物質(zhì)對光的選擇性吸收而建立起來的分析方法。比色法紫外—可見吸光光度法紅外光譜法分類主要討論可見吸光光度法，測定對象以金屬離子為主。特點第二章光學分析法導論概述基于物質(zhì)對光的選擇性吸收而建立1第一節(jié)物質(zhì)對光的選擇性吸收一、光的基本性質(zhì)二、物質(zhì)對光的選擇性吸收（一）物質(zhì)對光產(chǎn)生吸收的原因（二）物質(zhì)的顏色與光吸收的關系（三）吸收曲線第一節(jié)物質(zhì)對光的選擇性吸收一、光的基本性質(zhì)二、物質(zhì)對光的2一、光的基本性質(zhì)光的波粒二象性波動性光按波動形式傳播光的干涉衍射折射偏振光的波長λ、頻率v、速度c的關系λv＝

cλ:cmv:Hz(s-1)c為光速c＝3×1010cm/s一、光的基本性質(zhì)光的波粒二象性波動性光按波動形式傳播光的干涉3粒子性如光電效應就表現(xiàn)出粒子性。光量子的能量E與波長λ、頻率v、速度c的關系λv＝

c光是由“光微粒子”或光量子組成。E＝h

vE＝h

v＝h

c/λ粒子性如光電效應就表現(xiàn)出粒子性。光量子的能量E與波長λ、頻4電磁波譜按照波長的長短順序應用廣泛比色法光度法人的眼睛所能感覺到的電磁波。電磁波譜按照波長的長短順序應用廣泛比色法人的眼睛所能感覺到5光的互補色示意圖白光紅橙黃綠青藍紫青藍圖中處于直線關系的兩種光為互補光，它們按照一定的強度混合可形成白光。400～450450～480480～490490～500500～580580～600600～650650～750單一波長的光---單色光。由不同波長組成的光---復合光。光的互補色示意圖白光紅橙黃綠青藍紫青藍圖中處于直線關系的兩種6二、物質(zhì)對光的選擇性吸收（一）物質(zhì)對光產(chǎn)生吸收的原因原子吸收光譜：原子的外層電子選擇性地吸收某些波長的電磁波引起。分子吸收光譜：電子能級振動能級轉(zhuǎn)動能級量子化的特征能級二、物質(zhì)對光的選擇性吸收（一）物質(zhì)對光產(chǎn)生吸收的原因原子吸收7基態(tài)電子能級的躍遷激發(fā)態(tài)△EE＝△E物質(zhì)只能吸收與它們分子內(nèi)部能級差相當?shù)墓廨椛?。不同的物質(zhì)對不同波長光的吸收具有選擇性?；鶓B(tài)電子能級的躍遷激發(fā)態(tài)△EE＝△E物質(zhì)只能吸收與它們分子8（二）物質(zhì)的顏色與光吸收的關系物質(zhì)為什么具有不同的顏色物質(zhì)的顏色與它所吸收光顏色（波長）有何關系，顏色的深淺由什么決定CuSO4吸收黃色光呈現(xiàn)出互補色：藍色KMnO4吸收綠青色光呈現(xiàn)出互補色：紫紅色白光白光（二）物質(zhì)的顏色與光吸收的關系物質(zhì)為什么具有不同的顏色物質(zhì)的9（三）吸收曲線（吸收光譜）吸光度（A）波長（λ）波長為橫坐標，吸光度（對光吸收程度的大?。榭v坐標。能準確地描述物質(zhì)對各種不同波長光的吸收情況。最大吸收波長λmax＝525nm對于同一物質(zhì)c不同，曲線的形狀和λmax不變在同一波長下，A隨c的增大而增大。吸收曲線是吸光光度法選擇測量波長的依據(jù)。（三）吸收曲線（吸收光譜）吸光度（A）波長（λ）波長為橫10第二節(jié)光吸收的基本定律一、朗伯-比爾定律二、引起偏離朗伯-比爾定律的因素（一）朗伯-比爾定律（二）吸收系數(shù)和桑德爾靈敏度（三）標準曲線的繪制及其應用物理因素化學因素第二節(jié)光吸收的基本定律一、朗伯-比爾定律二、引起偏離朗伯11第二節(jié)光吸收的基本定律I0Itb朗伯---光的吸收與溶液層的厚度關系。比爾---光的吸收與溶液濃度的定量關系。二者結(jié)合稱為朗伯-比爾定律，也稱光的吸收定律。光的吸收示意圖（一）朗伯-比爾定律第二節(jié)光吸收的基本定律I0Itb朗伯---光的吸收與溶液12I0ItbA＝lgI0It吸光度透光度T＝ItI0＝lgT1I0＝ItT＝1A＝0It＝0T＝0A∞T：0～1A：∞～０取值范圍：I0ItbA＝lgI0It吸光度透光度T＝ItI0＝lgT13A＝Kbcb:液層的厚度c：濃度K：吸收系數(shù)K與吸光物質(zhì)的性質(zhì)、入射光波長及溫度等因素有關。

朗伯-比爾定律物理意義成立條件多組分存在時總吸光度A＝A1＋A2＋A3＋…An各組分不存在相互作用A＝Kbcb:液層的厚度c：濃度K：吸收系數(shù)K與吸14（二）吸收系數(shù)和桑德爾靈敏度吸收系數(shù)ab：cmc：g·L－1a：L·

g－1

cm－1摩爾吸光系數(shù)κb：cmc：mol·L－1A＝κbcA＝abcκ

：

L·

mol－1

cm－1應用廣泛（二）吸收系數(shù)和桑德爾靈敏度吸收系數(shù)ab：cmc：g·15摩爾吸光系數(shù)κ物理意義影響因素對于同一物質(zhì)，在一定條件下，κ的大小取決于λ，最大吸收波長λmax對應的κmax用來衡量光度法的靈敏度。κmax越大表示測定該物質(zhì)的靈敏度越高。表示c＝lmol·L-1，b＝lcm時溶液的吸光度。摩爾吸光系數(shù)κ物理意義影響因素對于同一物質(zhì)，在一定條件下，16桑德爾靈敏度(S)指當儀器的檢測極限A=0.001時，單位截面積光程內(nèi)所能檢測出來的吸光物質(zhì)的最低含量，其單位為μg·cm-2。S與κ的關系定義S=M/κ(μg·cm-2)M：吸光物質(zhì)的摩爾質(zhì)量（g·mol-1）κ越大，其S值越小，測定方法的靈敏度越高。桑德爾靈敏度(S)指當儀器的檢測極限A=0.001時，單位截17（三）標準曲線的繪制及其應用繪制應用A＝κbcλ與b一定，測標準溶液不同c的吸光度A。測未知濃度cx的A值，直接從標準線上查得cx或由Cx=Ax／κ計算得出。0AccxAx（三）標準曲線的繪制及其應用繪制應用A＝κbcλ與b一定，18二、引起偏離朗伯-比爾定律的因素1、非單色光引起的偏離(一）物理因素入射光實際上都是具有某一波段的復合光。由于物質(zhì)對不同波長光的吸收程度的不同，因而導致對朗伯－比爾定律的偏離。原因二、引起偏離朗伯-比爾定律的因素1、非單色光引起的偏離(一192、非平行光引起的偏離解決辦法使用比較好的單色器，從而獲得純度較高的“單色光”，使標準曲線有較寬的線性范圍。人射光波長選擇在被測物質(zhì)的最大吸收處，此處的吸收曲線較為平坦（吸光度隨波長的變化較?。?。3、介質(zhì)不均勻引起的偏離如果被測溶液是膠體溶液、乳濁液或懸浮液時，入射光有一部分因散射現(xiàn)象而損失，T減少，A增加。2、非平行光引起的偏離解決辦法使用比較好的單色器，從而獲得純20(一）化學因素1、溶液濃度過高引起的偏離2、化學反應引起的偏離溶液濃度過高，吸光質(zhì)點相互作用會改變κ。一般只使用于稀溶液。溶液中的吸光物質(zhì)常因解離、締合、形成新化合物或互變異構(gòu)等化學變化而改變其濃度，因而導致偏離朗伯—比爾定律。(一）化學因素1、溶液濃度過高引起的偏離2、化學反應引起的偏21某有色溶液當用1cm吸收池時，其透過率為T，若改用2cm的吸收池，則透過率應為：A:2TB:2lgTC:T1/2D:T2A＝KbcA＝－lgT解：T＝10－AT＝10－KbcT1＝10－Kcb1＝1cmT2＝10－2Kcb2＝2cmT2＝(10－Kc)2＝

T12例題某有色溶液當用1cm吸收池時，其透過率為T，若改用2c22第三節(jié)吸光光度法儀器一、基本部件二、測量原理三、分光光度計的原理第三節(jié)吸光光度法儀器一、基本部件二、測量原理三、分光光度23SP-2102UVPC722型S22PCNV202SP-2102UVPC722型S22PCNV20224一、基本部件單色器吸收池檢測系統(tǒng)信號顯示系統(tǒng)光源常用：低壓鎢絲燈（400～2500nm)分光系統(tǒng)（一）光源近紫外區(qū)：氫燈或氘燈（185～375nm)。(二)單色器單包器是從光源輻射的復合光中分出單色光的光學裝置。由入口狹縫、準直鏡、色散元件（棱鏡和光柵）、聚焦鏡和出口狹縫組成。棱鏡通常用玻璃，石英等制成一、基本部件單色吸收檢測信號顯光常用：低壓鎢絲燈（400～225（三）吸收池玻璃質(zhì)石英質(zhì)可見光區(qū)紫外、可見區(qū)（四）檢測系統(tǒng)檢測光信號，并將它轉(zhuǎn)換成電信號，又稱光電轉(zhuǎn)換器。光電管和光電倍增管是應用較廣泛的一種檢測器。（五）信號顯示系統(tǒng)將檢測器的信號放大，并以一定的方式顯示或記錄下來。（三）吸收池玻璃質(zhì)石英質(zhì)可見光區(qū)紫外、可見區(qū)（四）檢26A＝－lgTT/%因A＝－lgT吸光度的刻度是不均勻的二、吸光度的測量原理A＝－lgTT/%因A＝－lgT吸光度的刻度是不27三、分光光度計的類型（一）單光束分光光度計光源單色器吸收池檢測器顯示器從光源到檢測器只有一條光路，需要作空白調(diào)零操作。參比A＝０試樣三、分光光度計的類型（一）單光束分光光度計光源單色器吸收池檢28（二）雙光束分光光度計RSM1透射，

M4反射時I0M1M4M2M3M1反射，M4透射時It從光源到檢測器有兩條光路，儀器可自動消除空白吸收，不需作空白調(diào)零操作，一次即可測得試液和參比之差。檢測器單色器M1、M4半反射半投射旋轉(zhuǎn)鏡（二）雙光束分光光度計RSM1透射，M4反射時I0M129朗伯-比爾定律課件30第四節(jié)吸光光度法分析的條件選擇一、顯色反應及其條件的選擇二、測量條件的選擇第四節(jié)吸光光度法分析的條件選擇一、顯色反應及其條件的選擇31一、顯色反應及其條件的選擇1、顯色反應待測物質(zhì)是無色或很淺的顏色，需要進行顯色反應，所用的試劑稱為顯色劑。待測物質(zhì)本身有較深的顏色，直接測定。顯色反應主要分為：氧化還原反應、絡合反應。一、顯色反應及其條件的選擇1、顯色反應待測物質(zhì)是無色或很淺的32

選擇性好

對比度要大：顯色劑對光的吸收與絡合物的吸收有明顯區(qū)別，要求Δλ(稱為對比度)大于60nm。有色化合物要穩(wěn)定：至少保證在測量過程中溶液的吸光度基本恒定。注意

靈敏度高：κ應大于104L·

mol－1

cm－1。

顯色反應條件要易于控制。2、顯色劑采用無機顯色劑和有機顯色劑選擇性好對比度要大：顯色劑對光的吸收與絡合物的吸收有明33（二）顯色反應條件的控制1、顯色劑的用量abc對a和b一般不采用c的顯色體系。在平臺區(qū)選擇適當?shù)臐舛冗M行測定。（二）顯色反應條件的控制1、顯色劑的用量abc對a和342、溶液的酸度影響被測金屬離子的存在狀態(tài)；影響顯色劑的平衡濃度和顏色；影響絡合物的組成。通過pH與吸光度關系曲線確定pH范圍。HR＝R+H+確定pH范圍的方法pHA765432、溶液的酸度影響被測金屬離子的存在狀態(tài)；影響顯色劑353、時間和溫度4、有機溶劑和表面活性劑5、干擾及消除t(min)A2520151053、時間和溫度4、有機溶劑36二、測量條件的選擇（1）測量波長的選擇

應選擇被測物質(zhì)的最大吸收波長的光作為入射光，這稱為“最大吸收原則”（maximumabsorption）。

（2）吸光度范圍的選擇

應控制吸光度在0.15~0.8范圍內(nèi)?？刂迫芤旱臐舛然蜻x擇不同厚度的吸收池來達到目的。(3)參比溶液的選擇

二、測量條件的選擇（1）測量波長的選擇應選擇被測物質(zhì)的最大37朗伯-比爾定律課件38第五節(jié)吸光光度法的應用一、定量分析（一）單組分的測定0AccxAx1、標準曲線法第五節(jié)吸光光度法的應用一、定量分析（一）單組分的測定0A392、示差分光光度法（高含量組分的測定）用濃度為cs（cs＜cx）的標準溶液作參比，調(diào)節(jié)A＝０,再測定試液吸光度Af。As＝κbcsAx＝κbcxAf＝Ax－

As＝κb(cx－cs)＝κb△c用標準溶液作Af～

△c曲線。cx＝

cs＋△c原理方法Af與△c成正比測出未知液的Af，從Af可查出△c。2、示差分光光度法（高含量組分的測定）用濃度為cs（c40二、絡和物組成的測定摩爾比法M+nR＝MRn

求n值[R]/[M]A[M]固定，改變[R]，制成一系列的[R]/[M]比值不同的溶液，測定A。M未被完全絡和，[MRn]的量隨[R]的增大而增加，A逐漸升高。M被絡和完全，A最大n二、絡和物組成的測定摩爾比法M+n