分光光度法ppt课件.ppt
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1、第十章 紫外可见分光光度法,利用物质对光的选择性吸收对物质进行定性、定量的分析方法,分光光度法,特点: 灵敏度高,测定下限可达10-510-6mol/L,准确度: 一般0.5,第一节 光谱分析的基本概念,一、电磁辐射与电磁波,电磁辐射又称电磁波,光是一种电磁波,是一种以高速通过空间而不需要任何传播介质的光子流。同时具有波动性和粒子性。,光的传播速度:,波动性,c真空中光速 2.99792458108m/s 3.0 108m/s 波长,单位:m,cm,mm,m,nm, 1m=10-6m, 1nm=10-9m, 1=10-10m 频率,单位:赫芝(周)Hz 次/秒 n折射率,真空中为1,c真空中光
2、速 2.99792458108m/s 3.0 108m/s 波长,单位:m,cm,mm,m,nm, 1m=10-6m, 1nm=10-9m, 1=10-10m 频率,单位:赫芝(周)Hz 次/秒 n折射率,真空中为1,1/ = / C,-波数,每厘米长度中波的数目, 单位:cm-1,磁场向量,电场向量,传播方向,Y,Z,X,与物质作用,Y,Z,X,微粒性,h普朗克(Planck)常数 6.62610-34Js 频率 E光量子具有的能量 单位:J(焦耳),eV(电子伏特),光量子,具有能量。,波粒二象性,结论:一定波长的光具有一定的能量,波长越 长(频率越低),光量子的能量越低。 单色光:具有相
3、同能量(相同波长)的光。 复合光:具有不同能量(不同波长)的光复合在 一起。,真空中:,按照波长将电磁波划分为不同的区域.,0.1,10,200,380,760,nm,电磁波谱,溶液呈现不同的颜色是由于它对不同波长的光具有选择性吸收而引起的.用白光照射某有色溶液,呈现出的是透射光颜色.吸收的色光和透过光称为互补色光.,二、物质对光的选择性吸收,红,橙,黄,绿,青,青蓝,蓝,紫,白光,第一节 概述,根据物质发射的电磁辐射或电磁辐射与物质相互作用后发生的信号变化建立起来的分析方法称为光学分析法.,光谱法,光学分析法,非光谱法,物质与辐射能相互作用时,内部发生能级跃迁,记录由此产生的辐射强度随波长变
4、化的图谱称为光谱,根据物质的光谱进行定性、定量和结构分析的方法称为光谱法。,光谱法,非光谱法,指不涉及物质内部能级的跃迁,仅通过测量电磁辐射的某些基本性质(反射、折射、衍射、偏振)的变化建立的分析方法称非光谱法,如折射法,旋光法。,光谱法分类,从不同的角度有不同的分类,原子光谱,分子光谱,吸收光谱,发射光谱,根据光谱的产生对象:,根据能级跃迁方向:,根据辐射波长分:,可见、紫外、红外光谱等。,三、分子吸收光谱及其产生,若用一连续辐射的电磁波照射某有色溶液,测量每一波长下有色液对该波长的吸收程度,然后以波长为横坐标,以吸光度 为纵坐标作图,得到一条曲线吸收曲线,亦称吸收光谱。,吸收光谱,300,
5、400,500,600,700,/nm,350,525 545,Cr2O72-,MnO4-,Cr2O72-、MnO4-的吸收光谱,350,未端吸收,苯和甲苯在环己烷中的吸收光谱,A,KMnO4溶液的光吸收曲线,/nm,从图中可看出: 高锰酸钾对不同波长的光的吸收程度不同,在525处有最大吸收峰.该波长称最大吸收波长(Max) 同一物质的吸收曲线是特征的,以此作定性分析. 浓度越大,吸收越强.,分子吸收光谱的产生,在分子中,除了电子相对于原子核的运动外,还有核间的相对振动和分子绕着重心的转动。这三种运动能量都是量子化的,并对应有一定能级,下图为分子的能级示意图,电子能级,振动能级,分子中电子能级
6、、振动能级和转动能级示意图,转动能级,A,B,由于光子的能量也是量子化的,所以分子对光的吸收也是量子化的,即分子只选择吸收能量与其能级间隔一致的光子而不是对各种能量的光子普遍吸收。,分子吸收光能后引起运动状态的变化称为跃迁,跃迁产生吸收光谱,图中A和B表示不同能量的电子能级。在每一电子能级上有许多间距较小的振动能级,在每一振动能级上又有许多更小的转动能级。,当用频率为的电磁波照射分子,而该分子的较高能级与较低能级之差 E恰好等于该电磁波的能量 h时,即有 E = h ( h为普朗克常数),此时,在微观上出现分子由较低的能级跃迁到较高的能级;在宏观上则透射光的强度变小。若用一连续辐射的电磁波照射
7、分子,将照射前后光强度的变化转变为电信号,并记录下来,然后以波长为横坐标,以电信号(吸光度 A)为纵坐标,就可以得到一张光强度变化对波长的关系曲线图分子吸收光谱图。,以吸收光强度为纵坐标,以波长为横坐标作图,所得曲线即吸收光谱曲线,根据吸收电磁波的波长范围不同,可将分子吸收光谱分为远红外光谱、红外光谱及紫外、可见光谱三类。,由于不同的物质基态与激发态的能量差不同,吸收光的波长不同.,第二节 紫外-可见分光光度法基本原理,一、透光率和吸光度,I0,It,Ia,透光度 (transmittance) T=It/I0,吸光度 (absorbance) A= -lgT,二、光吸收基本定律: Lambe
8、rt-Beer定律,A=lg(I0/It)=kbc,朗伯定律(1760) A=lg(I0/It)=k1b,比尔定律(1852) A=lg(I0/It)=k2c,T透光率(透射比)(Transmittance),A = lg (I0/It) = lg(1/T) = -lgT = kbc,吸光度A、透射比T与浓度c的关系,K 吸光系数 Absorptivity,当c的单位用g100mL-1表示时,用 表示, A bc, 叫做比消光系数,例 已知含Cd2+140gL-1的溶液,用双硫腙比色测定镉,比色皿厚度为2cm,在波长520nm处测得吸光度为0.220,计算摩尔吸光系数。 解:Cd的原子量为11
9、2.4,则,C Cd2+ =,14010-6,112.4,=1.2410-6molL-,A=bc, =A/bc,=,0.220,21.2410-6,=8.87104 Lmol-1cm-1,吸光度与光程的关系 A = bc,吸光度与浓度的关系 A = bc,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 2. 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) 3. 稀溶液 浓度增大,分子之间作用增强,亚甲蓝阳离子水溶液的吸收光谱 a. 6.3610-6 mol/L b. 1.2710-4 mol/L c. 5.9710-4 mol/L,亚甲蓝阳离子
10、 单体 max= 660 nm 二聚体 max= 610 nm,二聚体的生成破坏了A与c的线性关系,单组分的定量测定,A bc,三、朗伯-比尔定律的应用,1.吸光系数法,2. 标准曲线法,用标准品配制一系列标准溶液 作吸收光谱曲线,找出最大吸收波长 作标准曲线 测样品吸光度并在标准曲线上查浓度 计算,标准曲线,3.标准对照法,测量与被测液浓度相近的标准溶液的As 相同条件测量试样的吸光度A,CX =,AX,AS,CS,多组分的定量测定,如果溶液中含有不止一种吸光物质,可以利用吸光度的加合性,即总吸光度等于各吸光组分吸光度之和,不经分离同时测定。,设a b为溶液中的两种吸光组分,视其吸收光谱的重
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