常用儀器分析方法概論課件

常用儀器分析方法概論第十三章常用儀器分析方法概論第十三章1第一節(jié)儀器分析簡介儀器分析法是通過測定物質(zhì)的光、電、熱、磁等物理化學(xué)性質(zhì)來確定其化學(xué)組成、含量和化學(xué)結(jié)構(gòu)的分析方法。第一節(jié)儀器分析簡介儀器分析法是通過測定物質(zhì)的光、電、熱、2常量分析、半微量和微量分析常量分析、半微量和微量分析3儀器分析的特點（與化學(xué)分析比較）靈敏度高，檢出限量可降低：樣品用量由化學(xué)分析的mL、mg級降低到g、L級，甚至更低。適合于微量、痕量和超痕量成分的測定。選擇性好：儀器分析方法可以通過選擇或調(diào)整測定的條件，使共存的組分測定時，相互間不產(chǎn)生干擾。操作簡便，分析速度快，容易實現(xiàn)自動化。相對誤差較大：化學(xué)分析一般用于常量和高含量成分分析，準(zhǔn)確度較高，誤差小于千分之幾。多數(shù)儀器分析相對誤差較大，一般為5%，不適用于常量和高含量成分分析。需要價格比較昂貴的專用儀器。儀器分析的特點（與化學(xué)分析比較）靈敏度高，檢出限量可降低：樣4儀器分析與化學(xué)分析關(guān)系不少儀器分析方法的原理，涉及到有關(guān)化學(xué)分析的基本理論；不少儀器分析方法，還必須與試樣處理、分離及掩蔽等化學(xué)分析手段相結(jié)合，才能完成分析的全過程。儀器分析有時還需要采用化學(xué)富集的方法提高靈敏度；有些儀器分析方法，如分光光度分析法，由于涉及大量的有機試劑和配合物化學(xué)等理論，所以在不少書籍中，把它列入化學(xué)分析。儀器分析是在化學(xué)分析基礎(chǔ)上的發(fā)展儀器分析與化學(xué)分析關(guān)系不少儀器分析方法的原理，涉及到有關(guān)化學(xué)5應(yīng)該指出，儀器分析本身不是一門獨立的學(xué)科，而是多種儀器方法的組合。這些儀器方法在化學(xué)學(xué)科中極其重要，已不單純地應(yīng)用于分析的目的，而是廣泛地應(yīng)用于研究和解決各種化學(xué)理論和實際問題。因此，將它們稱為“化學(xué)分析中的儀器方法”更為確切。儀器分析與化學(xué)分析關(guān)系應(yīng)該指出，儀器分析本身不是一門獨立的學(xué)科，而是多種儀器方法的6發(fā)展中的儀器分析20世紀(jì)40~50年代興起的材料科學(xué)，60~70年代發(fā)展起來的環(huán)境科學(xué)都促進(jìn)了分析化學(xué)學(xué)科的發(fā)展。80年代以來，生命科學(xué)的發(fā)展也促進(jìn)分析化學(xué)一次巨大的發(fā)展。如生命科學(xué)研究的進(jìn)展，需要對多肽、蛋白質(zhì)、核酸等生物大分子進(jìn)行分析，對生物藥物分析，對超微量生物活性物質(zhì)，如單個細(xì)胞內(nèi)神經(jīng)傳遞物質(zhì)的分析以及對生物活體進(jìn)行分析。發(fā)展中的儀器分析20世紀(jì)40~50年代興起的材料科學(xué)，607計算機與分析儀器的結(jié)合，出現(xiàn)了分析儀器的智能化，加快了數(shù)據(jù)處理的速度。它使許多以往難以完成的任務(wù)，如實驗室的自動化，圖譜的快速檢索，復(fù)雜的數(shù)學(xué)統(tǒng)計可輕而易舉地完成。信息時代的到來，給儀器分析帶來了新的發(fā)展。信息科學(xué)主要是信息的采集和處理。信息的采集和變換主要依賴于各類的傳感器。這又帶動儀器分析中傳感器的發(fā)展，出現(xiàn)了光導(dǎo)纖維的化學(xué)傳感器和各種生物傳感器。發(fā)展中的儀器分析計算機與分析儀器的結(jié)合，出現(xiàn)了分析儀器的智能化，加快了數(shù)據(jù)處8聯(lián)用分析技術(shù)已成為當(dāng)前儀器分析的重要發(fā)展方向。將幾種方法結(jié)合，特別是分離方法（如色譜法）和檢測方法（紅外光譜法、質(zhì)譜法、核磁共振波譜法、原子吸收光譜法等）的結(jié)合。

1.氣相色譜—質(zhì)譜法（GC-MS）2.氣相色譜—質(zhì)譜法—質(zhì)譜法（GC-MS-MS）3.氣相色譜—原子發(fā)射光譜法（GC-AED）4.液相色譜—質(zhì)譜法（LC-MS）發(fā)展中的儀器分析聯(lián)用分析技術(shù)已成為當(dāng)前儀器分析的重要發(fā)展方向。將幾種方法結(jié)合9Lab-on-a-chip:smaller,

cleaner,

cheaper,

fasterLab-on-a-chip:smaller,

clean10第二節(jié)光度分析法光度分析基本原理光學(xué)分析法光譜法非光譜法：旋光法、折射法作用物：分子光譜、原子光譜波長：X-射線光譜、紫外、紅外光譜等。轉(zhuǎn)換方向：吸收光譜、發(fā)射光譜第二節(jié)光度分析法光度分析基本原理光學(xué)分析法光譜法非光譜法：11一、紫外－可見分光光度法UltravioletandvisibleSpectrophotometry一、紫外－可見分光光度法12●電磁波譜和光譜紫外線X-射線紅外線微波無線電波伽瑪射線紅

橙黃

綠

青藍(lán)

紫

400nm

760nm

可見光可見光10-3nm103m●電磁波譜和光譜紫外線X-射線紅外線微波無線電波伽瑪射線13光的性質(zhì)與物質(zhì)的顏色光的性質(zhì)與物質(zhì)的顏色14單色光復(fù)合光光的互補單一波長的光由不同波長的光組合而成的光

若兩種不同顏色的單色光按一定的強度比例混合得到白光，那么就稱這兩種單色光為互補色光，這種現(xiàn)象稱為光的互補?！駟紊?、復(fù)合光、光的互補紫綠藍(lán)黃青藍(lán)橙紅青白光單色光復(fù)合光光的互補單一波長的光由不同波長的光組合而成的光15●溶液對光的吸收溶液的顏色與光的關(guān)系完全吸收完全透過吸收黃色光光譜示意表觀現(xiàn)象示意復(fù)合光溶液●溶液對光的吸收溶液的顏色與光的關(guān)系完全吸收完全透過吸16用不同波長的單色光作入射光，按波長由短到長的順序依次通過同一溶液，測得與各波長相對應(yīng)的吸光度A

，以A為縱坐標(biāo)，波長為橫坐標(biāo)作圖，所得曲線即為該溶液的吸收曲線（吸收光譜）

吸收光譜中與吸收峰值相對應(yīng)的波長稱為最大吸收波長，max

max=515nmA480520560nm●吸收曲線用不同波長的單色光作入射光，按波長由短到長的順序依次通過同一17KMnO4溶液的光吸收曲線(cKMnO4:a<b<c<d)

λmax＝525nm●吸收曲線吸光度KMnO4溶液的光吸收曲線λmax＝525nm●吸收曲18定性依據(jù)A455/A340≥1.5A455/A483=1.14~1.18β-胡蘿卜素的吸收曲線吸收光譜體現(xiàn)了物質(zhì)的特性：吸收曲線的形狀和max

是定性分析的基礎(chǔ)溶液的濃度愈大吸收光愈強

是定量分析的基礎(chǔ)定性依據(jù)β-胡蘿卜素的吸收曲線吸收光譜體現(xiàn)了物質(zhì)的特性：19

分光光度法是根據(jù)物質(zhì)的吸收光譜和光的吸收定律，對物質(zhì)進(jìn)行定量、定性分析的一種儀器分析方法。根據(jù)測定時所選用的光源紫外分光光度法可見分光光度法紅外分光光度法分光光度法是根據(jù)物質(zhì)的吸收光譜和光的吸收定律20●透光度和吸光度

I0=Ia+It+Ir

I0=Ia+It

透光度：用T表示：T=It/I0

吸光度:為透光度的負(fù)對數(shù)，用A表示，

即

A=-lgT=lgI0/ItI0ItIrIa●透光度和吸光度透光度：用T表示：T=It/I21朗伯定律(1760)

A=lg(I0/It)=k1b朗伯-比爾定律(Lambert-Beer定律)比爾定律(1852)A=lg(I0/It)=k2cb:液層厚度(cm)c:溶液濃度朗伯定律(1760)A=lg(I0/It)=k1b朗伯22●朗伯-比爾定律(Lambert-Beer定律)的單位:L·mol-1·cm-1當(dāng)c的單位用mol·L-1,b的單位用cm表示時，吸光系數(shù)稱為摩爾吸光系數(shù)用

表示.A＝bc

朗伯-比爾定律只適用于單色光A=lg(I0/It)=kbc●朗伯-比爾定律(Lambert-Beer定律)的單位23摩爾吸光系數(shù)ε的討論（1）吸收物質(zhì)在一定波長和溶劑條件下的特征常數(shù)；（2）不隨濃度c和光程長度b的改變而改變。在溫度和波長等條件一定時，ε僅與吸收物質(zhì)本身的性質(zhì)有關(guān)，與待測物濃度無關(guān)；（3）可作為定性鑒定的參數(shù)；摩爾吸光系數(shù)ε的討論24（4）同一吸收物質(zhì)在不同波長下的ε值是不同的。在最大吸收波長λmax處的摩爾吸光系數(shù)，常以εmax表示。εmax表明了該吸收物質(zhì)最大限度的吸光能力，也反映了光度法測定該物質(zhì)可能達(dá)到的最大靈敏度。

（4）同一吸收物質(zhì)在不同波長下的ε值是不同的。在最大吸收波長25（5）εmax越大表明該物質(zhì)的吸光能力越強，用光度法測定該物質(zhì)的靈敏度越高。

ε>105：超高靈敏ε=(6～10）×104：高靈敏

ε=(2～6）×104：中等靈敏

ε<2×104：不靈敏（6）ε在數(shù)值上等于濃度為1mol/L、液層厚度為1cm時該溶液在某一波長下的吸光度。（5）εmax越大表明該物質(zhì)的吸光能力越強，用光度法測定該物26[例題]

有一含鐵濃度為1mg/L的溶液，以鄰二氮菲法測定鐵，比色皿厚度為2cm，在508nm測得吸光度為0.380，計算摩爾吸光系數(shù)。解：鐵的原子量為55.85,則

CFe=1.0×10-3/55.85=1.8×10-5molL-1

=A/bc=0.380/2×1.8×10-5

=1.1×104Lmol-1cm-1

[例題]有一含鐵濃度為1mg/L的溶液，以鄰二氮菲法測定鐵27●分光光度計的構(gòu)成0.575光源單色器樣品吸收池檢測器指示器●分光光度計的構(gòu)成0.575光源單色器樣品吸收池檢測器指28光源：發(fā)出所需波長范圍內(nèi)的連續(xù)光譜，有足夠的光強度,穩(wěn)定。熱光源：鎢燈，碘鎢燈(350～2500nm)可見光氣體放電光源：氫燈，氘燈(150～400nm)紫外區(qū)光源：發(fā)出所需波長范圍內(nèi)的連續(xù)光譜，有足夠的光強度,穩(wěn)定。29單色器：將光源發(fā)出的連續(xù)光譜分解為單色光的裝置。

棱鏡:玻璃350～3200nm,石英185～4000nm

光柵:波長范圍寬,色散均勻,分辨性能好,使用方便入口狹縫準(zhǔn)直透鏡色散元件（棱鏡）聚焦透鏡出口狹縫白光紅紫λ1λ2800600500400單色器：將光源發(fā)出的連續(xù)光譜分解為單色光的裝置。入口狹縫準(zhǔn)直30光柵：在鍍鋁的玻璃表面刻有數(shù)量很大的等寬度等間距條痕(600、1200、2400條/mm)。波長范圍寬,色散均勻,分辨性能好,使用方便原理：利用光通過光柵時發(fā)生衍射和干涉現(xiàn)象而分光.M1M2出射狹縫光屏透鏡平面透射光柵光柵衍射示意圖光柵：在鍍鋁的玻璃表面刻有數(shù)量很大的等寬度等間距條痕(60031吸收池：(比色皿)用于盛待測及參比溶液。

可見光區(qū)：光學(xué)玻璃池 紫外區(qū)：石英池吸收池：(比色皿)用于盛待測及參比溶液。32檢測器：利用光電效應(yīng)，將光信號轉(zhuǎn)換成電信號。

光電管光電倍增管檢測器：利用光電效應(yīng)，將光信號轉(zhuǎn)換成電信號。33指示器：低檔儀器：刻度顯示

中高檔儀器：數(shù)字顯示，自動掃描記錄指示器：低檔儀器：刻度顯示34（1）按波長類別和光束類別分類●分光光度計的類型（1）按波長類別和光束類別分類●分光光度計的類型35

(2)按工作波長范圍分類可見分光光度計紫外及可見分光光度計近紅外、紅外分光光度計721型751型(2)按工作波長范圍分類可見分光光度計紫外及可見分光光度36（一）測定條件的選擇測量方法分光光度法的誤差偏離朗伯-比爾定律儀器測量誤差譜帶寬度過大（單色光純度小）、待測組分濃度過高、化學(xué)反應(yīng)的影響、pH值的影響、雜質(zhì)的影響、光散射的影響光電池靈敏性差、光源不穩(wěn)定、讀數(shù)不準(zhǔn)等（一）測定條件的選擇測量方法分光光度法的誤差偏離朗伯-比爾定371、顯色劑的選擇條件

選擇性好

靈敏度高生成的化學(xué)物質(zhì)有確定的組成和穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)顯色劑在測定波長處無明顯吸收顯色反應(yīng)條件易于控制，重現(xiàn)性好顯色反應(yīng)1、顯色劑的選擇條件選擇性好顯色反應(yīng)382、影響顯色反應(yīng)的因素

顯色劑的用量選擇曲線變化平坦處作為顯色條件。吸光度A與顯色劑用量cR關(guān)系曲線cRcRcRAAA2、影響顯色反應(yīng)的因素顯色劑的用量選擇曲線變化平坦處作為顯39控制溶液的酸度在相同實驗條件下，分別測定不同pH值條件下顯色溶液的吸光度。選擇曲線中吸光度較大且恒定的平坦區(qū)所對應(yīng)的pH范圍。pHA吸光度與pH關(guān)系曲線控制溶液的酸度在相同實驗條件下，分別測定不同pH值40控制顯色溫度和時間顯色反應(yīng)一般在室溫下進(jìn)行，有的反應(yīng)需加熱，應(yīng)通過實驗找出適宜的溫度范圍。實際工作中，作A~t曲線和A~T曲線，尋找適宜反應(yīng)時間和反應(yīng)溫度。AtAT控制顯色溫度和時間顯色反應(yīng)一般在室溫下進(jìn)行，有的反應(yīng)41分析條件的選擇1、波長的選擇一般應(yīng)該選擇λmax為入射光波長。但如果λmax處有共存組分干擾時，則應(yīng)考慮選擇靈敏度稍低但能避免干擾的入射光波長。無干擾，選擇max有干擾AA分析條件的選擇1、波長的選擇一般應(yīng)該選擇λ422、控制適當(dāng)?shù)奈舛确秶煌耐腹舛茸x數(shù)，產(chǎn)生的誤差大小不同：

－lgT=εbc微分：－dlgT=

－0.434dlnT

=－0.434T-1dT=εbdc2、控制適當(dāng)?shù)奈舛确秶煌耐腹舛茸x數(shù)，產(chǎn)生的誤差大小不同43兩式相除得：dc/c=（0.434/TlgT）dT

以有限值表示可得：

Δc/c=（0.434/TlgT）ΔT

濃度測量值的相對誤差（Δc/c）不僅與儀器的透光度誤差ΔT

有關(guān)，而且與其透光度讀數(shù)T

的值也有關(guān)。是否存在最佳讀數(shù)范圍？何值時誤差最??？兩式相除得：是否存在最佳讀數(shù)范圍？何值時誤差最??？44最佳讀數(shù)范圍與最佳值設(shè)ΔT=1%，則可繪出溶液濃度相對誤差Δc/c與其透光度T的關(guān)系曲線。如圖所示：當(dāng)ΔT=1%，T

在20%～65%之間時，濃度相對誤差較小，最佳讀數(shù)范圍。用儀器測定時應(yīng)盡量使溶液透光度值在

T%=20～65%(吸光度A=0.70～0.20)可求出濃度相對誤差最小時的透光度Tmin為：

Tmin＝36.8%,Amin＝0.434最佳讀數(shù)范圍與最佳值當(dāng)ΔT=1%，T在20%～65%之間453、選擇適當(dāng)?shù)膮⒈热芤簝?nèi)含溶劑、顯色劑以及其他進(jìn)行顯色反應(yīng)必要的試劑測定吸光度值并歸零3、選擇適當(dāng)?shù)膮⒈热芤簝?nèi)含溶劑、顯色劑以及其他進(jìn)行顯色反應(yīng)必46測定實例：鐵含量的計算1．標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制吸取250mg/L鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液0.00、2.0、4.0、8.0、16.00ml，分別注入50ml容量瓶中，加鹽酸羥胺，加鄰二氮菲，定容，測定吸光度，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

2．樣品的測定試樣經(jīng)處理，配成在具有線性關(guān)系范圍內(nèi)的質(zhì)量濃度，取1.00ml試樣溶液，加鹽酸羥胺，加鄰二氮菲，定容，測定吸光度。

3．鐵含量的計算從測定的吸光度值，在標(biāo)準(zhǔn)曲線上找出樣品的質(zhì)量濃度，根據(jù)樣品溶液稀釋的倍數(shù)，求出樣品中鐵的含量。example這就是空白溶液！測定實例：鐵含量的計算example這就是空白溶液！47測定實例1：紫外吸收法測定蛋白質(zhì)含量:由于蛋白質(zhì)中酪氨酸，色氨酸和苯丙氨酸含有共軛雙鍵，多數(shù)蛋白質(zhì)在280nm波長處有最大吸收，一定范圍內(nèi)，蛋白質(zhì)溶液的光吸收值與其含量成正比，可用于測定蛋白質(zhì)的含量。準(zhǔn)確性較差（1）若蛋白不含酪氨酸，色氨酸和苯丙氨酸，則無法檢測；（2）若樣品不純，含有嘌呤、嘧啶等吸收紫外光的物質(zhì)，會出現(xiàn)干擾example在260nm波長處進(jìn)行校正。A280/A260大約為2時，核酸含量可忽略測定實例1：紫外吸收法測定蛋白質(zhì)含量:example在26048Aktaexplorer高壓層析系統(tǒng)－紫外在線檢測Aktaexplorer高壓層析系統(tǒng)－紫外在線檢測49應(yīng)用實例Folin-phenol法（Lowry法）測定蛋白質(zhì)含量操作簡便，迅速，不需特殊儀器設(shè)備，靈敏度高，較紫外吸收法靈敏10-20倍，應(yīng)用實例Folin-phenol法（Low50SummaryLambert-Beer定律：A=kbc可見光與光的互補紫外-可見分光光度計的結(jié)構(gòu)SummaryLambert-Beer定律：A=kbc可51常用儀器分析方法概論第十三章常用儀器分析方法概論第十三章52第一節(jié)儀器分析簡介儀器分析法是通過測定物質(zhì)的光、電、熱、磁等物理化學(xué)性質(zhì)來確定其化學(xué)組成、含量和化學(xué)結(jié)構(gòu)的分析方法。第一節(jié)儀器分析簡介儀器分析法是通過測定物質(zhì)的光、電、熱、53常量分析、半微量和微量分析常量分析、半微量和微量分析54儀器分析的特點（與化學(xué)分析比較）靈敏度高，檢出限量可降低：樣品用量由化學(xué)分析的mL、mg級降低到g、L級，甚至更低。適合于微量、痕量和超痕量成分的測定。選擇性好：儀器分析方法可以通過選擇或調(diào)整測定的條件，使共存的組分測定時，相互間不產(chǎn)生干擾。操作簡便，分析速度快，容易實現(xiàn)自動化。相對誤差較大：化學(xué)分析一般用于常量和高含量成分分析，準(zhǔn)確度較高，誤差小于千分之幾。多數(shù)儀器分析相對誤差較大，一般為5%，不適用于常量和高含量成分分析。需要價格比較昂貴的專用儀器。儀器分析的特點（與化學(xué)分析比較）靈敏度高，檢出限量可降低：樣55儀器分析與化學(xué)分析關(guān)系不少儀器分析方法的原理，涉及到有關(guān)化學(xué)分析的基本理論；不少儀器分析方法，還必須與試樣處理、分離及掩蔽等化學(xué)分析手段相結(jié)合，才能完成分析的全過程。儀器分析有時還需要采用化學(xué)富集的方法提高靈敏度；有些儀器分析方法，如分光光度分析法，由于涉及大量的有機試劑和配合物化學(xué)等理論，所以在不少書籍中，把它列入化學(xué)分析。儀器分析是在化學(xué)分析基礎(chǔ)上的發(fā)展儀器分析與化學(xué)分析關(guān)系不少儀器分析方法的原理，涉及到有關(guān)化學(xué)56應(yīng)該指出，儀器分析本身不是一門獨立的學(xué)科，而是多種儀器方法的組合。這些儀器方法在化學(xué)學(xué)科中極其重要，已不單純地應(yīng)用于分析的目的，而是廣泛地應(yīng)用于研究和解決各種化學(xué)理論和實際問題。因此，將它們稱為“化學(xué)分析中的儀器方法”更為確切。儀器分析與化學(xué)分析關(guān)系應(yīng)該指出，儀器分析本身不是一門獨立的學(xué)科，而是多種儀器方法的57發(fā)展中的儀器分析20世紀(jì)40~50年代興起的材料科學(xué)，60~70年代發(fā)展起來的環(huán)境科學(xué)都促進(jìn)了分析化學(xué)學(xué)科的發(fā)展。80年代以來，生命科學(xué)的發(fā)展也促進(jìn)分析化學(xué)一次巨大的發(fā)展。如生命科學(xué)研究的進(jìn)展，需要對多肽、蛋白質(zhì)、核酸等生物大分子進(jìn)行分析，對生物藥物分析，對超微量生物活性物質(zhì)，如單個細(xì)胞內(nèi)神經(jīng)傳遞物質(zhì)的分析以及對生物活體進(jìn)行分析。發(fā)展中的儀器分析20世紀(jì)40~50年代興起的材料科學(xué)，6058計算機與分析儀器的結(jié)合，出現(xiàn)了分析儀器的智能化，加快了數(shù)據(jù)處理的速度。它使許多以往難以完成的任務(wù)，如實驗室的自動化，圖譜的快速檢索，復(fù)雜的數(shù)學(xué)統(tǒng)計可輕而易舉地完成。信息時代的到來，給儀器分析帶來了新的發(fā)展。信息科學(xué)主要是信息的采集和處理。信息的采集和變換主要依賴于各類的傳感器。這又帶動儀器分析中傳感器的發(fā)展，出現(xiàn)了光導(dǎo)纖維的化學(xué)傳感器和各種生物傳感器。發(fā)展中的儀器分析計算機與分析儀器的結(jié)合，出現(xiàn)了分析儀器的智能化，加快了數(shù)據(jù)處59聯(lián)用分析技術(shù)已成為當(dāng)前儀器分析的重要發(fā)展方向。將幾種方法結(jié)合，特別是分離方法（如色譜法）和檢測方法（紅外光譜法、質(zhì)譜法、核磁共振波譜法、原子吸收光譜法等）的結(jié)合。

1.氣相色譜—質(zhì)譜法（GC-MS）2.氣相色譜—質(zhì)譜法—質(zhì)譜法（GC-MS-MS）3.氣相色譜—原子發(fā)射光譜法（GC-AED）4.液相色譜—質(zhì)譜法（LC-MS）發(fā)展中的儀器分析聯(lián)用分析技術(shù)已成為當(dāng)前儀器分析的重要發(fā)展方向。將幾種方法結(jié)合60Lab-on-a-chip:smaller,

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clean61第二節(jié)光度分析法光度分析基本原理光學(xué)分析法光譜法非光譜法：旋光法、折射法作用物：分子光譜、原子光譜波長：X-射線光譜、紫外、紅外光譜等。轉(zhuǎn)換方向：吸收光譜、發(fā)射光譜第二節(jié)光度分析法光度分析基本原理光學(xué)分析法光譜法非光譜法：62一、紫外－可見分光光度法UltravioletandvisibleSpectrophotometry一、紫外－可見分光光度法63●電磁波譜和光譜紫外線X-射線紅外線微波無線電波伽瑪射線紅

橙黃

綠

青藍(lán)

紫

400nm

760nm

可見光可見光10-3nm103m●電磁波譜和光譜紫外線X-射線紅外線微波無線電波伽瑪射線64光的性質(zhì)與物質(zhì)的顏色光的性質(zhì)與物質(zhì)的顏色65單色光復(fù)合光光的互補單一波長的光由不同波長的光組合而成的光

若兩種不同顏色的單色光按一定的強度比例混合得到白光，那么就稱這兩種單色光為互補色光，這種現(xiàn)象稱為光的互補?！駟紊狻?fù)合光、光的互補紫綠藍(lán)黃青藍(lán)橙紅青白光單色光復(fù)合光光的互補單一波長的光由不同波長的光組合而成的光66●溶液對光的吸收溶液的顏色與光的關(guān)系完全吸收完全透過吸收黃色光光譜示意表觀現(xiàn)象示意復(fù)合光溶液●溶液對光的吸收溶液的顏色與光的關(guān)系完全吸收完全透過吸67用不同波長的單色光作入射光，按波長由短到長的順序依次通過同一溶液，測得與各波長相對應(yīng)的吸光度A

，以A為縱坐標(biāo)，波長為橫坐標(biāo)作圖，所得曲線即為該溶液的吸收曲線（吸收光譜）

吸收光譜中與吸收峰值相對應(yīng)的波長稱為最大吸收波長，max

max=515nmA480520560nm●吸收曲線用不同波長的單色光作入射光，按波長由短到長的順序依次通過同一68KMnO4溶液的光吸收曲線(cKMnO4:a<b<c<d)

λmax＝525nm●吸收曲線吸光度KMnO4溶液的光吸收曲線λmax＝525nm●吸收曲69定性依據(jù)A455/A340≥1.5A455/A483=1.14~1.18β-胡蘿卜素的吸收曲線吸收光譜體現(xiàn)了物質(zhì)的特性：吸收曲線的形狀和max

是定性分析的基礎(chǔ)溶液的濃度愈大吸收光愈強

是定量分析的基礎(chǔ)定性依據(jù)β-胡蘿卜素的吸收曲線吸收光譜體現(xiàn)了物質(zhì)的特性：70

分光光度法是根據(jù)物質(zhì)的吸收光譜和光的吸收定律，對物質(zhì)進(jìn)行定量、定性分析的一種儀器分析方法。根據(jù)測定時所選用的光源紫外分光光度法可見分光光度法紅外分光光度法分光光度法是根據(jù)物質(zhì)的吸收光譜和光的吸收定律71●透光度和吸光度

I0=Ia+It+Ir

I0=Ia+It

透光度：用T表示：T=It/I0

吸光度:為透光度的負(fù)對數(shù)，用A表示，

即

A=-lgT=lgI0/ItI0ItIrIa●透光度和吸光度透光度：用T表示：T=It/I72朗伯定律(1760)

A=lg(I0/It)=k1b朗伯-比爾定律(Lambert-Beer定律)比爾定律(1852)A=lg(I0/It)=k2cb:液層厚度(cm)c:溶液濃度朗伯定律(1760)A=lg(I0/It)=k1b朗伯73●朗伯-比爾定律(Lambert-Beer定律)的單位:L·mol-1·cm-1當(dāng)c的單位用mol·L-1,b的單位用cm表示時，吸光系數(shù)稱為摩爾吸光系數(shù)用

表示.A＝bc

朗伯-比爾定律只適用于單色光A=lg(I0/It)=kbc●朗伯-比爾定律(Lambert-Beer定律)的單位74摩爾吸光系數(shù)ε的討論（1）吸收物質(zhì)在一定波長和溶劑條件下的特征常數(shù)；（2）不隨濃度c和光程長度b的改變而改變。在溫度和波長等條件一定時，ε僅與吸收物質(zhì)本身的性質(zhì)有關(guān)，與待測物濃度無關(guān)；（3）可作為定性鑒定的參數(shù)；摩爾吸光系數(shù)ε的討論75（4）同一吸收物質(zhì)在不同波長下的ε值是不同的。在最大吸收波長λmax處的摩爾吸光系數(shù)，常以εmax表示。εmax表明了該吸收物質(zhì)最大限度的吸光能力，也反映了光度法測定該物質(zhì)可能達(dá)到的最大靈敏度。

（4）同一吸收物質(zhì)在不同波長下的ε值是不同的。在最大吸收波長76（5）εmax越大表明該物質(zhì)的吸光能力越強，用光度法測定該物質(zhì)的靈敏度越高。

ε>105：超高靈敏ε=(6～10）×104：高靈敏

ε=(2～6）×104：中等靈敏

ε<2×104：不靈敏（6）ε在數(shù)值上等于濃度為1mol/L、液層厚度為1cm時該溶液在某一波長下的吸光度。（5）εmax越大表明該物質(zhì)的吸光能力越強，用光度法測定該物77[例題]

有一含鐵濃度為1mg/L的溶液，以鄰二氮菲法測定鐵，比色皿厚度為2cm，在508nm測得吸光度為0.380，計算摩爾吸光系數(shù)。解：鐵的原子量為55.85,則

CFe=1.0×10-3/55.85=1.8×10-5molL-1

=A/bc=0.380/2×1.8×10-5

=1.1×104Lmol-1cm-1

[例題]有一含鐵濃度為1mg/L的溶液，以鄰二氮菲法測定鐵78●分光光度計的構(gòu)成0.575光源單色器樣品吸收池檢測器指示器●分光光度計的構(gòu)成0.575光源單色器樣品吸收池檢測器指79光源：發(fā)出所需波長范圍內(nèi)的連續(xù)光譜，有足夠的光強度,穩(wěn)定。熱光源：鎢燈，碘鎢燈(350～2500nm)可見光氣體放電光源：氫燈，氘燈(150～400nm)紫外區(qū)光源：發(fā)出所需波長范圍內(nèi)的連續(xù)光譜，有足夠的光強度,穩(wěn)定。80單色器：將光源發(fā)出的連續(xù)光譜分解為單色光的裝置。

棱鏡:玻璃350～3200nm,石英185～4000nm

光柵:波長范圍寬,色散均勻,分辨性能好,使用方便入口狹縫準(zhǔn)直透鏡色散元件（棱鏡）聚焦透鏡出口狹縫白光紅紫λ1λ2800600500400單色器：將光源發(fā)出的連續(xù)光譜分解為單色光的裝置。入口狹縫準(zhǔn)直81光柵：在鍍鋁的玻璃表面刻有數(shù)量很大的等寬度等間距條痕(600、1200、2400條/mm)。波長范圍寬,色散均勻,分辨性能好,使用方便原理：利用光通過光柵時發(fā)生衍射和干涉現(xiàn)象而分光.M1M2出射狹縫光屏透鏡平面透射光柵光柵衍射示意圖光柵：在鍍鋁的玻璃表面刻有數(shù)量很大的等寬度等間距條痕(60082吸收池：(比色皿)用于盛待測及參比溶液。

可見光區(qū)：光學(xué)玻璃池 紫外區(qū)：石英池吸收池：(比色皿)用于盛待測及參比溶液。83檢測器：利用光電效應(yīng)，將光信號轉(zhuǎn)換成電信號。

光電管光電倍增管檢測器：利用光電效應(yīng)，將光信號轉(zhuǎn)換成電信號。84指示器：低檔儀器：刻度顯示

中高檔儀器：數(shù)字顯示，自動掃描記錄指示器：低檔儀器：刻度顯示85（1）按波長類別和光束類別分類●分光光度計的類型（1）按波長類別和光束類別分類●分光光度計的類型86

(2)按工作波長范圍分類可見分光光度計紫外及可見分光光度計近紅外、紅外分光光度計721型751型(2)按工作波長范圍分類可見分光光度計紫外及可見分光光度87（一）測定條件的選擇測量方法分光光度法的誤差偏離朗伯-比爾定律儀器測量誤差譜帶寬度過大（單色光純度?。?、待測組分濃度過高、化學(xué)反應(yīng)的影響、pH值的影響、雜質(zhì)的影響、光散射的影響光電池靈敏性差、光源不穩(wěn)定、讀數(shù)不準(zhǔn)等（一）測定條件的選擇測量方法分光光度法的誤差偏離朗伯-比爾定881、顯色劑的選擇條件

選擇性好

靈敏度高生成的化學(xué)物質(zhì)有確定的組成和穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)顯色劑在測定波長處無明顯吸收顯色反應(yīng)條件易于控制，重現(xiàn)性好顯色反應(yīng)1、顯色劑的選擇條件選擇性好顯色反應(yīng)892、影響顯色反應(yīng)的因素

顯色劑的用量選擇曲線變化平坦處作為顯色條件。吸光度A與顯色劑用量cR關(guān)系曲線cRcRcRAAA2、影響顯色反應(yīng)的因素顯色劑的用量選擇曲線變化平坦處作為顯90控制溶液的酸度在相同實驗條件下，分別測定不同pH值條件下顯色溶液的吸光度。選擇曲線中吸光度較大且恒定的平坦區(qū)所對應(yīng)的pH范圍。pHA吸光度與pH關(guān)系曲線控制溶液的酸度在相同實驗條件下，分別測定不同pH值91控制顯色溫度和時間顯色反應(yīng)一般在室溫下進(jìn)行，有的反應(yīng)需加熱，應(yīng)通過實驗找出適宜的溫度范圍。實際工作中，作A~t曲線和A~T曲線，尋找適宜反應(yīng)時間和反應(yīng)溫度。AtAT控制顯色溫度和時間顯色反應(yīng)一般在室溫下進(jìn)行，有的反應(yīng)92分析條件的選擇1、波長的選擇一般應(yīng)該選擇λmax為入射光波長。但如果λmax處有共存組分干擾時，則應(yīng)考慮選擇靈敏度稍低但能避免干擾的入射光波長。無干擾，選擇max有干擾AA分析條件的選擇1、波長的選擇一般應(yīng)該選擇λ932、控制適當(dāng)?shù)奈舛确秶煌耐腹舛茸x數(shù)，產(chǎn)生的誤差大小不同：

－lgT=εbc微分：－dlgT=

－0.434dlnT