水分析化學課件

水分析化學課件1第一頁，共五十二頁，2022年，8月28日WaterAnalyticalChemistry第八章吸光光譜法8.1吸光光譜8.2比色法和分光光度法8.3顯色反應及其影響因素8.4吸收光譜法定量的基本方法8.5應用實例2第二頁，共五十二頁，2022年，8月28日吸收光譜法：基于被測物質(zhì)的分子（或原子）

對光具有選擇吸收的特性而建立的分析方法?；靖拍钊肷涔釯0透射光It分光光度法：光強為I0的單色光照射到樣品上，樣品中被測組分吸收部分光，透射光強減弱為It。通過測量光強度的變化來得出被測物質(zhì)量3第三頁，共五十二頁，2022年，8月28日物質(zhì)為何對光有選擇性的吸收？光強度的減弱如何與物質(zhì)的濃度聯(lián)系起來？ΔI=f(c)怎樣測量光的減弱(ΔI)？如何獲得單色光？思考4第四頁，共五十二頁，2022年，8月28日1電磁波譜2物質(zhì)對光的吸收3溶液的吸光定律4郎伯-比爾定律適用范圍8.1吸光光譜5第五頁，共五十二頁，2022年，8月28日1電磁波譜射線x射線紫外光紅外光微波無線電波10-2nm10nm102nm104nm0.1cm10cm103cm105cm可見光遠紫外近紫外可見近紅外中紅外

遠紅外（真空紫外）10nm~200nm200nm

~380nm380nm

~780nm780nm~2.5m2.5m

~50m50m

~300m6第六頁，共五十二頁，2022年，8月28日單色光、復合光、光的互補單色光復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藍黃紫紅綠紫黃綠綠藍橙紅藍綠7第七頁，共五十二頁，2022年，8月28日2物質(zhì)對光的吸收——物質(zhì)的顏色與光的關系完全吸收完全透過各種光部分均勻被吸收光譜示意表觀現(xiàn)象示意復合光玻璃在可見光區(qū)是透明的；石英在紫外光區(qū)是透明的黑體透明物體選擇性吸收某種光物體呈現(xiàn)其互補光顏色

入射光I0透射光It第八頁，共五十二頁，2022年，8月28日吸收光顏色紫藍綠藍藍綠綠黃綠黃橙紅吸收光波長

/nm400～450450～480480～490490～500500～560560～580580～610610～650650～760物質(zhì)的顏色與吸收光、透過光的關系物質(zhì)呈現(xiàn)透過光的顏色，被吸收的光與透過光呈互補色物質(zhì)顏色（互補色）黃綠黃橙紅紅紫紫藍綠藍藍綠KMnO49第九頁，共五十二頁，2022年，8月28日光的波粒二象性波動性粒子性E光的折射光的衍射光的偏振光的干涉光電效應一定波長（頻率）的光具有一定的能量

E=hv=hc/3物質(zhì)對光選擇吸收10第十頁，共五十二頁，2022年，8月28日物質(zhì)對光選擇吸收的實質(zhì)：物質(zhì)原子或分子的核外電子能級不同，只能吸收能量與其能級差相匹配的波長的光。

原子對光的吸收物質(zhì)對光的吸收滿足條件：hS2S1S0S3E2E0E1E3hhh11第十一頁，共五十二頁，2022年，8月28日吸收光譜AbsorptionSpectrum原子純電子能態(tài)

間躍遷S2S1S0S3hE2E0E1E3S2S1S0hAhhh分子核外電子躍遷帶狀光譜銳線光譜A吸光度12第十二頁，共五十二頁，2022年，8月28日紫外-可見光區(qū)產(chǎn)生吸收的分子結構中必須有共軛π鍵或雜原子（生色團和助色團）第十三頁，共五十二頁，2022年，8月28日300400500600700/nm350525545Cr2O72-MnO4-1.00.80.60.40.2Absorbance350最大吸收波長λmax：最大吸收峰對應的波長Cr2O72-、MnO4-的特征吸收光譜14第十四頁，共五十二頁，2022年，8月28日吸收光譜法定性分析與定量分析的基礎定性分析基礎定量分析基礎物質(zhì)對光的選擇吸收ABA在一定的實驗條件下，物質(zhì)對光的吸收與物質(zhì)的濃度成正比。AC增大015第十五頁，共五十二頁，2022年，8月28日4溶液的吸光定律透光率（透射比）Transmittance透光率定義：T取值為0.0%~100.0%全部吸收T=0.0%全部透射T=100.0%入射光I0透射光It16第十六頁，共五十二頁，2022年，8月28日Lambert–Beer光吸收定律：當一束平行單色光通過均勻的樣品時，其吸光度與吸光組分的濃度、吸收池的厚度乘積成正比.入射光I0透射光It如何測定吸光度（光強）？LC思考：如何獲得單色光？單色光的波長如何選擇？或17第十七頁，共五十二頁，2022年，8月28日吸光度（Absorbance）與透光率的關系T：透光率A：吸光度1.00.50ACA100500T%TT=0.0%A=∞T=100.0%A=0.0A=0.434T=36.8%吸光度適宜的取值范圍：0.2~0.818第十八頁，共五十二頁，2022年，8月28日吸光系數(shù)εL：吸光液層的厚度，光程，cmC：吸光物質(zhì)的濃度，g/L,mol/Lε

：比例常數(shù)入射光波長物質(zhì)的性質(zhì)溫度取值與濃度的單位相關c：mol/L摩爾吸收系數(shù)，L·mol–1·cm-1c：g/L質(zhì)量吸收系數(shù)，L·g–1·cm-1相互關系：M為摩爾質(zhì)量越大,靈敏度越高:

<104為低靈敏度;

104～105為中等靈敏度;>105為高靈敏度.19第十九頁，共五十二頁，2022年，8月28日雙硫腙法測定Pb2+，濃度為0.080mg/50ml的Pb2+溶液，用2cm的比色皿于520nm處測得吸光度=0.28。求摩爾吸收系數(shù)。例：[Pb2+]=0.080

x

10-3/50

x

10-3

x

207=7.7

x

10-6mol/L

520=A

/LC=0.28/2x7.7x10-6=1.8x104L/（mol.cm）吸光系數(shù)可查表或?qū)崪y得到20第二十頁，共五十二頁，2022年，8月28日吸光度的加合性多組分體系中，如果各組分之間無相互作用，其吸光度具有加合性，即

A=A1+A2+…+An21第二十一頁，共五十二頁，2022年，8月28日22有機物綜合指標——紫外吸光度(UltravioletAbsorbanceUVA)含不飽和鍵和雜原子的有機物在紫外光254nm初的吸光度之和

波長254nm吸光度第二十二頁，共五十二頁，2022年，8月28日朗伯比爾定律的局限性定律本身的局限性：只適于稀溶液<0.01mol/L高濃度時組分間有相互作用：分子間距減小、相鄰粒子的電荷分布變化等引起ε的變化化學偏離：被分析物質(zhì)與溶劑發(fā)生締合、離解、溶劑化反應，產(chǎn)生不同的吸收光譜儀器偏離：單色光不純引起5郎伯-比爾定律的適用范圍AC吸收定律偏離郎比定律適用前提是對單色光的吸收，而實際上波長選擇器從連續(xù)光源中分離出的是所需波長的波長帶（多色輻射）23第二十三頁，共五十二頁，2022年，8月28日朗伯-比爾定律的適用條件1.單色光：應選用max處或肩峰處測定，此時干擾組分、溶劑等不吸收或有很弱的吸收3.稀溶液

濃度增大，分子之間作用增強2.吸光質(zhì)點形式不變

離解、絡合、締合會破壞線性關系,

應控制條件(酸度、濃度、介質(zhì)等).AMLML2ML31AC(M)ML3ML2ML24第二十四頁，共五十二頁，2022年，8月28日溶液濃度的測定A＝CL工作曲線法(校準曲線)朗伯-比爾定律在定量分析中的應用01.02.03.04.0c(mg/mL)A。。。。*0.800.600.400.200.00Axcx25第二十五頁，共五十二頁，2022年，8月28日吸光度的測量I0

除被測組分對波長為的光有吸收外，還有其他干擾吸收：

1）吸收池對光的反射、吸收；

2）樣品中樣品基體、顯色劑(或其它試劑）和共存組分對光的吸收實際上是以通過參比液的光強作為入射光強I0消除措施：用參比溶液調(diào)T=100%（A=0），再測樣品溶液的吸光度，即消除了吸收池對光的吸收、反射，溶劑、試劑對光的吸收等。26第二十六頁，共五十二頁，2022年，8月28日參比溶液的選擇種類溶劑空白:純?nèi)軇鄢粘馗蓴_）適用于樣品基體、共存組分和顯色劑均無色情況試劑空白:純?nèi)軇?顯色劑+其他試劑,適用于樣品基體、共存組分無色，顯色劑等均有色樣品空白:待測試樣溶液,適用于顯色劑無色，共存組分、樣品基體有色空白溶液:顯色劑+待測試樣+待測組分的掩蔽劑，適用于顯色劑、樣品基體、共存組分均有色27第二十七頁，共五十二頁，2022年，8月28日8.2比色法和分光光度法1比色法目視比色法光電比色法2分光光度法3分光光度計的校正4722型分光光度計28第二十八頁，共五十二頁，2022年，8月28日比色法和分光光度法特點

靈敏度高：測定下限可達10-3～10-6mol·L-1,10-4%～10-5%準確度能夠滿足微量組分的測定要求：相對誤差2～5％操作簡便快速應用廣泛29第二十九頁，共五十二頁，2022年，8月28日1）目視比色法特點利用眼睛比較被測樣品與標準系列顏色的深淺利用復合光（太陽光）測量的是透過光的強度準確度低,用于限界分析不可分辨多組分方法簡便，靈敏度高標準系列C0C1C2C3C4C5未知樣品觀察方向30第三十頁，共五十二頁，2022年，8月28日2）光電比色法光電比色計結構示意圖通過濾光片分出一窄范圍的光(幾十nm，近似單色光)，照射樣品池，測量的是吸收光的強度吸收濾光片：只允許指定的窄范圍波長光透過，其他波長的光均被吸收光電比色法的局限性：（1）預先知道吸收波長（2）單色光不純（3）只限于可見光31第三十一頁，共五十二頁，2022年，8月28日0.575光源單色器吸收池檢測器顯示2分光光度法特點：（1）可連續(xù)分出純度較高的單色光（2）精確，可選擇最大吸收波長（3）應用范圍可擴展到紫外光和紅外光區(qū)，對應稱為紫外分光光度計、紅外分光光度計（4）可進行多組分的測定32第三十二頁，共五十二頁，2022年，8月28日單波長單光束分光光度計：一束單色光輪流通過參比和試樣溶液，由于電源波動引起的誤差較大——簡易型分光光度計0.575光源單色器吸收池檢測器顯示分光光度計的類型33第三十三頁，共五十二頁，2022年，8月28日單波長雙光束分光光度計比值光源單色器吸收池檢測器顯示光束分裂器34第三十四頁，共五十二頁，2022年，8月28日雙波長分光光度計21AXY∵∴Y

的存在不干擾X

的測定光源單色器單色器檢測器切光器狹縫吸收池35第三十五頁，共五十二頁，2022年，8月28日分光光度計組件光源單色器樣品池檢測器信號輸出氫燈，氘燈，185~350nm；鹵鎢燈，250~2000nm.基本要求：光源強，能量分布均勻，穩(wěn)定（又稱比色皿）玻璃，光學玻璃，石英，按其厚度分為0.5cm，lcm，2cm，3cm和5cm。作用：將光信號轉換為電信號，并放大光電管，光電倍增管，光電二極管，光導攝像管（多道分析器）表頭、記錄儀、屏幕、數(shù)字顯示作用：將復合光色散成單色光光柵玻璃，350~2500nm,石英，185~4500nm平面透射光柵，反射光柵棱鏡36第三十六頁，共五十二頁，2022年，8月28日氙燈氘燈鎢燈37第三十七頁，共五十二頁，2022年，8月28日單色器：將光源發(fā)出的連續(xù)光譜分解為單色光的裝置。入射狹縫準直透鏡棱鏡聚焦透鏡出射狹縫白光紅紫λ1λ2800600500400棱鏡：依據(jù)不同波長光通過棱鏡時折射率不同

玻璃350～3200nm,石英185～4000nm38第三十八頁，共五十二頁，2022年，8月28日光柵：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)。

利用光通過光柵時發(fā)生衍射和干涉現(xiàn)象而分光。波長范圍寬,色散均勻,分辨性能好,使用方便.－平面透射光柵－反射光柵光柵衍射示意圖M1M2出射狹縫光屏透鏡平面透射光柵39第三十九頁，共五十二頁，2022年，8月28日樣品池：用于盛放分析試樣（對液體試液）要求：能透過有關輻射線，為減少光的損失，吸收池的光學面必須完全垂直于光束方向。紫外光區(qū)：石英吸收池可見光區(qū)：石英或玻璃吸收池測定注意事項：參照池和吸收池應是一對經(jīng)校正好的匹配吸收池。因為吸收池材料的本身吸光特征以及吸收池的光程長度的精度等對分析結果都有影響。使用前后都應將吸收池洗凈，不能用手接觸窗口（光面）已匹配好的吸收池不能用爐子或火焰干燥40第四十頁，共五十二頁，2022年，8月28日光電倍增管(PhotomultiplierTube,PMT)1個光子可產(chǎn)生106～107個電子160-700nm41第四十一頁，共五十二頁，2022年，8月28日不同光區(qū)的吸光光度法儀器主要差異比較可見光（380～780nm）紫外光（200～380nm)中紅外（2.5～50m)光源鎢燈碘鎢燈320～2500氫燈氘燈180～375硅碳棒（紅外線）吸收池材料玻璃（350～3200）石英（185～4000）NaCl晶體42第四十二頁，共五十二頁，2022年，8月28日1、波長校正：利用光源中的穩(wěn)定線光譜或有穩(wěn)定亮線的外部光源，把光束導入光路進行校正。如氘燈的486.02和656.10nm譜線進行校正?；蛘邷y定已知光譜樣品的光譜，與標準光譜對照進行校正，如譜釹濾光片。一些紫外-可見光分光光度計具有自動校正程序。2、吸光度校正:一般常用堿性重鉻酸鉀標準溶液進行吸光度校正，測定的數(shù)值與標準吸光度表比較。3、比色皿校正：3分光光度計的校正第四十三頁，共五十二頁，2022年，8月28日①比色皿有方向性：有些比色皿上印有方向標志，使用時必須注意。校正無方向標志的比色皿時，要先確定方向并作好標志，以減少測定誤差。②同一組比色皿相互間的差異應小于測定誤差。測定同一溶液時，同組比色皿之間吸光度相差應小于0.005③校正比色皿的光吸收誤差時，應將純凈的蒸餾水注入皿中，以其中吸收最小的