第6章 分光光度法

第六章吸光光度法

化学分析与仪器分析方法比较化学分析：常量组分(>1%), Er 0.1%~0.2%准确度高

依据化学反应, 使用玻璃仪器

仪器分析：微量组分(<1%), Er 1%~5% 灵敏度高 依据物理或物理化学性质, 需要特殊的仪器

6.1 吸光光度法的基本原理吸光光度法是基于被测物质的分子对光具有 选择性吸收的特性而建立起来的分析方法。

特点 :– 灵敏度高：测定下限可达10-5~10-6mol/L, 10-4 %~10-5 % – 准确度能够满足微量组分的测定要求： 相对误差2~5% (精密光度计为1~2%) – 操作简便快速 – 应用广泛 3

研究物质在 紫外(200-400nm)、可见光区 (400-800nm) 的分子吸收光谱 的分析方法称为 紫外-可见分光光度法。 这种分子吸收光谱产生于价电子和分子轨道 上的电子在电子能级间的跃迁，广泛用于无机和 有机物质的定性和定量测定。

光学光谱区远紫外(真空紫外)

近紫外 可见

近红外

中红外

远红外

10nm~200nm 200nm ~380nm

380nm 780 nm ~ 780nm ~ 2.5 m

2.5 m ~ 50 m

50 m ~300 m

分子吸收光谱的产生分子内部运动的方式有三种，即电子相对于原子核的运动； 原子在平衡位置附近的振动和分子本身绕其重心的转动，因此 相应于这三种不同运动形式.分子具有电子能级、振动能级和 转动能级。下图为分子的能级示意图。当分子从外界吸 收能量后，产生电子 跃迁，即分子最外层 电子(或价电子)基态 跃迁到激发态。

电子能级 振动能级 转动能级6

3. 溶液中溶质分子对光的吸收与吸收光谱不同颜色的可见光波长及其互补光 /nm400-450 450-480 480-490

颜色紫 蓝 绿蓝

互补光黄绿 黄 橙

490-500500-560 560-580 580-610 610-650

蓝绿绿 黄绿 黄 橙

红红紫 紫 蓝 绿蓝

650-760

红

蓝绿7

Cr2O72-、MnO4-的吸收光谱曲线

1.0 0.8 Absorbance 0.6

350 Cr2O72-

525 545 MnO4-

0.40.2 300 350 400 500 600 700

/nm8

苯 (254nm) A

甲苯 (262nm)

230

250

270

9

苯和甲苯在环己烷中的吸收光谱曲线

4. 光吸收基本定律: Lambert-Beer定律I I-dI I0

朗伯定律(1760)It

sb dx

A=lg(I0/It)=k1b比尔定律(1852)

A=lg(I0/It)=k2c

A=lg(I0/It)=kbc吸光度介质厚 度(cm)10

T-透光率(透射比)(Transmittance)

T=

It I0

A = lg (I0/It) = lg(1/T) = -lgT = kbc

A=lg(I0/It)=kbcK—吸光系数； b—光程，即比色皿厚度；c—浓度当c的单位用g· L-1表示时，用a表示， a的单位: L· g-1· cm-1 A=abc 当c的单位用mol· L-1表示时，用 表示. -摩尔吸光系数 Molar Absorptivity

A= bc

的单位: L· mol-1· cm-112

朗伯-比尔定律的适用条件1. 单色光

应选用 max处或 max肩峰处测定2. 介质要均匀 当待测液是胶体、乳浊液、悬浮液等不均匀体系

时，入 射光除被吸收外还有反射、散射损失，从而是吸光度增 大导致正误差。

3. 稀溶液(吸光度=0.2-0.8)浓度增大，分子之间作用增强13

朗伯-比尔定律的分析应用溶液浓度的测定0.8

A

A= abc标准曲线法(标样未预处理)

0.6 0.4 0.2 0

*

0 工作曲线法(标样有预处理)

1

2

3

4

mg/ml

6.2 光度分析的方法和仪器6.2.1 光度分析的几种方法 1.目视比色法观察方向

cc 12

c1

c2

c3

c3

c4

c4

方便、灵敏，准确度差。常用于限界分析。15

2. 光电比色法通过滤光片得一窄范围的所谓单色光(几十nm)

灵敏度和准 确度较差

光电比色计结构示意图16

3. 吸光光度法和分光光度计通过棱镜或光栅得到一束近似的单色光.

波长可调, 故选择性好, 准确度高.紫外-可见分光光度计的基本结构是由五个部 分组成：即光源、单色器、吸收池、检测器和信号 显示系统。 光源 单色器 吸收池 检测器 显示系统

分光光度计的主要部件1、光源：发出所需波长范围内的连续光谱，有足够的光强 度,而且稳定。 可见光区：钨灯，碘钨灯(320~2500nm) “热光源” “气体放电灯” 2、单色器：将光源发出的连续光谱分解为单色光的装置。 棱镜:玻璃350~3200nm, 石英185~4000nm 光栅:波长范围宽,色散均匀,分辨性能好, 使用方便 紫外区：氢灯，氘灯(180~375nm)

3、吸收池：(比色皿)用于盛待测及参比溶液。 可见光区：光学玻璃池

紫外区：

石英池

4、检测器：利用光电效应，将光能转换成电流讯号。 光电池，光电管，光电倍增管 5、显示系统： 低档仪器：刻度显示 中高档仪器：数字显示，自动扫描记录

单色器棱镜：依据不同波长光通过棱镜时折射率不同

800

λ1白光

600500

λ2入射狭缝 准直透镜 棱镜 聚焦透镜 出射狭缝

400

光栅：在镀铝的玻璃表面刻有数量很大的等宽度等间距条痕(600、1200、2400条/mm )。 原理： 利用光通过光栅时平面透 射光栅 透 镜

光屏M1

发生衍射和干涉现象而 分光.

M2

光栅衍射示意图

出 射 狭 缝21

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