光吸收的基本定律推选优秀.ppt

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,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,*,*,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,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,光吸收的基本定律,第一页，共33页。,一、朗伯-比耳定律(dngl),(1)布格(Bouguer)和朗伯(Lambert)先后在1729年和1760年阐明了物质对光的吸收程度(chngd)与吸收层厚度之间的关系；,(2)比耳(beer)与1852年又提出光的吸收程度(chngd)与吸光物质浓度之间也有类似的关系；,(3)二者结合起来就得到了朗伯-比耳定律。,(4)该定律奠定了分光光度分析法的理论基础。,第二页，共33页。,当一束平行单色光照射到任何均匀、非散射的介质(固体、液体或气体)。,例如(lr)：溶液时，光的一部分被介质吸收，一部分透过溶液、一部分被器皿的表面反射。则它们之间的关系为：,(一)朗伯-比耳定律(dngl)的推导,入射光的强度为I0，吸收(xshu)光的强度为Ia，透过光的强度为It，反射光的强度为Ir,如果,I,0,I,a,+I,t,+I,r,第三页，共33页。,近似(jn s)处理,在分光(fn un)光度测定中，盛溶液的比色皿都是采用相同材质的光学玻璃制成的，反射光的强度基本上是不变的(一般约为入射光强度的4)其影响可以互相抵消，于是可以简化为：,I,0,I,a,+I,t,第四页，共33页。,推 导,纯水对于可见光的吸收极微，故有色液对光的吸收完全是由溶液中的有色质点造成的。,当入射光的强度I0一定时，如果Ia越大，It就越小，即透过(tu u)光的强度越小，表明有色溶液对光的吸收程度就越大。,I,0,I,a,+I,t,第五页，共33页。,(所以书写时应标明波长),这时朗伯-比耳定律变为：,I0 Ia+It+Ir,max是一重要的特征常数，它反映了某吸光物质吸收能力可能达到的最高度。,吸光度(gungd)的加和性,当c：-1，,(3)吸光质点之间无相互作用。,化学反应(huxu fnyng)引起的偏离,max是一重要的特征常数，它反映了某吸光物质吸收能力可能达到的最高度。,当入射光的强度I0一定时，如果Ia越大，It就越小，即透过(tu u)光的强度越小，表明有色溶液对光的吸收程度就越大。,对于(duy)同一物质，当其他条件一定时(温度等)，的大小取决于波长。,实验(shyn)证明,实践证明，有色溶液(rngy)对光的吸收程度，与该溶液(rngy)的浓度、液层的厚度以及入射光的强度等因素有关。如果保持入射光的强度不变，则光吸收程度与溶液(rngy)的浓度和液层的厚度有关。,第六页，共33页。,1760年由朗伯推导出了吸光度于吸收(xshu)介质厚度的关系式：,1.朗伯定律(dngl),第七页，共33页。,当c：-1，,比耳定律(dngl),(1)入射光为平行单色光且垂直照射。,(三)标准(biozhn)曲线的绘制及应用,It/I0=T:透射比(透光度)，,即：A=A1+A2+An,用邻二氮菲分光光度法测铁。,越大，表明物质对某的光吸收能力越强。,3介质不均匀(jnyn)引起的偏离,(1)布格(Bouguer)和朗伯(Lambert)先后在1729年和1760年阐明了物质对光的吸收程度(chngd)与吸收层厚度之间的关系；,对于(duy)同一物质，当其他条件一定时(温度等)，的大小取决于波长。,严格地讲，朗伯-比耳定律只对一定波长的单色光才成立。,当介质溶液中含有多种吸光组分时，只要各组分间不存在着相互作用，则在某一波长(bchng)下介质的总吸光度是各组分在该波长(bchng)下吸光度的加和。,的大小取决于物质的性质。,当介质溶液中含有多种吸光组分时，只要各组分间不存在着相互作用，则在某一波长(bchng)下介质的总吸光度是各组分在该波长(bchng)下吸光度的加和。,朗伯-比耳定律是建立在吸光质点之间没有相互作用的前提下。,2.比耳定律(dngl),比耳(beer)在1852年提出光的吸收程度(chngd)与吸光物质浓度之间的关系：,第八页，共33页。,3.朗伯-比耳定律(dngl),如果同时考虑溶液的浓度(nngd)和液层厚度的变化，则上述两个定律可合并为朗伯-比耳定律，即得到：,式中:A:吸光度，,K:比例常数，与入射光的波长、物质的性质和溶液(rngy)的温度等因素有关。,It/I0=T:透射比(透光度)，,b：液层厚度(cm),此式为光吸收定律的数学表达式,第九页，共33页。,4.朗伯-比耳定律(dngl)物理意义,当一束平行的单色光垂直通过某一均匀的、非散射的吸光物质溶液时，其吸光度(A)与溶液液层厚度(b)和浓度(c)的乘积成正比。,它不仅适用(shyng)于溶液，也适用(shyng)于均匀的气体、固体状态，是各类光吸收的基本定律，也是各类分光光度法进行定量分析的依据。,第十页，共33页。,5.朗伯-比耳定律成立(chngl)的前提,(1)入射光为平行单色光且垂直照射。,(2)吸光物质(wzh)为均匀非散射体系。,(3)吸光质点之间无相互作用。,(4)辐射与物质(wzh)之间的作用仅限于光吸收，无荧光和光化学现象发生。,第十一页，共33页。,6.吸光度(gungd)的加和性,当介质溶液中含有多种吸光组分时，只要各组分间不存在着相互作用，则在某一波长(bchng)下介质的总吸光度是各组分在该波长(bchng)下吸光度的加和。,即：A=A1+A2+An,第十二页，共33页。,(,二,),吸收系数和桑德尔灵敏度,1.,吸收系数,朗伯-比尔定律(A=Kbc)中的系数(K)因浓度(c)所取的单位(dnwi)不同，有两种表示方式：,第十三页，共33页。,当c：-1,b：cm时,K用a表示，称为吸收系数，,其单位(dnwi)为-1 -1，,这时朗伯-比耳定律变为：,Aabc,(1),吸收系数,(,a,),第十四页，共33页。,(2)摩尔(m r)吸收系数(),当c：-1，,b：cm时,K用表示，称为摩尔吸收系数，,其单位(dnwi)为-1 -1，,这时朗伯-比耳定律变为：,A bc,第十五页，共33页。,摩尔吸收系数()的物理(wl)意义,当吸光物质的浓度为1molL-1，吸收(xshu)层厚度为1cm时，吸光物质对某波长光的吸光度。,第十六页，共33页。,摩尔(m r)吸收系数()的性质,表示了吸光物质的浓度为1molL-1，液层厚度为1cm，物质对光的吸收能力。,与溶液的浓度和液层厚度无关，只与物质的性质及光的波长等有关。,在波长、温度、溶剂等条件一定(ydng)时,的大小取决于物质的性质。,是吸光物质的特征常数，不同物质具有不同的。,第十七页，共33页。,对于(duy)同一物质，当其他条件一定时(温度等)，的大小取决于波长。,=f(),能表示物质对某一波长的光的吸收能力。,越大，表明物质对某的光吸收能力越强。,当为max，为max,max是一重要的特征常数，它反映了某吸光物质吸收能力可能达到的最高度。,第十八页，共33页。,常用来衡量(hng ling)光度法灵敏度的高低，,max越大，表明测定该物质的灵敏度越高,一般认为max 104 L mol-1 cm-1的方法较灵敏。(所以书写时应标明波长),目前最大的的数量级可达106,如：Cu双流腙配合物,495105 L mol-1 cm-1,第十九页，共33页。,(3)吸收系数(a)与摩尔(m r)吸收系数()的关系,吸收系数(a)常用(chn yn)于化合物组成不明，相对分子质量尚不清楚的情况。,摩尔吸收系数()的应用更广泛。,=a M,第二十页，共33页。,2.,桑德尔灵敏度,(Sandell),S,吸光光度法的灵敏度除用摩尔(m r)吸收系数表示外，还常用桑德尔灵敏度S表示。,定义：当光度仪器的检测极限为A时，单位截面积光程内所能检出的吸光物质的最低质量,单位：gcm-2,第二十一页，共33页。,3.桑德尔灵敏度(S)与摩尔(m r)吸收系数()的关系,由桑德尔灵敏度S的定义(dngy)可得到：,A=0.001=bc,第二十二页，共33页。,S 单位(dnwi)：gcm-2,b:cm,c:molL-1=mol/103cm3,bc=mol/103cm2,(1)若再乘以M(g mol-1)，则为103cm2的截面积光程中所含物质(wzh)的质量(g),(2)若再乘已106，则(g)把变成了(g),第二十三页，共33页。,例 题：,用邻二氮菲分光光度法测铁。已知溶液中Fe2+的浓度(nngd)为500 g L-1，液层厚度为2cm，在508nm处测得透射比为0.645。,计算：吸光系数 a、摩尔吸收系数、桑德尔灵敏度S,(MFe=55.85 g mol-1),第二十四页，共33页。,解：,A=-lgT=-lg0.645=0.190(三位有效数字(yu xio sh z),c=500 g L-110-4 g L-1 b=2cm,第二十五页，共33页。,(三)标准(biozhn)曲线的绘制及应用,1.标准曲线,配制一系列已知浓度的标准溶液，在确定的波长和光程等条件下，分别测定系列溶液的吸光度(A)，然后(rnhu)以吸光度为纵坐标，以浓度(c)为横坐标作图，得到一条曲线，称标准曲线，也称做工作曲线。,C,A,第二十六页，共33页。,2.标准曲线(qxin)的应用,(1)曲线的斜率为b，由于(yuy)b是定值，由此可得到摩尔吸收系数；,(2)可根据未知液的Ax,在标准曲线上查出未知液的浓度cx。,C,A,Ax,Cx,A=,bc,第二十七页，共33页。,二、引起偏离朗伯-比耳定律(dngl)的原因,根据郎伯-比尔定律，当吸收层厚度不变时，标准曲线应当是一条通过原点的直线，即A与c成正比关系(gun x)，称之为服从比尔定律。,但在实际测定中，标准曲线会出现向浓度轴弯曲(负偏离)和向吸光度轴弯曲(正偏离)，这种现象称为对郎伯-比尔定律的偏离。,第二十八页，共33页。,(一)物理(wl)因素,1.单色光不纯(b chn)所引起的偏离,严格地讲，朗伯-比耳定律只对一定波长的单色光才成立。但在实际工作(gngzu)中，目前用各种方法得到的入射光并非纯的单色光，而是具有一定波长范围的单色光。那么，在这种情况下，吸光度与浓度并不完全成直线关系，因而导致了对朗伯比耳定律的偏离。,第二十九页，共33页。,2.非平行入射光引起(ynq)的偏离,非平行入射光将导致(dozh)光束的平均光程b大于吸收池的厚度b，实际测得的吸光度将大于理论值，从而产生正偏离。,第三十页，共33页。,3介质不均匀(jnyn)引起的偏离,朗伯-比耳定律是建立在均匀、非散射基础上的一般规律、如果介质不均匀，呈胶体、乳浊、悬浮状态存在，则入射光除了被吸收(xshu)之外、还会有反射、散射作用。在这种情况下，物质的吸光度比实际的吸光度大得多，必然要导致对朗伯-比耳定律的偏离，产生正偏离。,第三十一页，共33页。,（二）化学(huxu)因素,1溶液(rngy)浓度过高引起的偏离,朗伯-比耳定律是建立在吸光质点之间没有相互作用的前提下。但当溶液浓度较高时，吸光物质的分子或离子间的平均距离减小，从而改变物质对光的吸收能力，即改变物质的摩尔吸收系数。浓度增加，相互作用增强，导致在高浓度范围内摩尔吸收系数不恒定(hngdng)而使吸光度与浓度之间的线性关系被破坏。,第三十二页，共33页。,2.化学反应(huxu fnyng)引起的偏离,溶液中吸光物质常因解离、缔合、形成新的化合物或在光照射下发生互变异构等，从而破坏了平衡浓度与分析浓度之间的正比(zhngb)关系，也就破坏了吸光度A与分析浓度c之间的线性关系，产生对朗伯-比耳定律的偏离。,第三十三页，共33页。,