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1、第三节第三节 基本原理基本原理一、一、Lamber-BeerLamber-Beer定律定律 二、吸光系数和吸收光谱二、吸光系数和吸收光谱 三、偏离三、偏离BeerBeer定律的因素定律的因素四、透光率的测量误差四、透光率的测量误差 一、一、Lamber-Beer定律：吸收光谱法基本定律定律：吸收光谱法基本定律描述物质对单色光吸收强弱与液层厚度和待测物浓度的关系描述物质对单色光吸收强弱与液层厚度和待测物浓度的关系描述物质对单色光吸收强弱与液层厚度和待测物浓度的关系描述物质对单色光吸收强弱与液层厚度和待测物浓度的关系假设一束平行单色光通过一个吸光物体假设一束平行单色光通过一个吸光物体 续前n n取
2、物体中一极薄层取物体中一极薄层续前讨论：讨论：讨论：讨论：1 1Lamber-BeerLamber-Beer定律的适用条件（前提）定律的适用条件（前提）入射光为单色光入射光为单色光 溶液是稀溶液溶液是稀溶液2 2该定律适用于固体、液体和气体样品该定律适用于固体、液体和气体样品3 3在同一波长下，各组分吸光度具有加和性在同一波长下，各组分吸光度具有加和性 应用：多组分测定应用：多组分测定二、吸光系数和吸收光谱二、吸光系数和吸收光谱1 1吸光系数的物理意义：吸光系数的物理意义：吸光系数的物理意义：吸光系数的物理意义：单位浓度、单位厚度的吸光度单位浓度、单位厚度的吸光度 讨论：讨论：讨论：讨论：1
3、1）E=fE=f（组分性质，温度，溶剂，组分性质，温度，溶剂，）当组分性质、温度和溶剂一定，当组分性质、温度和溶剂一定，E=fE=f（）2 2）不同物质在同一波长下不同物质在同一波长下E E可能不同（选择性吸收）可能不同（选择性吸收）同一物质在不同波长下同一物质在不同波长下E E一定不同一定不同 3 3）EE，物质对光吸收能力物质对光吸收能力,定量测定灵敏度定量测定灵敏度 定性、定量依据定性、定量依据续前2 2吸光系数两种表示法：吸光系数两种表示法：吸光系数两种表示法：吸光系数两种表示法：1 1）摩尔吸光系数摩尔吸光系数摩尔吸光系数摩尔吸光系数：在一定在一定 下，下，C=1mol/LC=1mo
4、l/L，L=1cmL=1cm时的吸光度时的吸光度 2 2）百分含量吸光系数百分含量吸光系数百分含量吸光系数百分含量吸光系数/比吸光系数比吸光系数比吸光系数比吸光系数：在一定在一定 下，下，C=1g/100mlC=1g/100ml，L=1cmL=1cm时的吸光度时的吸光度 3 3）两者关系）两者关系3 3吸收光谱（吸收曲线）：吸收光谱（吸收曲线）：吸收光谱（吸收曲线）：吸收光谱（吸收曲线）：AA最大吸收最大吸收最小吸收最小吸收 特征值特征值定性依据定性依据肩峰肩峰末端吸收末端吸收续前4 4吸光度测量的条件选择：吸光度测量的条件选择：吸光度测量的条件选择：吸光度测量的条件选择：1 1）测量波长的选
5、择：）测量波长的选择：2 2）吸光度读数范围的选择：）吸光度读数范围的选择：3 3）参比溶液）参比溶液(空白溶液空白溶液)的选择：的选择：选选A=0.20.7A=0.20.7注：采用空白对比消除因溶剂和容器的吸收、光的散射和 界面反射等因素对透光率的干扰三、偏离三、偏离Beer定律的因素定律的因素n n依据依据BeerBeer定律，定律，A A与与C C关系应为关系应为 经过原点的直线经过原点的直线n n偏离偏离BeerBeer定律的主要因素表现为定律的主要因素表现为 以下两个方面以下两个方面（一）光学因素（一）光学因素（一）光学因素（一）光学因素（二）化学因素（二）化学因素（二）化学因素（二
6、）化学因素 （一）光学因素（一）光学因素 1 1非单色光的影响：非单色光的影响：非单色光的影响：非单色光的影响：BeerBeer定律应用的重要前提定律应用的重要前提定律应用的重要前提定律应用的重要前提入射光为单色光入射光为单色光入射光为单色光入射光为单色光 n n照射物质的光经单色器分光后照射物质的光经单色器分光后 并非真正单色光并非真正单色光n n其波长宽度由入射狭缝的宽度其波长宽度由入射狭缝的宽度 和棱镜或光栅的分辨率决定和棱镜或光栅的分辨率决定n n为了保证透过光对检测器的响为了保证透过光对检测器的响 应，必须保证一定的狭缝宽度应，必须保证一定的狭缝宽度n n这就使分离出来的光具一定的这
7、就使分离出来的光具一定的 谱带宽度谱带宽度续前续前讨论：讨论：讨论：讨论：入射光的谱带宽度严重影响吸光系数和吸收光谱形状入射光的谱带宽度严重影响吸光系数和吸收光谱形状 结论：结论：结论：结论：选择较纯单色光（选择较纯单色光（，单色性单色性）选选maxmax作为测定波长（作为测定波长（EE，SS且成线性）且成线性）续前2 2杂散光的影响：杂散光的影响：杂散光的影响：杂散光的影响：杂散光是指从单色器分出的光不在入射光谱带宽度杂散光是指从单色器分出的光不在入射光谱带宽度 范围内，与所选波长相距较远范围内，与所选波长相距较远杂散光来源：仪器本身缺陷；光学元件污染造成杂散光来源：仪器本身缺陷；光学元件污
8、染造成杂散光可使吸收光谱变形，吸光度变值杂散光可使吸收光谱变形，吸光度变值3 3反射光和散色光的影响：反射光和散色光的影响：反射光和散色光的影响：反射光和散色光的影响：反射光和散色光均是入射光谱带宽度内的光反射光和散色光均是入射光谱带宽度内的光 直接对直接对T T产生影响产生影响散射和反射使散射和反射使TT，AA，吸收光谱变形，吸收光谱变形注：一般可用空白对比校正消除注：一般可用空白对比校正消除4 4非平行光的影响：非平行光的影响：非平行光的影响：非平行光的影响：使光程使光程，AA，吸收光谱变形，吸收光谱变形（二）化学因素（二）化学因素n nBeerBeer定律适用的另一个前提：稀溶液定律适用
9、的另一个前提：稀溶液定律适用的另一个前提：稀溶液定律适用的另一个前提：稀溶液n n浓度过高会使浓度过高会使浓度过高会使浓度过高会使C C与与与与A A关系偏离定律关系偏离定律关系偏离定律关系偏离定律四、透光率的测量误差四、透光率的测量误差T影响测定结果的相对误差两个因素：影响测定结果的相对误差两个因素：T T和和T T TT影响因素：仪器噪音影响因素：仪器噪音 1 1）暗噪音）暗噪音 2 2）讯号噪音）讯号噪音续前1 1）暗噪音）暗噪音）暗噪音）暗噪音与检测器和放大电路不确切性有关与检测器和放大电路不确切性有关与检测器和放大电路不确切性有关与检测器和放大电路不确切性有关 与光讯号无关与光讯号无
10、关与光讯号无关与光讯号无关续前2 2）讯号噪音）讯号噪音）讯号噪音）讯号噪音与光讯号有关与光讯号有关与光讯号有关与光讯号有关表明测量误差较小的范围表明测量误差较小的范围表明测量误差较小的范围表明测量误差较小的范围一直可延至较高吸光度区，一直可延至较高吸光度区，一直可延至较高吸光度区，一直可延至较高吸光度区，对测定有利对测定有利对测定有利对测定有利 第四节第四节 紫外分光光度计紫外分光光度计 1 1光源：光源：光源：光源：2 2单色器：单色器：单色器：单色器：包括狭缝、准直镜、色散元件包括狭缝、准直镜、色散元件包括狭缝、准直镜、色散元件包括狭缝、准直镜、色散元件 棱镜棱镜对不同波长的光折射率不同
11、对不同波长的光折射率不同色散元件色散元件 分出光波长不等距分出光波长不等距 光栅光栅衍射和干涉衍射和干涉 分出光波长等距分出光波长等距钨灯或卤钨灯钨灯或卤钨灯可见光源可见光源 3501000nm氢灯或氘灯氢灯或氘灯紫外光源紫外光源 200360nm续前3 3吸收池：吸收池：吸收池：吸收池：玻璃玻璃玻璃玻璃能吸收能吸收能吸收能吸收UVUV光，仅适用于可见光区光，仅适用于可见光区光，仅适用于可见光区光，仅适用于可见光区 石英石英石英石英不能吸收紫外光，适用于紫外和可见光区不能吸收紫外光，适用于紫外和可见光区不能吸收紫外光，适用于紫外和可见光区不能吸收紫外光，适用于紫外和可见光区 要求：匹配性（对光
12、的吸收和反射应一致）要求：匹配性（对光的吸收和反射应一致）要求：匹配性（对光的吸收和反射应一致）要求：匹配性（对光的吸收和反射应一致）4 4检测器：检测器：检测器：检测器：将光信号转变为电信号的装置将光信号转变为电信号的装置将光信号转变为电信号的装置将光信号转变为电信号的装置5 5记录装置：讯号处理和显示系统记录装置：讯号处理和显示系统记录装置：讯号处理和显示系统记录装置：讯号处理和显示系统光电池光电池光电管光电管光电倍增管光电倍增管二极管阵列检测器二极管阵列检测器类型：类型：1 1单光束分光光度计：单光束分光光度计：单光束分光光度计：单光束分光光度计：特点：特点：使用时来回拉动吸收池使用时来回拉动吸收池 移动误差移动误差 对光源要求高对光源要求高 比色池配对比色池配对续前2 2双光束分光光度计：双光束分光光度计：双光束分光光度计：双光束分光光度计：特点：特点：不用拉动吸收池，可以减小移动误差不用拉动吸收池，可以减小移动误差 对光源要求不高对光源要求不高 可以自动扫描吸收光谱可以自动扫描吸收光谱 续前3 3双波长分光光度计双波长分光光度计双波长分光光度计双波长分光光度计 特点：特点：利用吸光度差值定量利用吸光度差值定量 消除干扰和吸收池不匹配引起的误差消除干扰和吸收池不匹配引起的误差