光度法基本原理.ppt

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1、第六章紫外-可见分光光度法6.1.1光的基本性质6.1.2物质分子对光的选择性吸收与吸收曲线6.1.3光的吸收定律6.1.4电子跃迁与吸收带类型第一节基本原理本章教学基本要求掌握分光光度法的特点、基本原理、测定方法及计算方法；掌握朗伯–比尔定律，摩尔吸收系数与吸收系数，吸收度与透光度，偏离朗伯–比尔定律的原因；掌握显色反应条件及光度测量条件的选择；熟悉仪器的基本组成及关键部件；熟悉差示分光光度法的原理、特点；了解紫外–可见分光光度法在结构分析中的应用；了解双波长分光光度法和导数分光光度法。概述基于物质光化学性质而建立起来

2、的分析方法称之为光化学分析法。分为：光谱分析法和非光谱分析法。光谱分析法是指在光（或其他能量）的作用下，通过测量物质产生的发射光、吸收光或散射光的波长和强度来进行分析的方法。吸收光谱分析发射光谱分析分子光谱分析原子光谱分析光波谱区、跃迁类型与对应的分析方法概述:在光谱分析中，依据物质对光的选择性吸收而建立起来的分析方法称为吸收光度法,主要有:红外吸收光谱：分子振动光谱，吸收光波长范围2.51000m,主要用于有机化合物结构鉴定。紫外吸收光谱：电子跃迁光谱，吸收光波长范围200400nm(近紫外区)，可用于结构鉴定和定量

3、分析。可见吸收光谱：电子跃迁光谱，吸收光波长范围400750nm，主要用于有色物质的定量分析。本章主要讲授紫外–可见吸收光度法。6.1.1光的基本性质光是一种电磁波，具有波粒二象性。光的波动性可用波长、频率、光速c、波数（cm-1）等参数来描述：=c；波数σ=1/=/c光是由光子流组成，光子的能量：E=h=hc/（Planck常量：h=6.62610-34J·s)光的波长越短（频率越高），其能量越大。白光(太阳光)：由各种单色光组成的复合光单色光：单波长的光(由具有相同能量的光子组成)可见光区：400～7

4、50nm紫外光区：近紫外区200～400nm远紫外区10～200nm（真空紫外区）6.1.2物质对光的选择性吸收及吸收曲线M+热M+荧光或磷光E=E2–E1=h量子化；选择性吸收;分子结构的复杂性使其对不同波长光的吸收程度不同；用不同波长的单色光照射，测吸收度——吸收曲线与最大吸收波长max。M+hM*基态激发态E1（ΔE）E2物质颜色及其补色光的互补：蓝黄吸收曲线的讨论：（1）同一种物质对不同波长的光的吸收度不同。吸收度最大处对应的波长称为最大吸收波长λmax（2）吸收曲线可以提供物质的结构信息，并作为物质定

5、性分析的依据之一。吸收曲线的讨论：（3）不同浓度的同一种物质，其吸收曲线形状相似，λmax不变。而对于不同物质，它们的吸收曲线形状和λmax则不同。（动画）（4）不同浓度的同一种物质，在某一定波长下吸收度A有差异，在λmax处吸收度A的差异最大。此特性可作为物质定量分析的依据。（5）在λmax处吸收度随浓度变化的幅度最大，所以测定最灵敏。吸收曲线是定量分析中选择入射光波长的重要依据。6.1.3光的吸收定律1.朗伯–比尔定律布格(Bouguer)和朗伯(Lambert)先后于1729年和1760年阐明了光的吸收程度和吸收层厚度

6、的关系。A∝b1852年比尔(Beer)又提出了光的吸收程度和吸收物浓度之间也具有类似的关系。A∝c二者的结合称为朗伯–比尔定律，其数学表达式为A=lg(I0/It)=κbc,透光率T=It/I0,A=-lgT朗伯–比尔定律数学表达式A＝lg（I0/It)=κbc式中：A为吸收度（吸光度）；描述溶液对光的吸收程度；b为液层厚度(光程长度)，通常以cm为单位；c为溶液的物质的量浓度，单位mol·L-1；κ(多用e)为摩尔吸收系数，单位L·mol-1·cm-1；或:A＝lg（I0/It)=abρρ为溶液的质量浓度，单位g·L-1

7、；a为质量吸收系数，单位L·g-1·cm-1；a与κ(e)的关系为：a=κ/M（M为物质的相对分子质量）透光度(透光率)T透过度T:描述入射光透过溶液的程度:T=It/I0吸收度A与透光度T的关系:A＝－lgT朗伯–比尔定律是吸收光度法的理论基础和定量测定的依据，应用于各种光度法的吸收测量；摩尔吸收系数κ在数值上等于浓度为1mol·L-1、液层厚度为1cm时，该溶液在某一波长下的吸收度；A=κbc注意：实验中不能用该条件测定κ，因为浓度太大。质量吸收系数a(L·g-1·cm-1）相当于浓度为1g·L-1、液层厚度为1cm时该

8、溶液在某一波长下的吸收度。2.分光光度法的灵敏度(1)摩尔吸收系数κmax越大表明该物质的吸收能力越强，用分光光度法测定该物质的灵敏度越高。A=kbc，k为直线的斜率。一般认为κ>105超高灵敏；κ=(6～10）×104高灵敏；κ=(2～6）×104中等灵敏；κ<２×104一般灵敏。注意：