无极分析化学可见光吸光光度法省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

1第第10章章 可见光吸光光度法第1页2吸光光度法（吸光光度法（Absorption Photometry）：）：基于基于物质对光选择性吸收物质对光选择性吸收而建立起来一个分析方法。而建立起来一个分析方法。包含比色法、分光光度法。包含比色法、分光光度法。10.1 分光光度法基本原理分光光度法基本原理第第1010章章 可见光吸光光度法可见光吸光光度法比色法比色法：比较有色溶液颜色深浅确定有色物质含量：比较有色溶液颜色深浅确定有色物质含量分光光度法分光光度法：依据物质对光选择性吸收测定组分含量依据物质对光选择性吸收测定组分含量依据物质对不一样波长范围光吸收，分光光度法分依据物质对不一样波长范围光吸收，分光光度法分为：为：可见可见、紫外、红外分光光度法等。、紫外、红外分光光度法等。第2页3 吸光光度法同滴定分析法、重量分析法相比，有吸光光度法同滴定分析法、重量分析法相比，有以下一些特点：以下一些特点：(1)灵敏度高灵敏度高 吸光光度法测定物质浓度下限吸光光度法测定物质浓度下限(最最低浓度低浓度)普通可达普通可达1-10-3%微量组分。对固体试样普通微量组分。对固体试样普通可测到可测到10-5%。假如对被测组分事先加以富集，灵敏。假如对被测组分事先加以富集，灵敏度还能够提升度还能够提升1-2个数量级。个数量级。10.1 分光光度法基本原理分光光度法基本原理第第1010章章 可见光吸光光度法可见光吸光光度法第3页4 (2)准确度较高准确度较高 普通吸光光度法相对误差为普通吸光光度法相对误差为2-5%，其准确度虽不如滴定分析法及重量法，但对微，其准确度虽不如滴定分析法及重量法，但对微量成份来说，还是比较满意，因为在这种情况下，滴量成份来说，还是比较满意，因为在这种情况下，滴定分析法和重量法也不够准确了，甚至无法进行测定。定分析法和重量法也不够准确了，甚至无法进行测定。(3)操作简便，测定速度快。操作简便，测定速度快。(4)应用广泛应用广泛 几乎全部无机离子和有机化合物都几乎全部无机离子和有机化合物都可直接或间接地用吸光光度法进行测定。可直接或间接地用吸光光度法进行测定。当代分析化学当代分析化学“常规武器常规武器”10.1 分光光度法基本原理分光光度法基本原理第第1010章章 可见光吸光光度法可见光吸光光度法第4页51.物质对光选择性吸收物质对光选择性吸收 光是电磁波，含有波粒二象性，其波长、频率与速光是电磁波，含有波粒二象性，其波长、频率与速度之间关系为：度之间关系为：E=h =h c/（普朗克方程）（普朗克方程）h为普朗克常数，其值为为普朗克常数，其值为 6.6310-34 Js。不一样波长光含。不一样波长光含有不一样能量。有不一样能量。，E；，E 光谱或电磁波谱光谱或电磁波谱：光按照波长长短次序范围排列得到光按照波长长短次序范围排列得到谱。谱。10.1.1 物质对光选择性吸收与物质颜色关系物质对光选择性吸收与物质颜色关系10.1 分光光度法基本原理分光光度法基本原理第第1010章章 可见光吸光光度法可见光吸光光度法第5页6射线x射线紫外光红外光微波无线电波10-2 nm 10 nm 102 nm 104 nm 0.1 cm 10cm 103 cm 105 cm可 见 光近紫外：近紫外：200-400 nm可见光可见光：人眼所能感觉到波长范围：人眼所能感觉到波长范围400-750 nm近红外：近红外：7502500 nm10.1 分光光度法基本原理分光光度法基本原理第第1010章章 可见光吸光光度法可见光吸光光度法第6页7单色光：单一波长光单色光：单一波长光 （通常：波优点于某一范围光通常：波优点于某一范围光）复合光复合光：由不一样波长光组合而成光。：由不一样波长光组合而成光。比如：阳光、白炽灯炮发出光等。比如：阳光、白炽灯炮发出光等。不一样物质对光吸收含有选择性：不一样物质对光吸收含有选择性：复合光经过溶液时，复合光经过溶液时，一些波长光被溶液吸收，另一些波长光则透过，一些波长光被溶液吸收，另一些波长光则透过，溶液溶液颜色颜色由由透射光波长透射光波长决定。决定。透射光与吸收光称为透射光与吸收光称为互补色光。互补色光。(表表10-1 p251)10.1 分光光度法基本原理分光光度法基本原理第第1010章章 可见光吸光光度法可见光吸光光度法第7页8不一样颜色可见光波长及其互补光不一样颜色可见光波长及其互补光10.1 分光光度法基本原理分光光度法基本原理第第1010章章 可见光吸光光度法可见光吸光光度法第8页9光互补：蓝光互补：蓝 黄黄10.1 分光光度法基本原理分光光度法基本原理第第1010章章 可见光吸光光度法可见光吸光光度法第9页1010.1 分光光度法基本原理分光光度法基本原理第第1010章章 可见光吸光光度法可见光吸光光度法固体物质固体物质:当光照射到固体物质时，物质对于不一样当光照射到固体物质时，物质对于不一样波长光吸收、透过、反射、折射程度不一样而使物质波长光吸收、透过、反射、折射程度不一样而使物质展现出不一样颜色：展现出不一样颜色：光完全被吸收，则展现黑色；光完全被吸收，则展现黑色；光完全被反射，则展现白色；光完全被反射，则展现白色；光被吸收程度差不多，则展现灰色；光被吸收程度差不多，则展现灰色；假如物质选择性地吸收一些波长光，那么，这种假如物质选择性地吸收一些波长光，那么，这种物质物质颜色就由它所反射或透射光颜色来决定颜色就由它所反射或透射光颜色来决定。第10页11 任何一个溶液对不一样波长光吸收程度是不相等任何一个溶液对不一样波长光吸收程度是不相等。溶液对单色光吸收程度用溶液对单色光吸收程度用吸光度吸光度A来描述来描述以以波长为横坐标波长为横坐标，以吸光度为纵坐标以吸光度为纵坐标能够得到一条曲线能够得到一条曲线 -吸收光谱曲线或吸收曲线吸收光谱曲线或吸收曲线清楚地描述了溶液对不一样波长光吸收情况清楚地描述了溶液对不一样波长光吸收情况10.1 分光光度法基本原理分光光度法基本原理第第1010章章 可见光吸光光度法可见光吸光光度法2.吸收曲线吸收曲线第11页12吸收曲线是分光光度法吸收曲线是分光光度法选择测量波长依据选择测量波长依据 10.1 分光光度法基本原理分光光度法基本原理第第1010章章 可见光吸光光度法可见光吸光光度法光吸收程度最大处波长，光吸收程度最大处波长，称为称为最大吸收波长最大吸收波长，惯用，惯用最大最大 或或 max 表示表示图图10-1 KMnO4溶液吸收曲线溶液吸收曲线(cKMnO4:abcd)第12页13定性分析基础定性分析基础 不一样物质含有不一样特征吸收曲线，据此可进行不一样物质含有不一样特征吸收曲线，据此可进行物质定性分析物质定性分析。（物质对光选择吸收）。（物质对光选择吸收）定量分析基础定量分析基础 对于同一物质，浓度不一样，其吸收曲线形状和最对于同一物质，浓度不一样，其吸收曲线形状和最大吸收波长是固定不变，只是在同一波长下吸光度随浓大吸收波长是固定不变，只是在同一波长下吸光度随浓度增大而增大，据此可进行定量分析度增大而增大，据此可进行定量分析。（一定试验条件。（一定试验条件下，物质对光吸收与物质浓度成正比。）下，物质对光吸收与物质浓度成正比。）10.1 分光光度法基本原理分光光度法基本原理第第1010章章 可见光吸光光度法可见光吸光光度法第13页14ItI0IrI0=Ir+Ia+ItIa 在分光光度测定中，盛溶液比色皿都是采取相同在分光光度测定中，盛溶液比色皿都是采取相同质量光学玻璃制成，反射光强度基本上是不变质量光学玻璃制成，反射光强度基本上是不变(普通普通约为入射光强度约为入射光强度4)，其影响能够相互抵消，于是能，其影响能够相互抵消，于是能够简化为够简化为 I0 It +Ia 10.1 分光光度法基本原理分光光度法基本原理第第1010章章 可见光吸光光度法可见光吸光光度法10.1.2 朗伯朗伯-比尔定律比尔定律-定量分析理论依据定量分析理论依据 入射光强度为入射光强度为I0吸收光强度为吸收光强度为Ia透过光强度为透过光强度为It反射光强度为反射光强度为Ir第14页1510.1 分光光度法基本原理分光光度法基本原理第第1010章章 可见光吸光光度法可见光吸光光度法溶液对单色光吸收程度用溶液对单色光吸收程度用吸光度吸光度A来描述来描述单色光透过溶液程度用单色光透过溶液程度用透光率透光率T来描述来描述朗伯朗伯-比耳定律（光吸收定律）比耳定律（光吸收定律）1760年和年和1852年研究了光吸收与有色溶液液层厚度及年研究了光吸收与有色溶液液层厚度及溶液浓度定量关系：溶液浓度定量关系：T=第15页16A 吸光度吸光度b 液层厚度液层厚度(光程长度光程长度/cm)c 物质量浓度物质量浓度(mol L-1)摩尔吸光系数摩尔吸光系数(L mol-1 cm-1)10.1 分光光度法基本原理分光光度法基本原理第第1010章章 可见光吸光光度法可见光吸光光度法当当 c 单位用单位用gL-1表示时，用表示时，用 a 表示：表示：Aabca 单位单位:Lg-1cm-1第16页17吸光度吸光度(A)、透光率、透光率(T)与浓度与浓度(c)关系关系ATcA=bc线性关系线性关系10.1 分光光度法基本原理分光光度法基本原理第第1010章章 可见光吸光光度法可见光吸光光度法第17页18 在分光光度分析实践中，我们不能直接取在分光光度分析实践中，我们不能直接取 1 mol L-1 这么高浓度有色溶液来测定摩尔吸光系数值，而是在适宜这么高浓度有色溶液来测定摩尔吸光系数值，而是在适宜低浓度低浓度时测定吸光度，然后经过计算求得时测定吸光度，然后经过计算求得 值。值。测定条件一定时，测定条件一定时，大小取决于物质性质，是物质特大小取决于物质性质，是物质特征值征值。max惯用来衡量光度法灵敏度高低，惯用来衡量光度法灵敏度高低，max越大，灵敏越大，灵敏度越高。度越高。p25210.1 分光光度法基本原理分光光度法基本原理第第1010章章 可见光吸光光度法可见光吸光光度法 摩尔吸光系数：吸光物质在一定波长和溶剂条件摩尔吸光系数：吸光物质在一定波长和溶剂条件下特征常数，表征显色反应灵敏度主要参数。下特征常数，表征显色反应灵敏度主要参数。第18页19适用范围适用范围：全部电磁辐射和全部吸光物质。：全部电磁辐射和全部吸光物质。需满足条件需满足条件：（1）入射光为平行单色光且垂直照射；）入射光为平行单色光且垂直照射；（2）吸光物质为均匀非散射体系；）吸光物质为均匀非散射体系；（3）吸光质点之间无相互作用；）吸光质点之间无相互作用；（4）辐射与物质之间作用仅限于光吸收过程，无荧光）辐射与物质之间作用仅限于光吸收过程，无荧光和光化学现象发生。和光化学现象发生。10.1 分光光度法基本原理分光光度法基本原理第第1010章章 可见光吸光光度法可见光吸光光度法10.1.3 偏离朗伯偏离朗伯-比尔定律原因比尔定律原因（自学）（自学）第19页20 由光源、单色器（分光系统）、吸收池、检测系统光源、单色器（分光系统）、吸收池、检测系统和信号显示系统和信号显示系统等五部分组成。10.2.1 光源光源 惯用光源为惯用光源为 6-12 伏低压伏低压钨丝灯钨丝灯（320-2500 nm）；近紫）；近紫外区测定时应使用外区测定时应使用氢灯或氘灯氢灯或氘灯作光源（作光源（185-380 nm）。）。为了保持光源强度稳定，电源由为了保持光源强度稳定，电源由稳压器稳压器供给，以取得准供给，以取得准确测定结果，确测定结果，电压必须稳定电压必须稳定。10.2 可见光分光光度计可见光分光光度计10.2 可见光分光光度计可见光分光光度计第第1010章章 可见光吸光光度法可见光吸光光度法第20页2110.2.2 单色器（分光系统）单色器（分光系统）单色器作用单色器作用从光源发出复合光中分出所需要单色光。单色器单色器通常由由入射狭缝入射狭缝、准直镜准直镜、色散元件（棱镜色散元件（棱镜或光栅或光栅）、聚焦镜聚焦镜和出射狭缝出射狭缝组成。玻璃棱镜：360-3200 nm 使用，主要用于可见分光光度计；石英棱镜：200-4000 nm 使用，主要用于紫外-可见分光光度计。10.2 可见光分光光度计可见光分光光度计第第1010章章 可见光吸光光度法可见光吸光光度法第21页2210.2.3 吸收池（比色皿）吸收池（比色皿）用于用于盛装参比溶液盛装参比溶液、试样溶液容器。通常仪器配有厚度为、试样溶液容器。通常仪器配有厚度为0.5、1、2和和3 厘米厘米规格比色皿。规格比色皿。可见光区：光学玻璃比色皿可见光区：光学玻璃比色皿 紫外光区：采取石英比色皿紫外光区：采取石英比色皿10.2.4 检测系统检测系统(又叫光电转化器又叫光电转化器)在光度计中，惯用是在光度计中，惯用是硒光电池硒光电池。硒光电池和眼睛相同，对。硒光电池和眼睛相同，对于各种不一样波长光，灵敏度是不一样。对于波长为于各种不一样波长光，灵敏度是不一样。对于波长为500-600 nm光最灵敏。而对紫外线、红外线则不能应用。光最灵敏。而对紫外线、红外线则不能应用。光电管和光电倍增管用于较精密分光光度计中光电管和光电倍增管用于较精密分光光度计中，含有灵敏，含有灵敏度高、光敏范围广及不易疲劳等特点。度高、光敏范围广及不易疲劳等特点。10.2 可见光分光光度计可见光分光光度计第第1010章章 可见光吸光光度法可见光吸光光度法第22页2310.2.5 信号显示系统信号显示系统 其作用是检测光电流强度大小，并以一定方式显其作用是检测光电流强度大小，并以一定方式显示或统计下来。示或统计下来。早期使用是检流计、微安表、电位计、数字电压早期使用是检流计、微安表、电位计、数字电压表、自动统计仪等。当代分光光度计广泛采取数字电表、自动统计仪等。当代分光光度计广泛采取数字电压表、函数统计仪、示波器及数据处理台等。压表、函数统计仪、示波器及数据处理台等。10.2 可见光分光光度计可见光分光光度计第第1010章章 可见光吸光光度法可见光吸光光度法第23页24将待测物质转化为有色物质反应将待测物质转化为有色物质反应-显色反应显色反应显色反应显色反应与待测物质形成有色化合物试剂与待测物质形成有色化合物试剂-显色剂显色剂显色剂显色剂显色反应显色反应：氧化还原反应、：氧化还原反应、配位反应配位反应配位反应配位反应 10.3 显色反应及显色条件选择显色反应及显色条件选择第第1010章章 可见光吸光光度法可见光吸光光度法10.3 显色反应及显色条件选择显色反应及显色条件选择10.3.1 10.3.1 显色反应及其选择显色反应及其选择显色反应及其选择显色反应及其选择(p256)（1）灵敏度高灵敏度高（2）选择性好选择性好（3）显色剂在测定波优点无显著吸收（4）生成有色化合物组成恒定第24页2510.3.2 显色剂显色剂 （1）无机显色剂无机显色剂如：Cu2+与氨水形成深蓝色配离子Cu(NH3)42+SCN-与Fe3+形成红色配合物Fe(SCN)63-等。不过多数无机显色剂灵敏度和选择性都不高，其中性能很好、当前还有实用价值有硫氰酸盐、钼酸铵、氨水和过氧化氢等。（2）有机显色剂有机显色剂 许多有机显色剂，在一定条件下，能与金属离子生成有色金属螯合物(含有环状结构配合物)。10.3 显色反应及显色条件选择显色反应及显色条件选择第第1010章章 可见光吸光光度法可见光吸光光度法第25页26有机显色剂及其显色产物颜色与显色剂结构相关：有机显色剂及其显色产物颜色与显色剂结构相关：生色团（发色团）：生色团（发色团）：分子中不饱和基团分子中不饱和基团助色团助色团：分子中含有孤对电子基团（本身无颜色，但影：分子中含有孤对电子基团（本身无颜色，但影响有机试剂及其与金属离子配合物颜色）响有机试剂及其与金属离子配合物颜色）10.3 显色反应及显色条件选择显色反应及显色条件选择第第1010章章 可见光吸光光度法可见光吸光光度法有机显色剂种类很多，应用较广泛几个以下：有机显色剂种类很多，应用较广泛几个以下：邻二氮菲邻二氮菲、双硫腙双硫腙、二甲酚橙二甲酚橙、偶氮胂偶氮胂III、铬天青铬天青S（三苯甲烷类）（三苯甲烷类）第26页2710.3.3 10.3.3 显色条件选择显色条件选择显色条件选择显色条件选择(p257)1.显色条件显色条件 （1）显色剂用量显色剂用量M(被测组分被测组分)+R(显色剂显色剂)=MR(有色络合物有色络合物)（2）反应系统酸度反应系统酸度 （3）显色反应温度显色反应温度 （4）显色反应时间显色反应时间 （5）溶剂）溶剂 2.共存离子干扰及消除共存离子干扰及消除10.3 显色反应及显色条件选择显色反应及显色条件选择第第1010章章 可见光吸光光度法可见光吸光光度法第27页2810.3.4 10.3.4 吸光度测量条件选择吸光度测量条件选择吸光度测量条件选择吸光度测量条件选择(p258)1.测量波长选择测量波长选择 max （“吸收最大，干扰最小吸收最大，干扰最小”标准）标准）2.参比溶液选择：参比溶液选择：p259 3.吸光度读数范围选择：吸光度读数范围选择：p259 T=0.368或或A=0.434：浓度测量相对误差最小：浓度测量相对误差最小 吸光度控制在吸光度控制在 0.15-1.0 4.提升光度测定灵敏度和选择性路径提升光度测定灵敏度和选择性路径 合成新显色试剂、采取多元配合物显色系统、合成新显色试剂、采取多元配合物显色系统、采取分离富集与测定相结合采取分离富集与测定相结合10.3 显色反应及显色条件选择显色反应及显色条件选择第第1010章章 可见光吸光光度法可见光吸光光度法第28页29 微量组分测定基本方法微量组分测定基本方法标准曲线法标准曲线法 1.A-c 标准曲线法标准曲线法 p261 例例10-2 2.标准比较法标准比较法 3.目视比色法（眼睛）目视比色法（眼睛）p26210.4 比色法和分光光度法应用比色法和分光光度法应用第第1010章章 可见光吸光光度法可见光吸光光度法第29页