第三单元紫外可见分光光度法.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,主讲：于素华,Unit 3,紫外,-,可见分光光度法,2026/1/9 周五,基本内容,1,2,3,测量条件的选择,紫外,-,可见分光光度计,基本原理,分析方法,应用与示例,2026/1/9 周五,1.1 物质对光的选择性吸收,1.2 光的吸收基本定律朗伯-比耳定律,1,基本原理,2026/1/9 周五,Instrumental Analysis,4,1.1 物质对光的选择性吸收,单色光、复合光、光的互补,单色光,复合光,光的互补,单一波长的光,由不同波长的光组合而成的光,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光，这种现象称为光的互补。,2026/1/9 周五,Instrumental Analysis,5,物质呈现的颜色是该物质所吸收光的互补色光的颜色。,1.1.1溶液颜色的产生,2026/1/9 周五,吸收光,溶液颜色（互补色）,/nm,颜色,400-450,紫,黄绿,450-480,蓝,黄,480-490,绿蓝,橙,490-500,蓝绿,红,500-550,绿,红紫,560-580,黄绿,紫,580-600,黄,蓝,600-650,橙,绿蓝,650-780,红,蓝绿,物质颜色和吸收光颜色的关系,2026/1/9 周五,1.1.2光吸收的本质,-,物质对光的选择性吸收,M +,h,M,*,基态 激发态,E,1,（,E,）,E,2,M +,热,M+,荧光或磷光,s,p,*,s,*,R,K,E,B,n,p,E,紫外-可见吸收光谱:,分子,价电子能级跃迁。,2026/1/9 周五,1.1.3物质对光的吸收曲线,常用术语,吸收曲线（吸收光谱）：,测量每一波长下有色溶液对光的吸收程度(即吸光度,A)，,然后以波长为横坐标，吸光度为纵坐标作图，得到,的,曲线。,吸收峰、吸收谷,最大,/,小吸收波长（,max,/,min,）,吸收曲线上的吸收峰,/,谷对应波长,肩峰（,sh,）,吸收曲线上一个吸收峰旁边产生的一个曲折,末端吸收,吸收曲线上短波端只呈现强吸收而不成峰形的部分,蓝移（紫移、短移）、红移（长移）,浓,/,淡色效应,吸收强度增加,/,减弱的效应,2026/1/9 周五,9,吸收光谱示意图,肩峰,(shoulder peak),吸收峰,(peak),谷,(valley),末端吸收,2026/1/9 周五,1.1.3物质对光的吸收曲线,紫外,-,可见吸收光谱曲线：,A-,曲线。,不同波长,固定浓度,固定,厚度,有色,溶液,2026/1/9 周五,2011-02,Instrumental Analysis,11,2026/1/9 周五,2011-02,12,C,2026/1/9 周五,2026/1/9 周五,2026/1/9 周五,2011-02,Instrumental Analysis,15,2026/1/9 周五,2011-02,Instrumental Analysis,16,同一物质对不同波长光的A不同-,max,处选择性吸收,。,不同C,同一,种物质，,吸收曲线形状,相似,max,不变,；,不同C,不同,物质，吸收曲线形状和,max,不同,。,吸收曲线,提供物质结构信息，并作为,定性,分析的依据之一。,不同C同一种物质，在,max,处差异最大-,定量,分析的依据。,在,max,处A随C的变,幅,最,大,-测定最,灵敏,。,吸收曲线的讨论：,2026/1/9 周五,2011-02,Instrumental Analysis,17,1.2 光的吸收基本定律朗伯-比耳定律,1729年,布格(,Bouguer),:,A,b,1760年,朗伯(,Lambert),:,A,b,1852年,比耳(,Beer),:,A,c,二者结合称为,朗伯,-,比尔,（,Lambert,-,Beer,）定律。,吸光光度法的,理论基础和定量测定依据,。,2026/1/9 周五,2011-02,Instrumental Analysis,18,朗伯,-,比尔定律：,当一束平行单色光通过,单一均匀的、非散射的吸光物质溶液时，其吸光度与溶液浓度和液层厚度的乘积成,正比,。,入射光,I,0,透射光,I,b,C,：吸光系数，,L/,（,mol,cm,）,不随,c,和,b,的改变而改变；,定性鉴定参数；,max,处,max,最大,；,max,越大，吸光能力越强，灵敏度越高。,2026/1/9 周五,吸光度A：,透光度,T,:入射光透过溶液的程度,T,=,I,/,I,0,A,、,T,关系:,A,lg,T,透光度（透光率T）,2026/1/9 周五,Instrumental Analysis,20,光吸收定律的适用范围,单色光,稀溶液,透明溶液,彼此不相互作用的多组分溶液，吸光度具有,加和性,2026/1/9 周五,2,紫外,-,可见分光光度计,主要内容,2.1 紫外,-,可见分光光度计的基本结构,2,.2,紫外,-,可见分光光度计的类型,2026/1/9 周五,2026/1/9 周五,2.1 基本结构,单色器,b,.,检测系统,d,.,吸收池,c,.,光源,a,.,显示器,e,.,UV-2100 紫外-可见分光光度计,2026/1/9 周五,2011-02,Instrumental Analysis,24,光源,a,.,-,钨灯作为光源,-,辐射波长范围在,320,2500 nm,可见光区：,-,氢、氘灯作为光源,-,辐射波长范围在,185,400 nm,紫外区：,在整个紫外光区或可见光谱区可以发射连续光谱有足够的辐射强度、较好稳定性、较长使用寿命,2026/1/9 周五,2026/1/9 周五,25,紫外光源,-,氘灯,可见光源,-,钨灯,2026/1/9 周五,2011-02,Instrumental Analysis,26,单色器,b,.,单色器以,棱镜,或,光栅,分光，提供单色光。,2026/1/9 周五,入射狭缝：光源的光由此进入单色器,准光装置：透镜或反射镜使入射光成为平行光束,色散元件：将复合光分解成单色光,-,棱镜或光栅,聚焦装置：透镜或凹面反射镜将单色光聚焦至出射狭缝,出射狭缝,入射狭缝,准直透镜,棱镜,聚焦透镜,出射狭缝,白光,红,紫,1,2,800,600,500,400,2026/1/9 周五,吸收池（比色皿）：,盛放样品溶液,石英池,玻璃池,紫外区,可见区,常用规格：,0.5,cm、,1,cm,、,2,cm、,3cm,注意：保持,透光面光洁,吸收池,c,.,2026/1/9 周五,2011-02,Instrumental Analysis,29,检测器：,检测透过吸收池的光信号，并将光信号转变成可测量的电信号。在简易型可见分光光度计中，使,用光电池或光电管,做检测；中高档紫外可见分光光度计常用,光电倍增管,做检测器。,检测系统,d,.,检测器,光电池,光电倍增管,光二极管阵列检测器,2026/1/9 周五,记录显示装置：,包括放大器和结果显示装置,早期：表头读数,20世纪70年以来：数字读出装置,现代：有自动记录和数字显示装置,如有计算机屏幕显示、配备打印机等,精密度、自动化程度高，功能增多,显示器,e,.,2026/1/9 周五,2011-02,Instrumental Analysis,31,2.2 紫外,-,可见分光光度计的类型,2026/1/9 周五,2011-02,Instrumental Analysis,32,缺点：电源波动影响较大，误差大，操作麻烦，不适合定性。,2026/1/9 周五,2011-02,Instrumental Analysis,33,特点：,补偿光源和检测系统不稳定，精密度、准确度较高，结构复杂，价格昂贵。,2026/1/9 周五,2011-02,Instrumental Analysis,34,将,不同波长的两束,单色光快速,交替通过,同一吸收池,后达检测器,-,无需参比池,检测器显示试液在这两束波长的,透射比差值,或,吸光度差值,。,特点：可降低杂散光，光谱精度高。（多菌灵）,2026/1/9 周五,三种不同类型分光光度计比较,2026/1/9 周五,干扰,及,消除,显色反应选择,显色条件选择,3.1显色反应及显色条件的选择,3.2 吸光度测量,条件的选择,A,读数范围,入射波长,参比溶液,3,测量条件的选择,2026/1/9 周五,显色剂,这种被测元素在某种试剂的作用下，转变成有色化合物的反应叫显色反应，所加入试剂称为显色剂。,3.1,显色反应及显色条件的选择,2026/1/9 周五,3.1.1 显色反应的要求,反应定量：,被测组分和生成物质之间的关系确定,选择性好,灵敏度高：,成物的,要大，达,10,3,10,5,生成物稳定，组成要恒定,无干扰：,显色剂在测定波长处无明显吸收,对比度：,生成物与显色剂的,max,之差,60nm,显色剂与生成的配合物要易溶于水,显色反应的条件要易于控制,2026/1/9 周五,有色化合物在溶液中受,酸度、温度、溶剂,等的影响，可能发生,水解、沉淀、缔合,等化学反应，从而影响有色化合物对光的吸收。,需,严格控制。,吸光度,A,与显色剂用量,C,R,的关系图,（,1,）显色剂用量,3.1.2 显色条件的选择,-通过实验确定,选择曲线变化平坦处,适宜浓度：,2026/1/9 周五,2011-02,Instrumental Analysis,40,在相同实验条件下，分别测定不同,pH,值条件下显色溶液的吸光度。选择曲线中,A,较大且恒定的平坦区,所对应的,pH,范围。,A,pH,（,2,）酸度的选择,存在型体的变化,酸度的影响,副反应,生成不同配比的络合物,2026/1/9 周五,41,显色反应的反应速度时间,一定条件下通过实验作At关系曲线,显色产物颜色,保持长时间不变,逐渐减退或加深,一定时间才显色,确定适宜显色时间,（3）显色时间,2026/1/9 周五,(5),溶剂,一般尽量采用水相测定。,(4),显色温度,不同的显色反应对温度的要求不同，应通过实验找出各自适宜的温度范围。,2026/1/9 周五,2011-02,Instrumental Analysis,43,1）干扰离子本身有色：Fe,3+,、Cu,2+,、Co,2+,、Ni,2+,、Cr,3+,2）干扰离子本,身,无色，与显色剂生成干扰物质,干扰类型：,3.1.3,共存离子的干扰及消除,在测定条件下有吸收,3）干扰离子与被测离子反应生成配合物或沉淀,显色反应不能进行完全,2026/1/9 周五,2011-02,Instrumental Analysis,44,控制溶液酸度,双硫腙测Hg,2+,：,0.5MH,2,SO,4,抑制Cu,2+,、Co,2+,、Ni,2+,、Zn,2+,、Pb,2+,加入掩蔽剂,双硫腙测Hg,2+,：,KSCN掩蔽Ag,+,，EDTA掩蔽Bi,3+,利用参比溶液除色,葛天青S测Al,3+,：防Ni,2+,、Cr,3+,+NH,4,F（AlF,6,3-,）+显色剂等试剂，干扰离子显色,选择适当的波长,max,移至次吸收,采用适当的分离方法,沉淀、,萃取,（预分离）,干扰消除方法：,2026/1/9 周五,3.2 吸光度测量,条件的选择,3.2.1选择适当的测量波长,选择原则,:吸收最大、干扰最小,若,max,处有共存组分干扰，放弃灵敏度、避免干扰，选择,次强吸收峰,或,宽峰,、,肩峰,。,一般选择,max,为入射波长：,A,，灵敏度，准确度,2026/1/9 周五,空白（参比）溶液作用,校正仪器的 T,100,或,A,为零,消除来自于溶剂、试剂、器皿及试样的干扰吸收,测得的A真正反映待测溶液吸光强度,3.2.2选择合适的空白（参比）溶液,2026/1/9 周五,常见的空白（参比）溶液,溶剂空白,待测物与显色剂的反应产物有吸收-,纯溶剂（水）,试剂空白,显色剂或其他试剂略有吸收,-,空白溶液（不加试样溶液）,试样空白,如试样中其它组分有吸收，但不与显色剂反应，当显色剂,无吸收,时，,可,用,试,待,测物与显色剂的反应产物有吸收-,纯溶剂（水）样溶液,作参比；,当显色剂,略有吸收,时，可在试液中加入适当,掩蔽剂,将待测组分掩蔽后再加,显色剂,，以此溶液作参比溶液。,2026/1/9 周五,浓度测量相对误差与透光率,T,的关系,T=1%,时,3.2.3控制适宜的吸光度（读数范围）,T,在20%65%，浓度相对误差较小，即,最佳读数范围,(,吸光度,A,=0.20,0.70),。,改变试样量,稀释溶液,改变比色皿厚度,调节吸光度的方法：,2026/1/9 周五,标准曲线法,紫外-可见分光光度法的定量方法,分析方法,直接比较法,标准加入法,2026/1/9 周五,4.1工作曲线法（标准曲线法）,测定过程：,配制标准系列（,5-10,）固定条件测定,A,绘,A-C,工作曲线,样品同样条件测定,A C,浓度与吸光度关系符合,工作曲线是一条通,过原点,的直线,2026/1/9 周五,51,标准溶液至少要,5,点,A,样,必须包括在标线,范围,内,样品和对照品须使用,相同,溶剂和显色系统、相同条件测定,固定仪器和方法后，标线可多次使用，但要定期,校正,空白溶液的选择不当,显色反应的灵敏度不够,吸收池的光学性能不一致,注意事项,标准曲线不通过原点的原因,：,2026/1/9 周五,2011-02,Instrumental Analysis,52,4.2 直接比较法（标准对照法）,标准曲线要过原点；仪器单色光纯度要高；,C,样,与,C,标,要接近,相同条件分别测量吸光度：,A,标,K,b,c,标,A,样,K,b,c,样,注意事项：,2026/1/9 周五,2011-02,Instrumental Analysis,53,4.3,标准加入法,在数份相同体积,样品液,中加入,不等量,的,标准液,，,一份,标液,为零,，测量吸光度,A,，,以加入的标准液浓度,C,为横坐标,，对应,A,为纵坐标，绘制,A-C,标准曲线。,用,外推法,(,延长标准曲线和横坐标相交的数的绝对值,),就可得到样品液浓度。,适用于,组份较复杂,的未知样品,能消除一些,基本成份,对测定的干扰,加入的,标准液,要和,样品液,浓度接近,注意：,2026/1/9 周五,5.1 应用领域,5.2现实应用,5.3,使用注意事项,应用与示例,2026/1/9 周五,5.1紫外可见分光光度法的,应用领域,UV,测定范围涉及化学化工、医疗卫生、冶金地质、食品饮料、农业化肥、畜牧水产、机械制造、计量科学、环保、制药、生物、材料、石油等领域中的科研、教学、生产中的质量控制、原材料和产品检验等各个方面，进行定性分析、定量测定、纯度检查、动力学研究等等。,2026/1/9 周五,空白为参比，测,A,绘制,A-C,标准曲线。,标准系列,未知样品,5.1.1单组分物质的测定,(,标准曲线法,),2026/1/9 周五,2）,若各组分的吸收曲线,互有重叠,，则可根据吸光度的,加合性,求解联立方程组得出各组分的含量。,A,1,=,a1,bC,a,b1,bC,b,A,2,=,a2,bC,a,b2,bC,b,1）各组分的吸收曲线,互不重叠,，按单组分的测定方法测定组分,a,和,b,。,5.1.2多组分物质测定,2026/1/9 周五,5.1.3高含量组分物质的测定（示差法）,表差法：,用一与供试品浓度接近的标准溶液，代替空白溶液,作参比，与供试品溶液进行比较的方法,基本原理：,供试品溶液与参比溶液的吸光度,(A),与两溶液,的浓度差成正比,适用范围：,高含量、稀溶液、高精度,实质：,透光率在表尺上的扩展,A,A,x,A,s,=,b,(,c,x,c,s,）,=,b,c,2026/1/9 周五,5.2紫外可见分光光度法的,现实应用,5.2.1 化工检测：肥料P、铁、硼、钼、缩二脲,5.2.2 水质分析：水氨氮、亚硝酸盐、硼酸盐、色度、浊度、六价铬等；,5.2.3 食品检测：亚硝酸盐、二氧化硫、铝、,酶、糖类、,醛、,矿物质、维生素,、透射比、羰基价、三甲胺氮、黄酮类化合物，碘呈色度,等,5.2.4 农残检测：百草枯,5.2.5 饲料：游离棉酚、,2026/1/9 周五,保护光源：,保证仪器有合适的工作环境,稳固的工作台,温度、湿度合适,定期除尘、校正,正确使用比色皿,5.2紫外-可见分光光度计,使用注意事项,2026/1/9 周五,(1),拿,：,手捏比色皿毛玻璃面，不碰色皿的透光面，以免沾污。,(2),不得将光学面与硬物或脏物接触。,(3),测定有色溶液吸光度时，一定要用有色溶液润洗比色皿内壁几次，以免改变有色溶液的浓度。另外，在测定一系列溶液的吸光度时，通常都按由稀到浓的顺序测定，以减小测量误差。,(4),盛装溶液时，高度为比色皿的,4/5,处即可。,(5),比色皿外壁的水用擦镜纸或细软的吸水纸吸干，以保护透光面。,(6),凡含有腐蚀玻璃的物质的溶液，不得长期盛放在比色皿中。,(7),不能将比色皿放在火焰或电炉上进行加热或干燥箱内烘烤。,比色的正确使用方法,2026/1/9 周五,谢,谢,大,家,结束,2026/1/9 周五,