煤化学大纲.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,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,*,煤化学大纲,2,第,11,章 吸光光度法,基于被测物质,对光具有选择吸收,的特性而建立的分析方法。它包括可见吸光光度法及紫外吸光光度法、红外光谱法。,由,原子核外电子,能级跃迁而产生的吸收光谱为,紫外,-,可见,吸收光谱。,由,分子振动能级和转动能级,的跃迁而产生的吸收光谱为,红外,吸光光谱。,吸光光度法的特点：,(1),灵敏度高：,10,-5,10,-6,mol/L,(2),准确度高：,比色分析，,相对误差,510%,分光光度法，,25%,，,12%,(3),应用广泛：测多数无机物和许多有机物,(4),操作简便，仪器设备价廉，技术成熟。,3,4,一、光的基本性质,光属于电磁波中的一个波段，一般用频率或波长来描述不同的光。,人眼能感觉到的那小波段光称,可见光,。人眼看不见的光还有紫外、红外、,x,射线等。,11.1,概述,5,射线,x,射线,紫外光,红外光,微波,无线电波,10,-2,nm 10 nm 10,2,nm 10,4,nm 0.1 cm 10cm 10,3,cm 10,5,cm,可 见 光,(400750nm),按波长顺序排列，得到电磁波谱,。,射线,x,射线,紫外光,可见光,红外光,微波,无线电波,能量与波长,的关系：,E,=,h=h,c,二,.,物质的颜色和对光的选择性吸收,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。,复合光,由不同波长的光组合而成的光,单一波长的光,单色光,单色光、复合光、光的互补,光的互补,6,入射光的波长同一物质在不同波长下测定，,1 cm 10cm 103 cm 105 cm,应控制条件(酸度、浓度、介质等).,物质的颜色和对光的选择性吸收,要求：产生的光辐射强度要恒定。,1760年朗伯提出：c 一定，一束平行的单色光通过一均匀溶液后，溶液对光的吸收程度A与液层的厚度b成正比。,物质所显示出来的颜色是由于该物质选择性地吸收了该颜色的互补色。,一束白光通过某溶液，若全部透过（无吸收），溶液无色。,人眼看不见的光还有紫外、红外、x射线等。,11.,用眼睛辨别颜色深浅以确定物质颜色的方法。,把放大的信号以吸光度A或透射比T的光度分析法的设计方式显示或记录下来。,紫红,绿,绿蓝,橙,蓝,黄,紫,黄绿,红,蓝绿,7,物质对光的选择吸收,:,物质的电子结构不同，所能吸收光的波长也不同，这就构成了物质对光的选择性吸收。,例：,A,物质,B,物质,同理，得,：,1,10,-19,J,8,光的选择性吸收,物质显色的本质,完全吸收,完全透过,吸收黄色光,光谱示意,表观现象示意,9,一束白光通过某溶液，若,全部透过,（无吸收），溶液,无色,。若吸收了某一波段的光，则,显示透过光的颜色,（吸收光的互补色）。,CuSO,4,吸收,黄光,呈,蓝色,；,KMnO,4,吸收,绿光,呈,紫红色,。,10,物质所显示出来的颜色是由于该物质选择性地,吸收了该颜色的互补色,。,*,测量某物质对,不同,波长单色光的吸收程度，以,波长,(,),为横坐标,，,吸光度,(A),为纵坐标,，绘制吸光度随波长的变化可得一曲线，此曲线即为吸收曲线。,三、吸收曲线,A,11,图为不同浓度的,KMnO,4,吸收曲线,应控制条件(酸度、浓度、介质等).,若吸收了某一波段的光，则显示透过光的颜色（吸收光的互补色）。,第11章 吸光光度法,为1cm时溶液的吸光度。,如：分光光度计测定高锰酸钾对黄光的吸收情况。,230 250 270,(4)操作简便，仪器设备价廉，技术成熟。,它是由无色透明、耐腐蚀、化学性质相同、厚度相等的玻璃制成的，按其厚度分为0.,影响 值大小的主要因素：,由不同波长的光组合而成的光,溶液对不同波长的色光或多或少存在一定的吸收；,射线 x 射线紫外光可见光红外光微波无线电波,A=k b,使用比较好的单色器，从而获得纯度较高的 “单色光”。,溶液对不同波长的色光或多或少存在一定的吸收；,它包括可见吸光光度法及紫外吸光光度法、红外光谱法。,一束白光通过某溶液，若全部透过（无吸收），溶液无色。,由图可得出以下结论,溶液对不同波长的色光或多或少存在一定的吸收；,2.,溶液对某一波长的色光具有最大吸收，该波长称为最大吸收波长（,maximum absorption wavelength,max,）,;,绘制吸收曲线的目的：寻找该物质的,max,。,3.,同物质,不同浓度,的溶液其光吸收曲线,形状,相同，在同一波长处，浓度越大，吸光度越大。,12,Cr,2,O,7,2-,、,MnO,4,-,的,吸收光谱,300,400,500,600,700,/nm,350,525 545,Cr,2,O,7,2-,MnO,4,-,1.0,0.8,0.6,0.4,0.2,Absorbance,350,13,苯,和,甲苯,在环己烷中的吸收光谱,苯,(254nm,),甲苯,(262nm),A,230 250 270,14,不同物质吸收光谱的形状以及,max,不同,定性分析的基础,同一物质，浓度不同时，吸收光谱的形状相同，,A,max,不同,定量分析的基础,用途,进行定性分析,进行定量分析,选择吸收波长,15,11.2,光吸收定律,透光率,(,透射比,),透光率定义：,T,取值为,0.0%100.0%,全部吸收,T,=0.0%,全部透射,T,=100.0%,入射光,I,0,透射光,I,t,吸光度定义：,16,一、朗伯,-,比耳定律,1760,年,朗伯,提出：,c,一定，一束,平行,的,单色光,通过一,均匀溶液,后，溶液对光的吸收程度,A,与液层的厚度,b,成正比。,A=k b,1852,年比耳提出：,b,一定，,A,和吸光物质的浓度,c,成正比。,A=k,c,17,合并上述两个定律为,朗伯,-,比尔定律：,一束,平行,的,单色光 垂直照射某,一,均匀溶液,时，溶液的吸光度,A,与溶液的浓度和液层的厚度成正比。,b,：吸光液层的厚度，光程，,cm,c,：吸光物质的浓度，,g/L,mol/L,18,K,：比例常数,取值与浓度的单位有关,c,：,mol/L,K,摩尔吸光系数,L,mol,1,cm,-1,19,20,的含义,表示吸光物质浓度为,1mol/L,液层厚度,为,1cm,时溶液的吸光度。,值越大，溶液的吸光能力越强，,显色反应的灵敏度越高。,值是选择显色反应的重要依据。,影响,值大小的主要因素：,物质的种类,不同物质其,值不同。定性依据。,入射光的波长,同一物质在不同波长下测定，,其,值不同。,温度和其它条件,酸度、时间、共存离子干,扰等。,21,吸光度,A,、透射比,T,与浓度,c,的关系,A,T,(%),c,A,=,kbc,1.0,0.8,0.6,0.4,0.2,100,80,60,40,20,22,朗伯,-,比尔定律的适用条件,单色光,应选用,max,处或肩峰处测定,.,稀溶液,浓度增大，分子之间作用增强,.,吸光质点形式不变,离解、络合、缔合会破坏线性关系,应控制条件,(,酸度、浓度、介质等,).,23,实际分析中，经常出现工作曲线,不呈直线,的情况，这种情况称为偏离了朗伯,-,比尔定律。若在曲线弯曲部分进行定量，将会引起较大的误差。,A,C,正偏离,负偏离,标准曲线,二、对朗伯,-,比耳定律的偏离,24,a,非单色光引起的偏离,*,朗伯,-,比尔定律只适用于单色光,。,但由于单色器色散能力的限制和出口狭缝需要保持一定的宽度，所以目前各种分光光度计得到的,入射光实际上都是具有某一波段的复合光,。,由于物质对不同波长光的吸收程度的不同，因而导致对朗伯比尔定律的偏离,。,偏离原因,25,*,克服非单色光引起的偏离的措施,使用,比较好的单色器,，从而获得纯度较高的 “单色光”。,入射光波长选择,l,max,，保证测定有较高的灵敏度，此处的吸收曲线较为平坦，在此最大吸收波长附近各波长的光的,值大体相等，由于非单色光引起的偏离要比在其他波长处小得多。,测定时应选择,适当的浓度范围,，使吸光度读数在标准曲线的线性范围内。,26,b,溶液本身化学和物理因素引起的偏离,介质不匀引起的偏离,朗伯,比耳定律除了要求入射光为单色光外，还,假设吸收粒子是独立的，彼此之间无相互作用,。如果被测试样是胶体、乳浊液、悬浮液时，入射光透过时，除吸收外，还有一部分因散射而损失，故透过率,T,较小，一般认为，,比耳定律仅适用于稀溶液，,-1,。,27,由于溶液本身化学反应引起的偏离,溶液因解离、络合、缔合等反应，改变了吸光物质的浓度，因而引起偏离。,如,K,2,Cr,2,O,7,在水溶液中有下列平衡：,橙色,黄色,如果溶液被稀释或增大溶液的,pH,，,Cr,2,O,7,2,就转变成,CrO,4,2,，吸光质点发生变化，从而引起偏离比耳定律。,Cr,2,O,7,2,H,2,O 2HCr,2,O,7,2H,+,2CrO,4,2,28,一、目视比色法,用眼睛辨别颜色深浅以确定物质颜色的方法。,11.3,光度分析方法和仪器,29,标准系列,未知样品,观察方向,方便、灵敏，准确度差,.,常用于限界分析,.,二、吸光光度法,借助分光光度计测定一系列,标准溶液,的,A,，绘制,A-C,曲线，测得,未知液,的,A,x,，从标准曲线上查得未知液的浓度,C,x,。,30,0 1.0 2.0 3.0 4.0,c,(mg/mL),A,。,*,0.80,0.60,0.40,0.20,0.00,A,x,c,x,目视比色法与吸光光度法在原理上的区别：,吸光光度法,测定溶液对,光的吸收,情况；,目视比色法,比较,透过光,的强度。如：分光光度计测定高锰酸钾对黄光的吸收情况。,31,32,*,分光光度计：,主要部件：光源、单色器、吸收池、检测器、读数指示器,0.575,光源,单色器,吸收池,检测器,显示,分光光度计的主要部件,*,a,光源,（,light source,）,：,作用：产生一定强度的光辐射。,可见光区：,钨灯,、,碘钨灯,(3202500nm),紫外区：,氢灯，氘灯,(180375nm),氙灯,：,紫外、可见光区,均可用作光源,要求：产生的光辐射强度要恒定。,33,氙灯,氢灯,钨灯,34,棱镜：,依据不同波长光通过棱镜时折射率不同,.,玻璃,350,3200nm,石英,185,4000 nm,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,*,b,单色器,monochromator,作用：将复合光分解为单色光。,部件：棱镜（,prism,）或光栅（,grating,）。,35,光栅：,在镀铝的玻璃表面刻有数量很大的,等宽度等间距,条痕,(600,、,1200,、,2400,条,/mm),。,利用光通过光栅时发生衍射和干涉现象而分光。,波长范围宽,色散均匀,分辨性能好,使用方便,.,光栅衍射示意图,M,1,M,2,出射狭缝,光屏,透镜,平面透射光栅,36,c.,比色皿,(coloritrough),也称吸收池。,用于盛放试液的容器。,它是由无色透明、耐腐蚀、化学性质相同、厚度相等的玻璃制成的，按其厚度分为,0.5 cm,，,l cm,，,2 cm,，,3 cm,和,5 cm,。,在,可见光区,测量吸光度时使用,玻璃吸收池,，,紫外区,则使用,石英,吸收池。使用比色皿时应注意保持清洁、透明，避免磨损透光面。,37,d.,检测器,detector,接受从比色皿发出的透射光并转换成电信号进行测量。,e.,显示装置,把放大的信号以吸光度,A,或透射比,T,的光度分析法的设计方式显示或记录下来。分光光度计常用的显示装置是数字显示记录仪。,38,谢谢观看,谢谢观看,