1、1,第8章 紫外可见吸光光度法 及分子荧光分析法,8.1 吸光光度法的基本原理 8.2 光度分析的方法和仪器 8.3 吸光光度法的灵敏度与准确度 8.4 显色反应与分析条件的选择 8.5 吸光光度法的应用 8.6 紫外可见分光光度法在有机定性分析中的应用 8.7 分子荧光与分子磷光分析法,2,化学分析：常量组分(1%), Er : 0.1%0.2%依据化学反应, 使用玻璃仪器,化学分析与仪器分析方法比较,仪器分析：微量组分(1%), Er : 1%5%依据物理或物理化学性质, 需要特殊的仪器,准确度高,灵敏度高,3,仪器分析方法分类,2.电化学分析法: 依据物质的电化学性质及其变化,3.色谱法
2、: 气相色谱, 液相色谱 4.质谱法、热分析法、放射化学法等,4,分子光谱学,*者为四大波谱*紫外可见分光光度法(UV/Vis)Ultra Violet/Visible Spectrophotometry *红外吸收光谱法(IR)Infrared Spectroscopy 分子荧光光谱法(MFS)Molecular Fluorescence Spectroscopy,5,光声光谱法 (PAS)Photo Acoustic Spectroscopy 拉曼光谱法 (RS)Raman Spectroscopy *核磁共振波谱法(NMR)Nuclear Magnetic Resonance Spect
3、roscopy *质谱法 (MS)Mass Spectroscopy发展联用技术是趋势!,分子磷光光谱法(MPS)Molecular Phosphorescence Spectroscopy,6,8.1 吸光光度法的基本原理,特点 灵敏度高：测定下限可达10-510 -6molL-1, 10-4%10-5% 准确度能够满足微量组分的测定要求：相对误差25 （12） 操作简便快速 应用广泛,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。,7,光强的 测量 分光光度计,分光光度法的应用：定量测定与定性分析,测量光强度的减弱,8,8.1.1 光的基本性质 (电磁波的波粒
4、二象性),c 真空中光速 2.99792458108m/s3.0 108m/s 波长，单位：m,cm,mm,m,nm,1m=10-6m, 1nm=10-9m, 1=10-10m 频率，单位：赫芝(周)Hz 次/秒n 折射率，真空中为1,光的传播速度:,波动性,9,10,h普朗克(Planck)常数 6.62610-34Js频率E光量子具有的能量单位：J(焦耳)，eV(电子伏特) 1eV=1.6021019 J,微粒性,光量子，具有能量。,11,结论:一定波长的光具有一定的能量，波长越长(频率越低)，光量子的能量越低. 单色光：具有相同能量(相同波长)的光. 混合光：具有不同能量(不同波长)的光
5、复合在一起. 例如白光.,波粒二象性,真空中:,12,电磁波谱及分析方法,13,光学光谱区,10nm200nm,200nm380nm,380nm 780nm,780 nm 2.5 m,2.5 m 50 m,50 m300 m,14,8.1.2 物质对光的吸收与发射,1. 电子相对于原子核的运动-电子能级;单重态：激发态与基态中的电子自旋方向相反.三重态：激发态与基态中的电子自旋方向相同.2. 原子核在其平衡位置附近的相对振动-振动能级;3. 分子本身绕其重心的转动-转动能级.,物质分子内部3 种运动形式及其对应能级：,15,S2,分子吸光与发光示意图,Ee,振动能级,v3,v2,v1,转动,r
6、3,r2,r1,S1,S0,紫外,荧光,磷光,T2,T1,可见,Ev,Er,红外,系间窜跃,16,光谱种类,黑体辐射：白炽灯、液、固灼热发光,连续光谱,分子光谱：紫外、可见、红外等吸收光谱,17,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,18,一些材料的有效透明区,19,Cr2O72-、MnO4-的吸收光谱,20,苯和甲苯在环己烷中的吸收光谱,21,不同物质吸收光谱的形状以及max 不同 定性分析的基础同一物质，浓度不同时，吸收光谱的形状相同，Amax 不同 定量分析的基础,22,8.1.3 光吸收基本定律:朗伯-比尔定律,朗伯定律:(1760) A=lg(I0/It)=k1b
7、当入射光的 ,吸光物质的c 一定时,溶液的吸光度A与液层厚度b成正比.,比尔定律(1852) A=lg(I0/It)=k2c当入射光的 ,液层厚度b 一定时,溶液的吸光度A与吸光物质的c成正比.,23,朗伯-比尔定律,意义:当一束平行单色光通过均匀、透明的吸光介质时，其吸光度与吸光质点的浓度和吸收层厚度的乘积成正比.,A=lg(I0/It)=kbc,24,透光率(透射比）T（Transmittance）,A = lg(I0/It) = lg(1/T) = lgT = Kbc,吸光度A (Absorbance）,25,吸光度A、透射比T与浓度c 的关系,26,K 吸光系数 Absorptivit
8、y,当c的单位用g100mL-1表示时，用 表示, A bc， 叫做比吸光系数.,27,吸光度与光程的关系 A = abc,28,吸光度与浓度的关系 A = abc,29,吸光度与波长的关系 A = abc,蓝绿光,红光,30,朗伯-比尔定律的适用条件,1. 单色光 应选用max处或肩峰处测定.,3. 稀溶液 浓度增大，分子之间作用增强.,2. 吸光质点形式不变离解、络合、缔合会破坏线性关系,应控制条件(酸度、浓度、介质等).,31,溶液浓度的测定,A b c,工作曲线法 (校准曲线),朗伯-比尔定律的分析应用,32,8.1.4 吸光度的加和性与吸光度的测量,A = A1 + A2 + +An
9、,用参比溶液调T=100%（A=0），再测样品溶液的吸光度，即消除了吸收池对光的吸收、反射，溶剂、试剂对光的吸收等。,33,8.2 光度分析的方法和仪器,方便、灵敏，准确度差. 常用于限界分析.,8.2.1 光度分析的几种方法,34,2. 光电比色法,光电比色计结构示意图,通过滤光片得一窄范围的光(几十nm),35,滤光片,吸收滤光片：只允许指定的窄范围波长光通过，其他波长的光均被吸收.,选择滤光片的原则：滤光片透光率最大的光是溶液吸收最大的光, 即滤光片的颜色与有色溶液的颜色互补.,36,3. 吸光光度法和分光光度计,分光光度计的基本组成,通过棱镜或光栅得到一束近似的单色光. 波长可调, 故
10、选择性好, 准确度高.,37,分光光度计的主要部件,光源：发出所需波长范围内的连续光谱，有足够 的光强度,稳定。可见光区：钨灯，碘钨灯(3202500nm)紫外区：氢灯，氘灯(180375nm)氙灯：紫外、可见光区均可用作光源,38,39,单色器：将光源发出的连续光谱分解为单色光的 装置。,棱镜：依据不同波长光通过棱镜时折射率不同. 玻璃3503200nm, 石英1854000 nm,40,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 )。利用光通过光栅时发生衍射和干涉现象而分光。,波长范围宽, 色散均匀, 分辨性能好, 使用方便.,平面透射光栅 反
11、射光栅（广泛使用）,41,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,检流计（指示器）：低档仪器：刻度显示中高档仪器：数字显示，自动扫描记录,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,42,硒光电池（Barrier-layer photocell）,适用于300-800 nm, 在500-600 nm范围最灵敏。,Se,阴极Au，Ag,半导体,h,阳极,43,光电管(Phototube),h,（片）,红敏管 625-1000 nm 蓝敏管 200-625 nm,44,光电倍增管(Photomultiplier Tube, PMT),
12、1个光子可产生106107个电子,160-700 nm,45,722型分光光度计,光源：钨卤素灯12V、30W 波长范围：330800nm 分光元件：光栅，1200线/mm 检测器：端窗式G1030光电管多碱阴极真空管 300850nm 波长精度：2nm 光谱带宽：6nm 波长精度：仪器波长指示器所显示的波长值与仪器 对应输出的实际波长值之间的符合程 度。可用二者之差来衡量。,46,吸光光度法仪器主要差异比较,47,1. 单光束分光光度计,可变波长单光束紫外-可见分光光度计示意图,8.2.2 分光光度计的基本类型,48,2. 双光束分光光度计,双光束型可以消除光源强度变化的影响.,49,多通道仪器（Multichannel Instruments） 光电二极管阵列(通常具有316个硅二极管)photodiode arrays (PDAs) 同时测量200820nm范围内的整个光谱, 比单个检测器快316倍,信噪比增加3161/2 倍.,3. 其他类型分光光度计,纤维光度计 将光度计放入样品中, 原位测量. 对环境和过程监测非常重要.,50,HP 8452A多通道二极管阵列分光光度计,51,镀铝反射镜,纤维光度计示意图,52,纤维光度计,53,习 题,8.1 8.4,
