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1、23.11.71第第7章章吸吸 光光 光光 度度 法法 23.11.727.1光吸收基本定律7.2 分光光度计7.3 显色反应及影响因素7.4 吸光光度分析及误差控制7.5 吸光光度分析法的应用23.11.73 吸光光度法是基干物质对光的选择性吸收吸光光度法是基干物质对光的选择性吸收而建立起来的分析方法。而建立起来的分析方法。方法特点：一、灵敏度高：1%10-5%二、准确度高：目视5%10%，仪器2%5%三、快速简便四、应用广泛:绝大多数无机离子，有机化合物23.11.747.1 光吸收基本定律光吸收基本定律c真空中光速真空中光速 2.99792458108m/s波长波长，单位：，单位：m,c
2、m,mm,m,nm,1 m=10-6m,1nm=10-9m,1=10-10m频率频率，单位：赫芝（周），单位：赫芝（周）Hz 次次/秒秒 n折射率折射率，真空中为，真空中为1 =cVn1.波动性波动性7.1.1.光的基本性质光的基本性质一、光是一种电磁波一、光是一种电磁波-波粒二象性波粒二象性23.11.752.微粒性微粒性h普朗克普朗克(Planck)常数常数 6.62610-34Js 频率频率E光量子具有的能量光量子具有的能量 单位：单位：J(焦耳焦耳)，eV(电子伏特电子伏特)光量子，具有能量。光量子，具有能量。Eh23.11.763.波粒二象性波粒二象性结论结论:一定波长的光具有一定的
3、能量，波长越一定波长的光具有一定的能量，波长越 长长(频率越低频率越低)，光量子的能量越低。，光量子的能量越低。单色光单色光：具有相同能量：具有相同能量(相同波长相同波长)的光。的光。复合光复合光：具有不同能量：具有不同能量(不同波长不同波长)的光复合在的光复合在 一起。一起。电磁波谱的波段如何划分电磁波谱的波段如何划分?=cEhhn真空中真空中:cEh23.11.774电磁波谱电磁波谱(Electromagnetic waves)电磁辐射按波长顺序排列：电磁辐射按波长顺序排列：射线射线 X 射线射线紫外光紫外光可见光可见光红外光红外光微波微波无线电波无线电波(真空紫外真空紫外)远红外远红外中
4、红外中红外近红外近红外可见可见近紫外近紫外远紫外远紫外10nm200nm中层中层电子电子200nm 380nm价电价电子子380nm 780nm价电价电子子780 nm 2.5 m分子分子振动振动2.5 m 50 m分子分子振动振动50 m 300 m分子分子转动转动23.11.78二、光的互补关系二、光的互补关系可见光可见光白光（复合光）：由不同波长的光按 一定比例复合而成单色光单色光：波长处于某一范围的光（理论：同一波长）互补光互补光：如果两种单色光按一定强度比例混合后如果两种单色光按一定强度比例混合后到白光，这两种单色光称为互补色到白光，这两种单色光称为互补色23.11.79不同颜色的可
5、见光波长及其互补光不同颜色的可见光波长及其互补光/nm颜色颜色互补光互补光400-450紫黄绿450-480蓝蓝黄黄480-490绿蓝绿蓝橙橙490-500蓝绿蓝绿红红500-560绿绿红紫红紫560-580黄绿黄绿紫紫580-610黄黄蓝蓝610-650橙橙绿蓝绿蓝650-760红红蓝绿蓝绿23.11.710三、吸收曲线三、吸收曲线当白光通过某一有色溶液时，该溶液会选择性当白光通过某一有色溶液时，该溶液会选择性地吸收某些波长地吸收某些波长(wavelength)的光而让未被吸收的光而让未被吸收的光透射过，的光透射过，呈现的是它吸收光的呈现的是它吸收光的互补光互补光的颜色的颜色例如，例如，KM
6、nO4溶液选择吸收了白光中的溶液选择吸收了白光中的绿色绿色(500560nm)光，与光，与绿色光绿色光互补的互补的紫色光紫色光因未被因未被吸收而透过溶液，所以吸收而透过溶液，所以KMnO4溶液呈现溶液呈现紫色紫色。23.11.711 将一系列不同波长的单色光依次通过某一吸光将一系列不同波长的单色光依次通过某一吸光物质，测量该物质对光的吸收程度（吸光度），物质，测量该物质对光的吸收程度（吸光度），作吸光度（作吸光度（A）入曲线：吸收曲线入曲线：吸收曲线吸收曲线：23.11.712吸收曲线吸收曲线(absorption spectrum)23.11.713吸收曲线的讨论：吸收曲线的讨论：1.在入在
7、入525nm，吸收最大，吸收最大入入max 2.浓度改变浓度改变 入入max不变不变（同种溶液）（同种溶液）浓度越大，吸光浓度越大，吸光度越大度越大23.11.7147.1.2 光吸收的基本定律光吸收的基本定律0tIT=I一一.朗伯比尔定律朗伯比尔定律(Lamberts law)透光度(T)与吸光度(A)I0ItIrIa I0=It+Ia+Ir 0tIT=IA=lg(I0/It)23.11.7152.吸收定律吸收定律A=kbcA 吸光度吸光度(absorbance)b 介质厚度介质厚度(length/cm)c 浓度浓度(concentration)K 吸光系数吸光系数(absorptivity
8、)当一束当一束平行单色光垂直平行单色光垂直通过通过均匀，非散射均匀，非散射的吸光物质时，的吸光物质时，其吸光度其吸光度A与吸收物质的浓度与吸收物质的浓度c及吸收层厚度及吸收层厚度b成正比。成正比。23.11.716A,T,C之间的关系0tIT=IA=lg(I0/It)A=lg(1/T)=10=10T-kbc-A23.11.717吸光度吸光度(A)、透光率、透光率(T)与浓度与浓度(c)的关系的关系ATc=10-kbcTA=kbc线性关系线性关系=10=10T-kbc-A23.11.718二、摩尔吸光系数和桑德尔灵敏度二、摩尔吸光系数和桑德尔灵敏度 1.摩尔吸光系数：摩尔吸光系数：:Lmol-1
9、cm-1当当c的单位用的单位用molL-1表示时，用表示时，用 表示表示.(b：cm)摩尔吸光系数摩尔吸光系数(Molar absorptivity)A bc 物理意义：在一定温度下，当吸光物质的浓度为物理意义：在一定温度下，当吸光物质的浓度为1 molL时，液层厚度为时，液层厚度为1cm时，溶液的吸光度。时，溶液的吸光度。反映了吸光物质进行光度测定的灵敏度反映了吸光物质进行光度测定的灵敏度23.11.719摩尔吸光系数摩尔吸光系数()的讨论的讨论 吸收物质在一定波长和溶剂条件下的特征常数吸收物质在一定波长和溶剂条件下的特征常数，可作为可作为定性鉴定性鉴定的参数定的参数；与吸收物质本身的性质有
10、关；与吸收物质本身的性质有关；同一吸收物质在不同波长下的同一吸收物质在不同波长下的值是不同的。值是不同的。在最大吸收波长在最大吸收波长max处的摩尔吸光系数，常以处的摩尔吸光系数，常以max表示。表示。max表表明了该明了该吸收物质最大限度的吸光能力吸收物质最大限度的吸光能力，也反映了光度法测定该物也反映了光度法测定该物质可能达到的最大灵敏度。质可能达到的最大灵敏度。max越大表明该物质的吸光能力越强，用光度法测定该物质的越大表明该物质的吸光能力越强，用光度法测定该物质的灵敏度越高。灵敏度越高。23.11.720朗伯朗伯-比尔定律的适用条件比尔定律的适用条件单色光单色光:应选用应选用 max处
11、或肩峰处测定处或肩峰处测定吸光质点形式不变：吸光质点形式不变：离解、络合、缔合会破离解、络合、缔合会破坏线性关系，坏线性关系，应控制条件应控制条件(酸度、浓度、介酸度、浓度、介质等质等)稀溶液：稀溶液：浓度增大，分子之间作用增强浓度增大，分子之间作用增强23.11.7212.桑德尔灵敏度：桑德尔灵敏度：Sgm2 当光度仪器的检测极限为当光度仪器的检测极限为0.001时，单位截面积光柱内时，单位截面积光柱内所能检出的吸光物质的最低质量，用所能检出的吸光物质的最低质量，用S表示。表示。S越小，越越小，越灵敏灵敏 经推导：S=M/gm2 一般：S在0.010.001 gm223.11.722分光光度
12、计的类型分光光度计的类型7.2 分光光度计分光光度计23.11.7231光源光源2单色器单色器3吸收池吸收池4检测系统检测系统稳压电源稳压电源分光光度计的基本部件分光光度计的基本部件5显示系统显示系统23.11.7241.光源光源(Light source)：发出所需波长范围内的连续光谱，有：发出所需波长范围内的连续光谱，有足够的光强度足够的光强度,稳定。稳定。可见光区：钨灯，碘钨灯可见光区：钨灯，碘钨灯(320(320 2500 nm)2500 nm)紫外区：紫外区：氢灯，氘灯氢灯，氘灯(180(180 375 nm)375 nm)2.单色器单色器(monochromator)：将光源发出的
13、连续光谱分解为：将光源发出的连续光谱分解为单色光的装置。单色光的装置。棱镜棱镜:玻璃玻璃350 350 3200 nm,3200 nm,石英石英185 185 4000 nm4000 nm光栅光栅:波长范围宽波长范围宽,色散均匀色散均匀,分辨性能好分辨性能好,使用方便使用方便23.11.725单色器单色器棱镜：棱镜：依据不同波长光通过棱镜时折射率不同依据不同波长光通过棱镜时折射率不同入射狭缝入射狭缝 准直透镜准直透镜棱镜棱镜聚焦透镜聚焦透镜出射狭缝出射狭缝白光白光红红紫紫1 12 2800 600 50040023.11.726光栅：光栅：在镀铝的玻璃表面刻有数量很大的在镀铝的玻璃表面刻有数量
14、很大的等等宽度等间距宽度等间距条痕条痕(600、1200、2400条条/mm)。M1M2出出射射狭狭缝缝光屏光屏透透镜镜平面透平面透射光栅射光栅光栅衍射示意图光栅衍射示意图原理：原理：利用光通过光栅利用光通过光栅时时发生衍射和干涉发生衍射和干涉现象而分光现象而分光.23.11.727光栅光栅23.11.7283.3.吸收池吸收池(cell):用于盛待测及参比溶液。用于盛待测及参比溶液。玻璃玻璃 能吸收能吸收UV光，仅适用于可见光区光，仅适用于可见光区石英石英 不吸收紫外光，适用于紫外和可见光区不吸收紫外光，适用于紫外和可见光区 4.4.检测器检测器(detector)(detector)：利用
15、光电效应，利用光电效应，将光能转成电流讯号。将光能转成电流讯号。光电池，光电管，光电倍增管光电池，光电管，光电倍增管5.5.显示装置显示装置(display)(display)23.11.729722722型分光光度计结构方框图型分光光度计结构方框图光光源源吸收池吸收池检测系统检测系统分光分光系统系统显示系统显示系统23.11.73023.11.7317.3 显色反应及影响因素显色反应及影响因素一、一、显色反应的选择显色反应的选择1 1 灵敏度高灵敏度高(High sensitivity)，一般一般1042 2 有色化合物组成恒定，符合一定的化学式。性质稳定有色化合物组成恒定，符合一定的化学式
16、。性质稳定显色条件易于控制，重现性好。显色条件易于控制，重现性好。3 3 显色剂在测定波长处无明显吸收。显色剂在测定波长处无明显吸收。对比度好对比度好,max60 nm.二、显色剂二、显色剂(Color reagents)无机显色剂无机显色剂:Fe(SCN)2+，TiOH2O22+有机显色剂有机显色剂:7.3.1 显色反应和显色剂显色反应和显色剂(Color reactions)23.11.732有机显色剂有机显色剂:ONN，NO，OC=S,N （共轭双键）（共轭双键）e生色团（生色团）生色团（生色团）有机化合物：具有不饱和键和未成对电子的基团产生有机化合物：具有不饱和键和未成对电子的基团产生n*跃迁和跃迁和*跃迁跃迁,跃迁跃迁E较低较低注：当出现几个注：当出现几个生生色团共轭，则几个色团共轭，则几个生生色团所产生的色团所产生的吸收带将消失，代之出现新的共轭吸收带，其波长吸收带将消失，代之出现新的共轭吸收带，其波长将比单个生色团的吸收波长长，强度也增强将比单个生色团的吸收波长长，强度也增强23.11.733助色团助色团有机物：连有杂原子的饱和基团有机物：连有杂原子的饱和基团例：例：OH
