1、煤化學大綱第1頁，共38頁，2022年，5月20日，14點39分，星期四 2第11章 吸光光度法基于被測物質對光具有選擇吸收的特性而建立的分析方法。它包括可見吸光光度法及紫外吸光光度法、紅外光譜法。由原子核外電子能級躍遷而產生的吸收光譜為紫外-可見吸收光譜。由分子振動能級和轉動能級的躍遷而產生的吸收光譜為紅外吸光光譜。第2頁，共38頁，2022年，5月20日，14點39分，星期四吸光光度法的特點：(1) 靈敏度高：10-510-6 mol/L(2) 準確度高：比色分析，相對誤差510%,分光光度法，25%，12%(3) 應用廣泛：測多數無機物和許多有機物(4) 操作簡便，儀器設備價廉，技術成熟

2、。 3第3頁，共38頁，2022年，5月20日，14點39分，星期四 4 一、光的基本性質光屬于電磁波中的一個波段，一般用頻率或波長來描述不同的光。人眼能感覺到的那小波段光稱可見光。人眼看不見的光還有紫外、紅外、x射線等。 11.1 概述第4頁，共38頁，2022年，5月20日，14點39分，星期四 5射線x射線紫外光紅外光微波無線電波10-2 nm 10 nm 102 nm 104 nm 0.1 cm 10cm 103 cm 105 cm可 見 光(400750nm)按波長順序排列，得到電磁波譜。射線 x 射線紫外光可見光紅外光微波無線電波能量與波長的關系：E = h=h c 第5頁，共38

3、頁，2022年，5月20日，14點39分，星期四二. 物質的顏色和對光的選擇性吸收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，這種現象稱為光的互補。復合光由不同波長的光組合而成的光單一波長的光單色光單色光、復合光、光的互補光的互補 6第6頁，共38頁，2022年，5月20日，14點39分，星期四紫紅綠綠藍橙藍黃紫黃綠紅藍綠 7第7頁，共38頁，2022年，5月20日，14點39分，星期四物質對光的選擇吸收: 物質的電子結構不同，所能吸收光的波長也不同，這就構成了物質對光的選擇性吸收。 例：A 物質B 物質同理，得：1 ev = 1.610-19 J 8第

4、8頁，共38頁，2022年，5月20日，14點39分，星期四光的選擇性吸收物質顯色的本質完全吸收完全透過吸收黃色光光譜示意表觀現象示意 9第9頁，共38頁，2022年，5月20日，14點39分，星期四一束白光通過某溶液，若全部透過（無吸收），溶液無色。若吸收了某一波段的光，則顯示透過光的顏色（吸收光的互補色）。 CuSO4吸收黃光呈藍色；KMnO4吸收綠光呈紫紅色。 10物質所顯示出來的顏色是由于該物質選擇性地吸收了該顏色的互補色。第10頁，共38頁，2022年，5月20日，14點39分，星期四*測量某物質對不同波長單色光的吸收程度，以波長()為橫坐標，吸光度(A)為縱坐標，繪制吸光度隨波長的

5、變化可得一曲線，此曲線即為吸收曲線。 三、吸收曲線A 11圖為不同濃度的KMnO4吸收曲線第11頁，共38頁，2022年，5月20日，14點39分，星期四由圖可得出以下結論溶液對不同波長的色光或多或少存在一定的吸收；2. 溶液對某一波長的色光具有最大吸收，該波長稱為最大吸收波長（ maximum absorption wavelength max）;繪制吸收曲線的目的：尋找該物質的max。3. 同物質不同濃度的溶液其光吸收曲線形狀相同，在同一波長處，濃度越大，吸光度越大。 12第12頁，共38頁，2022年，5月20日，14點39分，星期四Cr2O72-、MnO4-的吸收光譜300400500

6、600700/nm350525 545Cr2O72-MnO4-1.00.80.60.40.2Absorbance350 13第13頁，共38頁，2022年，5月20日，14點39分，星期四苯和甲苯在環己烷中的吸收光譜苯(254nm)甲苯(262nm)A230 250 270 14第14頁，共38頁，2022年，5月20日，14點39分，星期四不同物質吸收光譜的形狀以及max 不同定性分析的基礎同一物質，濃度不同時，吸收光譜的形狀相同，Amax 不同定量分析的基礎用途進行定性分析進行定量分析選擇吸收波長 15第15頁，共38頁，2022年，5月20日，14點39分，星期四 11.2 光吸收定律透

7、光率(透射比)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 It吸光度定義： 16第16頁，共38頁，2022年，5月20日，14點39分，星期四 一、朗伯-比耳定律1760年朗伯提出：c 一定，一束平行的單色光通過一均勻溶液后，溶液對光的吸收程度A與液層的厚度b成正比。A= k b 1852年比耳提出：b一定， A和吸光物質的濃度c成正比。A= k c 17第17頁，共38頁，2022年，5月20日，14點39分，星期四合并上述兩個定律為朗伯-比爾定律：一束平行的單色光 垂直照射某一均勻溶液時，溶液的吸光度A與溶液

8、的濃度和液層的厚度成正比。b ：吸光液層的厚度，光程， cmc：吸光物質的濃度， g / L, mol / L 18第18頁，共38頁，2022年，5月20日，14點39分，星期四K：比例常數取值與濃度的單位有關c：mol / LK 摩爾吸光系數 L mol 1 cm -1 19第19頁，共38頁，2022年，5月20日，14點39分，星期四 20的含義 表示吸光物質濃度為1mol/L,液層厚度 為1cm時溶液的吸光度。 值越大，溶液的吸光能力越強， 顯色反應的靈敏度越高。 值是選擇顯色反應的重要依據。第20頁，共38頁，2022年，5月20日，14點39分，星期四影響 值大小的主要因素：物質

9、的種類不同物質其 值不同。定性依據。入射光的波長同一物質在不同波長下測定， 其 值不同。溫度和其它條件酸度、時間、共存離子干 擾等。 21第21頁，共38頁，2022年，5月20日，14點39分，星期四吸光度A、透射比T與濃度c 的關系AT (%)cA=kbc1.00.80.60.40.2100 80 60 40 20 22第22頁，共38頁，2022年，5月20日，14點39分，星期四朗伯-比爾定律的適用條件單色光 應選用max處或肩峰處測定. 稀溶液 濃度增大，分子之間作用增強. 吸光質點形式不變 離解、絡合、締合會破壞線性關系, 應控制條件(酸度、濃度、介質等). 23第23頁，共38頁

10、，2022年，5月20日，14點39分，星期四實際分析中，經常出現工作曲線不呈直線的情況，這種情況稱為偏離了朗伯-比爾定律。若在曲線彎曲部分進行定量，將會引起較大的誤差。AC正偏離負偏離標準曲線 二、對朗伯-比耳定律的偏離 24第24頁，共38頁，2022年，5月20日，14點39分，星期四a 非單色光引起的偏離 *朗伯-比爾定律只適用于單色光。但由于單色器色散能力的限制和出口狹縫需要保持一定的寬度，所以目前各種分光光度計得到的入射光實際上都是具有某一波段的復合光。由于物質對不同波長光的吸收程度的不同，因而導致對朗伯比爾定律的偏離。偏離原因 25第25頁，共38頁，2022年，5月20日，14

11、點39分，星期四* 克服非單色光引起的偏離的措施使用比較好的單色器，從而獲得純度較高的 “單色光”。入射光波長選擇lmax ，保證測定有較高的靈敏度，此處的吸收曲線較為平坦，在此最大吸收波長附近各波長的光的值大體相等，由于非單色光引起的偏離要比在其他波長處小得多。測定時應選擇適當的濃度范圍，使吸光度讀數在標準曲線的線性范圍內。 26第26頁，共38頁，2022年，5月20日，14點39分，星期四b 溶液本身化學和物理因素引起的偏離 介質不勻引起的偏離 朗伯比耳定律除了要求入射光為單色光外，還假設吸收粒子是獨立的，彼此之間無相互作用。如果被測試樣是膠體、乳濁液、懸浮液時，入射光透過時，除吸收外，

12、還有一部分因散射而損失，故透過率T較小，一般認為，-1。 27第27頁，共38頁，2022年，5月20日，14點39分，星期四由于溶液本身化學反應引起的偏離溶液因解離、絡合、締合等反應，改變了吸光物質的濃度，因而引起偏離。如K2Cr2O7在水溶液中有下列平衡：橙色黃色如果溶液被稀釋或增大溶液的pH， Cr2O72就轉變成CrO42 ，吸光質點發生變化，從而引起偏離比耳定律。Cr2O72 H2O 2HCr2O7 2H+2CrO42 28第28頁，共38頁，2022年，5月20日，14點39分，星期四一、目視比色法 用眼睛辨別顏色深淺以確定物質顏色的方法。11.3 光度分析方法和儀器 29標準系列

13、未知樣品觀察方向方便、靈敏，準確度差. 常用于限界分析.第29頁，共38頁，2022年，5月20日，14點39分，星期四二、吸光光度法 借助分光光度計測定一系列標準溶液的A，繪制A-C曲線，測得未知液的Ax，從標準曲線上查得未知液的濃度Cx。 30 0 1.0 2.0 3.0 4.0 c(mg/mL)A。 。 。 。*0.800.600.400.200.00Axcx第30頁，共38頁，2022年，5月20日，14點39分，星期四 目視比色法與吸光光度法在原理上的區別： 吸光光度法測定溶液對光的吸收情況；目視比色法比較透過光的強度。如：分光光度計測定高錳酸鉀對黃光的吸收情況。 31第31頁，共3

14、8頁，2022年，5月20日，14點39分，星期四 32*分光光度計：主要部件：光源、單色器、吸收池、檢測器、讀數指示器0.575光源單色器吸收池檢測器顯示第32頁，共38頁，2022年，5月20日，14點39分，星期四分光光度計的主要部件*a光源（light source） ：作用：產生一定強度的光輻射?？梢姽鈪^：鎢燈、碘鎢燈(3202500nm)紫外區：氫燈，氘燈(180375nm)氙燈：紫外、可見光區均可用作光源要求：產生的光輻射強度要恒定。 33第33頁，共38頁，2022年，5月20日，14點39分，星期四氙燈氫燈鎢燈 34第34頁，共38頁，2022年，5月20日，14點39分，星

15、期四棱鏡：依據不同波長光通過棱鏡時折射率不同.玻璃3503200nm, 石英1854000 nm入射狹縫準直透鏡棱鏡聚焦透鏡出射狹縫白光紅紫12800 600 500400* b 單色器 monochromator作用：將復合光分解為單色光。部件：棱鏡（prism）或光柵（grating） 。 35第35頁，共38頁，2022年，5月20日，14點39分，星期四光柵：在鍍鋁的玻璃表面刻有數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生衍射和干涉現象而分光。波長范圍寬, 色散均勻,分辨性能好, 使用方便.光柵衍射示意圖M1M2出射狹縫光屏透鏡平面透射光柵 36第36頁，共38頁，2022年，5月20日，14點39分，星期四 c. 比色皿(coloritrough) 也稱吸收池。用于盛放試液的容器。 它是由無色透明、耐腐蝕、化學性質相同、厚度相等的玻璃制成的，按其厚度分為0.5 cm，l cm，2 cm