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1、Analytical ChemistryAnalytical Chemistry7.1 吸光光度法的基本原理吸光光度法的基本原理7.1.1 光的基本性质光的基本性质7.1.2 物质对光的吸收物质对光的吸收7.1.3 溶液的吸光定律溶液的吸光定律7.2 吸光分析法的方法与仪器简介吸光分析法的方法与仪器简介7.2.1 吸光分析的几种方法吸光分析的几种方法7.2.2 吸光分析法的仪器简介吸光分析法的仪器简介要点归纳要点归纳7.3 吸光光度法的灵敏度与准确度吸光光度法的灵敏度与准确度7.3.1 灵敏度的表示方法灵敏度的表示方法7.3.2 影响准确度的因素影响准确度的因素7.3.3 测量条件的选择测量条
2、件的选择7.4 吸光光度法分析条件的选择吸光光度法分析条件的选择7.4.1 酸度的选择酸度的选择7.4.2 显色剂用量的选择显色剂用量的选择7.4.3 其它条件的选择其它条件的选择7.5 吸光光度法应用简介吸光光度法应用简介7.5.1 微量组分的测定微量组分的测定7.5.2 示差光度法示差光度法7.5.3 光度滴定法光度滴定法7.5.4 络合物组成及稳定常数的测定络合物组成及稳定常数的测定7.5.5 弱酸弱碱离解常数的测定弱酸弱碱离解常数的测定7.5.6 双波长分光光度法双波长分光光度法7.5.7 导数分光光度法导数分光光度法7.1.1 光的基本性质光的基本性质吸光光度法吸光光度法 是基于被测
3、物质的是基于被测物质的分子分子 对对光光 具有选择吸收具有选择吸收的特性而建立的分析方法。的特性而建立的分析方法。光的光的电磁波性质电磁波性质 射射线线x射射线线紫紫外外光光红红外外光光微微波波无无线线电电波波10-2 nm 10 nm 102 nm 104 nm 0.1 cm 10cm 103 cm 105 cm可可 见见 光光光的波粒二象性光的波粒二象性波动性波动性粒子性粒子性 E光的折射光的折射光的衍射光的衍射光的偏振光的偏振光的干涉光的干涉光电效应光电效应E：光子的能量（光子的能量（J,焦耳）焦耳）：光子的频率（光子的频率（Hz,赫兹）赫兹）：光子的波长（光子的波长（cm）c：光速（光
4、速（2.9979 1010 cm.s-1）h：Plank常数（常数（6.6256 10-34 J.s 焦耳焦耳.秒秒）单色光、复合光、光的互补单色光、复合光、光的互补单色光单色光复合光复合光光的光的互补互补单一波长的光单一波长的光由由不同波长的光组合而成的光不同波长的光组合而成的光若若两种不同颜色的单色光按一定的强度比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。为互补色光，这种现象称为光的互补。蓝蓝黄黄紫红紫红绿绿紫紫黄绿黄绿绿蓝绿蓝橙橙红红蓝绿蓝绿7.1.2 物质对光的吸收物质对光的吸收物质的颜色
5、与光的关系物质的颜色与光的关系完全吸收完全吸收完全透过完全透过吸收黄色光吸收黄色光光谱示意光谱示意表观现象示意表观现象示意复合光复合光吸收光谱吸收光谱光光作用于物质时，物质吸收了可见光，而作用于物质时，物质吸收了可见光，而显示出特征的颜色，这一过程与物质的显示出特征的颜色，这一过程与物质的 性性质及光的性质有关。质及光的性质有关。分子基态的电子组态分子基态的电子组态 物质对光的吸收物质对光的吸收物质对光的吸收物质对光的吸收物质对光的吸收满足物质对光的吸收满足物质对光的吸收满足物质对光的吸收满足Plank Plank 条件条件条件条件h S2S1S0S3E2E0E1E3h h h 分子基态的电子
6、组态分子基态的电子组态1、用原子轨道线性组合法产生出各个分子轨道；、用原子轨道线性组合法产生出各个分子轨道；2、把电子加到每个分子轨道中去，在每个分子轨道中最多、把电子加到每个分子轨道中去，在每个分子轨道中最多加进两个电子（加进两个电子（Pauli原理），由此产生分子的电子组态原理），由此产生分子的电子组态；3、把电子对加到最低能量轨道中去（建造原理），从而产、把电子对加到最低能量轨道中去（建造原理），从而产生最低能量的电子组态（基态电子组态）生最低能量的电子组态（基态电子组态）例：甲醛的分子轨道例：甲醛的分子轨道最高占有分子轨道最高占有分子轨道最低空轨道最低空轨道电子基态电子基态电子跃迁与电
7、子激发态电子跃迁与电子激发态甲醛的电子基态甲醛的电子基态 S2S1S0T2T1电子跃迁类型电子跃迁类型最低激发态和基态的最低激发态和基态的电子组态电子组态最低激发态和基态的最低激发态和基态的电子态电子态电子多重态电子多重态电子的多重态电子的多重态电子的多重态电子的多重态h +单重单重态态（自旋配对）（自旋配对）电子跃迁电子跃迁激发单激发单重重态态（自旋（自旋 配对配对）电子跃迁电子跃迁 和和自旋翻转自旋翻转h +单重单重态态（自旋配对）（自旋配对）三重态三重态（自旋（自旋 平行平行）吸收光谱吸收光谱 Absorption Spectrum纯纯纯纯 电子能态电子能态电子能态电子能态 间跃迁间跃迁
8、间跃迁间跃迁S2S1S0S3h E2E0E1E3S2S1S0h A h h h 分子内电子跃迁分子内电子跃迁带状光谱带状光谱锐线光谱锐线光谱锐线光谱锐线光谱 A物质对光的选择吸收物质对光的选择吸收 Selected absorption物质的电子结构不同，所能吸收光的波长也不同，这就构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吸收基础。成了物质对光的选择吸收基础。例：例：A 物质物质B 物质物质同理，得：同理，得：1 ev=1.6 10-19 J.吸收光谱的获得吸收光谱的获得Absorption Spectra测量某物质对不同波长单色光的测量某物质对不同波长单色光的吸
9、收程度，以波长（吸收程度，以波长（）为横坐为横坐标，吸光度（标，吸光度（A）为纵坐标，绘为纵坐标，绘制吸光度随波长的变化可得一曲制吸光度随波长的变化可得一曲线，此曲线即为吸收光谱。线，此曲线即为吸收光谱。(a)(b)(c)(d)220 240 260 280 nm A0000(a)联苯（己烷溶剂）；联苯（己烷溶剂）；一些典型的紫外光谱一些典型的紫外光谱(b)苯（己烷溶剂）；苯（己烷溶剂）；(c)苯苯蒸汽；蒸汽；(d)Na蒸汽。蒸汽。定性分析与定量分析的基础定性分析与定量分析的基础定性分析基础定性分析基础定量分析基础定量分析基础物质对光的选择物质对光的选择吸收吸收ABA 在一定的实验条在一定的实
10、验条件下，物质对光件下，物质对光的吸收与物质的的吸收与物质的浓度成正比。浓度成正比。A C增增大大7.1.3 溶液的吸光定律溶液的吸光定律透光率透光率 （透射比）（透射比）Transmittance透光率定义：透光率定义：T 取值为取值为0.0%100.0%全部吸收全部吸收T=0.0%全部透射全部透射T=100.0%入射光入射光 I0透射光透射光 It吸收定律的推导吸收定律的推导Lambert Beer LawI0dbbItII-dIdI N IN：薄层中的吸光粒子数薄层中的吸光粒子数N=N0 c dS dbN0：阿伏加德罗常数阿伏加德罗常数 dS：捕获面积，薄层中被光照射的面积。捕获面积，薄
11、层中被光照射的面积。c：吸光溶液的浓度吸光溶液的浓度N=k c db故故 dI N I=I k c dbdI=-I k c db,dI/I=-k c db积分积分得得或或得得吸光度吸光度 与透光率与透光率 Absorbance and transmittanceT：透光率透光率A：吸光度吸光度1.00.50ACA100500T%TT=0.0%A=T=100.0%A=0.0A=0.434T=36.8%吸光系数吸光系数 Absorptivityb：吸光液层的厚度，光程，吸光液层的厚度，光程，cmc：吸光物质的浓度，吸光物质的浓度，g/L,mol/LK：比例常数比例常数入射光波长入射光波长物质的性质
12、物质的性质温度温度取值与浓度的单位相关取值与浓度的单位相关c：mol/LK 摩尔吸光系数，摩尔吸光系数，L mol 1 cm-1c：g/LK a吸光系数，吸光系数，L g 1 cm-1c：g/100 mLK 比比吸光系数吸光系数相互关系相互关系 Molar AbsorptivityAbsorptivity Specific extinction coefficient吸收定律与吸收光谱的关系吸收定律与吸收光谱的关系吸收定律与吸收光谱的关系吸收定律与吸收光谱的关系AC吸吸光光定定律律A或或 吸吸收收光光谱谱A C max吸光的加合性吸光的加合性多多组分体系中，如果各组分之间无相互作用，其吸光度具
13、组分体系中，如果各组分之间无相互作用，其吸光度具有加合性，即有加合性，即对对吸收定律偏离吸收定律偏离AC主要原因主要原因非非单色光单色光吸光质点的相互作用吸光质点的相互作用非单色光引起的对吸光定律的偏离非单色光引起的对吸光定律的偏离设设入射光由入射光由 1 和和 2 两种波长组成，溶液的吸光质点对两种波长组成，溶液的吸光质点对两种波长的光的吸收均遵从吸收定律两种波长的光的吸收均遵从吸收定律 1 2 1+2 或或或或非单色光引起的对吸光定律的偏离非单色光引起的对吸光定律的偏离对对吸收光谱而言，吸收光谱而言，b 和和 c 固定，固定，反映了反映了 随波长变化的情况，单随波长变化的情况，单一波长，一
14、波长，固定；不同波长，固定；不同波长，不同。因此，非单色光将导致不同。因此，非单色光将导致对吸光定律的偏离。对吸光定律的偏离。A或或 1 2在在实际工作中，入射光通常具有一定的带通。为了避免非单色实际工作中，入射光通常具有一定的带通。为了避免非单色光带来的影响，一般选用峰值波长进行测定。光带来的影响，一般选用峰值波长进行测定。1 对应的对应的 1较小较小 2 对应的对应的 2较大较大选用峰值波长，也可以得到较高的灵敏度。选用峰值波长，也可以得到较高的灵敏度。吸光质点间相互作用引起的对吸光定律的偏离吸光质点间相互作用引起的对吸光定律的偏离质点间的静电作用质点间的静电作用质点间的缔合作用质点间的缔
15、合作用质点间的化学反应质点间的化学反应7.2.1 7.2.1 吸光分析的几种方法吸光分析的几种方法吸光分析的几种方法吸光分析的几种方法目视比色法目视比色法标准系列标准系列未知样品未知样品特点特点利用自然光利用自然光比较吸收光的互补色光比较吸收光的互补色光准确度低（半定量）准确度低（半定量）不可分辨多组分不可分辨多组分方法简便，灵敏度高方法简便，灵敏度高光电比色法光电比色法分光光度法（紫外分光光度法（紫外-可见分光光度法）可见分光光度法）UV-VISUltraviolet Visual Spectroscopy0.575光源光源单色器单色器吸收池吸收池检测器检测器显示显示I0It参比参比样品样品
16、入射光入射光 I0透射光透射光 It请请注意与定义比较注意与定义比较未考虑吸收池和溶剂对光子的作用未考虑吸收池和溶剂对光子的作用7.2.2 吸光分析法的仪器简介吸光分析法的仪器简介紫外紫外-可见分光光度计组件可见分光光度计组件光源光源单色器单色器样品池样品池检测器检测器信号输出信号输出氢氢灯，氘灯，灯，氘灯，185 350 nm；卤钨灯，卤钨灯，250 2000 nm.基本要求：光源强，能量分布均匀，稳定基本要求：光源强，能量分布均匀，稳定作用：将复合光色散成单色光作用：将复合光色散成单色光棱镜棱镜光栅光栅玻璃，玻璃，350 2500 nm,石英，石英，185 4500 nm平面透射光栅，平面
17、透射光栅，反射光栅反射光栅玻璃，光学玻璃，石英玻璃，光学玻璃，石英作用：将光信号转换为电信号，并放大作用：将光信号转换为电信号，并放大光电管，光电倍增管，光电二极管，光导摄光电管，光电倍增管，光电二极管，光导摄像管（多道分析器）像管（多道分析器）表表头、记录仪、屏幕、数字显示头、记录仪、屏幕、数字显示单波长单光束分光光度计单波长单光束分光光度计0.575光源光源单色器单色器吸收池吸收池检测器检测器显示显示单波长双光束分光光度计单波长双光束分光光度计比值比值光源光源单色器单色器吸收池吸收池检测器检测器显示显示光束分裂器光束分裂器要要 点点1 1、Plank Plank 条件条件条件条件2、物质的电子结构不同，所能吸收光的波长也不同，这就构、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吸收基础。成了物质对光的选择吸收基础。3、在一定的实验条件下，物质对光的吸收与物质的浓度成正比。、在一定的实验条件下，物质对光的吸收与物质的浓度成正比。吸光定律吸光定律c：mol/L摩尔吸光系数，摩尔吸光系数，L mol 1 cm-1K c：g/LK a吸光系数，吸光系数，L g 1 cm-10.575