分析化学精品课程建设第十章吸光光度法
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AnalyticalChemistry分析化学CAI安庆师范学院化学化工学院主讲教师：开小明教授主要参考书北京大学：定量分析简明教程（第二版）武汉大学：分析化学（第二、三、四版）李龙泉，林长山，朱玉瑞，吕敬慈，江万权．定量分析化学R.Kellneretal.,(FECS)AnalyticalChemistry（中译本：分析化学，北京大学出版社，2001）J.A.Dean:（世界图书出版社）AnalyticalChemistryHandbook(中译本：分析化学手册）D.Harvey:(McGrawHill)ModernAnalyticalChemistry经典定量分析法回顾1.前面我们学习了什么?4种容量分析和重量分析2.要点：定量分析需要满足一定的条件，不是写了一个方程式，就可以做定量分析，容量分析和重量分析都有丰富的内容，如重量分析晶核的形成、晶核成长为晶体的过程，要想得到纯净的沉淀需要控制实验条件，减少共沉淀。3.掌握好这些基础知识无论是从事中学教学，还是进一步从事科学研究工作都是非常重要的，在今后的事业中可少走弯路。4.注意问题：上述是经典分析，理论成熟，完善，再发展不容易，特别是年轻人难以有所作为。第十章吸光光度法吸光光度法（Absorptionphotometry）是一种基于物质对光的选择性吸收而建立起来的一种分析方法。包括可见吸光光度法、紫外-可见吸光光度法和红外光谱法等，也叫分光光度法(spectrophotometry)、比色法。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：(一)灵敏度高吸光光度法测定物质的浓度下限(最低浓度)一般可达1-10-3%的微量组分。如果对被测组分事先加以富集，灵敏度还可以提高1-2个数量级。一、光的基本性质光是一种电磁波，具有波粒二象性。其波长λ、频率ν与速度c之间的关系为：E=ħν=ħc/λħ为普朗克常数，其值为6.63×10-34J·s。普朗克方程表示了光的波动性和粒子性之间的关系。显然，不同波长的光具有不同的能量，波长愈短，能量愈高；波长愈长，能量愈低。通常意义的单色光是指其波长处于某一范围的光，而复合光则由不同单色光组成，如阳光和白炽灯泡发出的光均为复合光。第一节物质对光的选择性吸收电磁辐射(电磁波)按其波长可分为不同区域：g射线5~140pmX射线10-3~10nm光学区10nm~1000mm其中：远紫外区10~200nm近紫外区200~380nm可见区380~780nm近红外区0.78~2.5mm中红外区2.5~50mm远红外区50~1000mm微波0.1mm~1m无线电波＞1m光的互补色示意图return(一) 物质对光产生选择性吸收和原因物质的分子内部具有一系列不连续的特征能级，包括电子能级、振动能级和转动能级，CHP-MolecularEnergyLevels.htm这些能级都是量子化的，这些能级又可分为基态和能量较高的若干个激发态。双原子分子的三种能级跃迁示意图.jpg在一般情况下，物质的分子都处于能量最低、最稳定的状态——基态。当用光照射某物质后，如果光具有的能量恰与物质分子的某一能级差相等时，这一波长的光即可被分子吸收，从而使其产生能级跃迁而进入较高的能态——激发态。也就是说，并不是任一波长的光都可以被某一物质所吸收。由于不同物质的分子其组成和结构不同，它们所具有的特征能级也不同，故能级差不同，而各物质只能吸收与它们分子内部能级差相当的光辐射，所以不同物质对不同波长光的吸收具有选择性。二、物质对光的选择性吸收（二） 物质的颜色与吸收光的关系从光本身来说，有些波长的光线，作用于眼睛引起了颜色的感觉，我们把人眼所能看见有颜色的光叫做可见光，其波长范围大约在400-750nm之间。实验证明：白光(日光、白炽电灯光、日光灯光等)是由各种不同颜色的光按一定的强度比例混合而成的。如果让一束白光通过三棱镜，就分解为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色的光，这种现象称为光的色散。每种颜色的光具有一定的波长范围。我们把白光叫做复合光；把只具有一种颜色的光，叫做单色光。分析化学上所指的单色光是波长范围很窄的光。Goto12物质颜色与吸收光颜色的关系return光的互补色现象在日常生活中常遇到。如黄绿光和紫光互补，红光和蓝绿光互补，等等。(提示:日常生活中光吸收互补性，如：植物叶、花，塑料薄膜)对固体物质来说，当白光照射到物质上时，物质对于不同波长的光吸收、透过、反射、折射的程度不同而使物质呈现出不同的颜色。如果物质对各种波长的光完全吸收，则呈现黑色；如果完全反射，则呈现白色；如果对各种波长的光吸收程度差不多，则呈现灰色；如果物质选择性地吸收某些波长的光，那么，这种物质的颜色就由它所反射或透过光的颜色来决定。对溶液来说，溶液呈现不同的颜色，是由于溶液中的质点(分子或离子)选择性的吸收某种颜色的光所引起的。如果各种颜色的光透过程度相同，这种物质就是无色透明的。如果只让一部分波长的光透过，其它波长的光被吸收，则溶液就呈现出透过光的颜色，也就是溶液呈现的是与它吸收的光成互补色的颜色。例如硫酸铜溶液因吸收了白光中的黄色光而呈蓝色；高锰酸钾溶液因吸收了白光中的绿色光而呈现紫色。其实，任何一种溶液．对不同波长的光的吸收程度是不相等的。如果将某种波长的单色光依次通过一定浓度的某一溶液，测量该溶液对各种单色光的吸收程度，以波长为横坐标，以吸光度为纵坐标可以得到一条曲线，叫做吸收光谱曲线或光吸收曲线。它清楚地描述了溶液对不同波长的光的吸收情况。Absorptionspectrum图10-2KMnO4溶液的吸收曲线(cKMnO4:a
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曲线的绘制及应用配制一系列已知浓度的标准溶液，在一定条件下进行测定。然后以吸光度为纵坐标，以浓度为横坐标作图，得到一条标准曲线，也称做工作曲线。曲线的斜率为kb，由此可得到摩尔吸收系数k；也可根据未知液的Ax,在标准曲线上查出未知液的浓度cx。二、引起偏离朗伯-比耳定律的原因(一)物理因素1.单色光不纯所引起的偏离严格地讲，朗伯-比耳定律只对一定波长的单色光才成立。但在实际工作中，目前用各种方法得到的入射光并非纯的单色光，而是具有一定波长范围的单色光。那么，在这种情况下，吸光度与浓度并不完全成直线关系，因而导致了对朗伯—比耳定律的偏离。2.非平行入射光引起的偏离非平行入射光将导致光束的平均光程b’大于吸收池的厚度b，实际测得的吸光度将大于理论值。3．介质不均匀性引起的偏离朗伯-比耳定律是建立在均匀、非散射基础上的一般规律、如果介质不均匀，呈胶体、乳浊、悬浮状态存在，则入射光除了被吸收之外、还会有反射、散射作用。在这种情况下，物质的吸光度比实际的吸光度大得多，必然要导致对朗伯-比耳定律的偏离。（二）化学因素1．溶液浓度过高引起的偏离朗伯-比耳定律是建立在吸光质点之间没有相互作用的前提下。但当溶液浓度较高时，吸光物质的分子或离子间的平均距离减小，从而改变物质对光的吸收能力，即改变物质的摩尔吸收系数。浓度增加，相互作用增强，导致在高浓度范围内摩尔吸收系数不恒定而使吸光度与浓度之间的线性关系被破坏。2.化学变化所引起的偏离溶液中吸光物质常因解离、缔合、形成新的化合物或在光照射下发生互变异构等，从而破坏了平衡浓度与分析浓度之间的正比关系，也就破坏了吸光度A与分析浓度之间的线性关系。产生对朗伯-比耳定律的偏离。第三节吸光光度法的仪器一、基本部件一般由光源、单色器（分光系统）、吸收池、检测系统和信号显示系统等五部分组成。（一）光源常用的光源为6-12伏低压钨丝灯，电源由温器供给，为了保持光源强度的稳定，以获得准确的测定果，电压必须稳定。（二）单色器（分光系统）单色器的作用从光源发出的复合光中分出所需要的单色光。单色器通常由由入射狭缝、准直镜、色散元件、聚焦镜和出射缝组成。（三）吸收池（比色皿）比色皿是用透明无色的光学玻璃制作的。大多数比色皿为长方形，也有圆柱形的。一般厚度为0.5、1、2和3厘米。（四）检测系统(又叫光电转化器)在光度计中，常用的是硒光电池。晒光电池和眼睛相似，对于各种不同波长的光线，灵敏度是不同的。对于波长为500-600nm的光线最灵敏。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的分光光度计中。具有灵敏度高、光敏范围广及不易疲劳等特点。（五）信号显示系统早期使用的是检流计、微安表、电位计、数字电压表、自动记录仪等。现代的分光光度计广泛采用数字电压表、函数记录仪、示波器及数据处理台等。测量光电流的检流计常用悬镜式检流计(也称作直流复射式检流计)，其灵敏度可达10-9安培／格。为了保护检流计，使用中要防止震动或大电流通过。检流计标尺上有两种刻度，等刻度的是表示百分透光率(T％)，对数刻度表示吸光度(A)。根据透光率T，如果把入射光强度I０当作I０光强单位，透过光强度当作100光强单位中的一部分，这一数值为百分透光度，亦称为百分透光率。二、吸光度的测量原理分光光度计实际上测得的是光电流或电压，通过转换器将测得的电流或电压转换为对应的吸光度A。测定时，只要将待测物质推入光路，即可直接读出吸光度值。测定
步骤
新产品开发流程的步骤课题研究的五个步骤成本核算步骤微型课题研究步骤数控铣床操作步骤
：1．调节检测器零点，即仪器的机械零点。2．应用不含待测组分的参比溶液调节吸光零点。3.待测组分吸光度的测定。三、分光光度计的类型可见分光光度计、紫外-可见分光光度计和红外分光光度计。(一)单光束分光光度计721、722、751型。751型分光光度计是一种波长范围较宽(200-1000nm)、精密度较高的分光光度计。由光源(钨丝灯或氢灯)发出的光线由反射镜反射，使光线经狭缝的下半部，经准光镜进入单色器棱镜色散底，由准光镜将光聚焦于狭缝上半部而射出，经液槽照射于光电管上。由此可见，仪器用同一狭缝作入光和出光狭缝，它们始终具有相同的宽度。棱镜和透镜均由石英材料作成，反光镜和准光镜表面镀铝。所以全部系统保证紫外光谱通过。波长200-320nm范围用氢灯作光源，波长320-1000nm范围用钨丝灯作光源波长200-625nm用蓝敏光电管(GD-5)测量进射光强度，波长625-1000nm用红放光电管(GD-6)测量透射光强度。吸光度和透光度刻在读数电位差计转盘上，而电流计起示零作用。(二)双光束分光光度计
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