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b 的 单 位 为 cm , C 的 单 位 为 mol·-1 , 即 L mol/103cm3 ,故bC的单位为mol/103cm2 ,若 再乘以吸光物质的摩尔质量M(g/mol),则 为103cm2截面积光程中所含物质的质量(g) ,所以单位截面积光程中所含物质的质量( g)为:
1 0.001 6 3 S 3 bCM 10 bCM 10 M 10 3 10
标准曲线的作用是用于对吸光物质进行定 量分析. 定量方法方法一般分为目视比色法,光电 比色法和分光光度法; 工作曲线法:有两种形式(1)外标法;( 2)标准加入法(内标法).工作曲线如图 10-4所示.
目视比色法
用眼睛来观察和比较有色溶液颜色的深 浅以确定物质含量的方法为目视比色法. It(标)=It(试) εbc(标)= εbc(测) 由于εb(标)= εb(测): 则: c(标)= c(测) 误差:5%~20%
第二节、光吸收的基本定律
一、朗白—比尔定律
布格(Bouguer)和朗白(Lambert)先 后在1729年和1760年阐明了 物质对光的吸收 程 度 和 吸 收 层 厚 度 的 关 系 ; 1852 年 比 尔 ( Beer)又提出了物质对光的吸收程度和吸光 物质浓度之间也有类似的关系;二者归一为 光吸收基本定律——布格—朗白—比尔定律 ,简称朗白—比尔定律。
所以,k越大,S越小,即该方法的灵敏 度越高。对于比较灵敏的显色反应,S一般在 0.01~0.001g· -2之间。 cm 例10-1(略)
(三).标准曲线的绘制与应用
标准曲线即校准曲线,又称工作曲线.是以 吸光度A为纵轴,浓度C为横轴绘制的一条曲线:
首先在一定条件下配制一系列具有不 同浓度吸光物质的标准溶液,称为标准系列, 然后测得它们相应的吸光度值,作A~C曲线, 为工作曲线或标准曲线.在遵循朗白—比尔 定律的浓度范围内应为一条直线.同时可知 直线的斜率就等于kb,又因为b是定值,故可 以求出k值,这样求得的k值是通过测定多个 标准溶液而得到的平均值,所以更可靠.
第三章节
吸光光度法的仪器
一.分光光度计的基本部件
光电比色法是用光电比色计进行测量吸 光度的方法,分光光度法用的分光光度计的 基本部件: 一般由光源、单色器(分光系统)、吸 收池、检测系统和信号显示系统组成。
(1).光源
6~12V的低压钨丝灯做光源,复合波长约 在(360)400~2500nm之间,在UV区用氢 灯或氘灯做光源,波长在185~375之间。 配以稳压电源。 (2).单色器(分光系统) 滤色片(20~50nm);玻璃棱镜:360~ 3600nm;石英棱镜:200~4000nm;光栅;
2.非平行入射光引起的偏离(正偏离)
非平行光不能保证入射光垂直入射,将导致 光束平均光程b`大于吸收池厚度b,实际测得的 吸光度值将大于理论值.
3.介质不均匀引起的偏离
(二)化学因素
1.溶液浓度过高引起的偏离 2.化学反应引起的偏离 由于吸光物质的理解,缔合和新化合物生 成或互变异构等影响:A=kb[MR]=kb(1-) C,所以A与分析浓度不再成线性关系.
(一) 朗白—比尔定律的推导
朗白—比尔定律定律的数学表达式为:
I0 1 A lg lg KbC It T
I0 1 A lg lg kbC bC It T
式中A为吸光度;I0为入射光强度;It透 过光强度;T为透光度。
朗白—比尔定律的物理意义:
当一束平行的单色光垂直通过一均匀的 非散射的吸光物质时,其吸光度A与吸光物 质的浓度C及吸收层厚度b成正比。这就是吸 光光度法定量分析的理论依据。
吸光光度法主要有以下特点: (1) 灵敏度高。用于含量在1%—10-3%的微 量组分的测定,甚至可以低至10-4%—10-5 的 痕量组分的测定; (2) 仪器设备简单,操作简便、快速; (3) 准确度较高。一般吸光光度法的相对误 差为2%—5%,若使用精密仪器,误差可降至 1%—2%,完全能够满足微量组分的测定要求 ;
图10-2是KMnO4溶液吸收曲线,它选择性的 吸收了525nm附近的绿青色光,而对绿青色光 的互补色光400nm附近的紫色光几乎不吸收, 所以KMnO4溶液显紫红色,即KMnO4溶液的 λmax为525nm。吸收曲线的形状和的位臵取决 于物质的分析结构,不同的物质因其结构不同 而具有各自的特征的吸收曲线,据此可以进行 物质的定性分析;浓度不同,其吸收曲线的形 状和λmax的位臵不变,但A随浓度的增大而增 大。
对于某一物质,当其他条件不变时,k的大小 取决于入射光的波长,波长不同,k亦不同.在这 些不同的k之中, λmax下的kmax是一个重要的 特征参数,它反应了该吸光物质吸光能力可能达 到的最高度,所以k常用来衡量光度法灵敏度的 高低,kmax越大,灵敏度越高.一般认为kmax> 104 L·mol-1· -1 的方法是较灵敏的.通过增加 ㎝ 吸光分子的有效截面积和电子跃迁率,目前有极 少数显色反应的k值达到了106数量级.
2*.桑德尔灵敏度S
桑德尔(Sandell)灵敏度定义:当光度 仪器的检测极限为A=0.001时,单位截面积光 程内所能检出的吸光物质的最低质量,单位 为g· -2 。由于此时仪器的信号检测能力已 cm 经确定,则S仅与物质的吸光能力有关,即仅 与k有关:
A 0.001 bC; bC 0.001/
电磁波谱的波长范围很宽,其中较窄的 一段可见光谱在分析化学得到了最为广泛的 应用,其波长范围在400~750nm。当一束白 光通过棱镜后就色散成红、橙、黄、绿、青 、蓝、紫等颜色的光,它们具有不同的波长 范围,如图10-1所示。
反之这些不同颜色的光按照一定的强度比 例混合后便又形成为白光。进一步研究表明, 只需将两种适当颜色的光按一定强度比例混合 就可以形成白光,他们称为互补色光,图10-1 中处于直线关系的两种光即为互补色光。阳光、 白炽灯光等白光便是由一对对互补色光按一定 强度比例混合而成。
(4) 应用广泛。该法不仅可以测定绝大 多数无机离子,也能测定许多有机物; 不仅用于定量分析,也可以用于某些有 机化合物的定性分析,还可以用于某些 物理化学常数及络合物的组成的测定。
第一节物质对光的选择性吸收 一、光的基本性质
光是一种电磁波,具有波粒二象性:
E=hμ =hC/λ ;
P=h/λ ;
若k1=k2=k,则: A总 =㏒[(I01+I02)/(I01+I02)·10-k2bC] = kbC; 即A总与C仍然符合朗白—比尔定律。 此结果可能对应于两种不同的情况: 当△=︱2 - 1︱很小时,可以;k1≈k2 ;即入射光为近似的单色光,故A 总 与C仍然符 合朗白—比尔定律;
当△=︱2-1︱较大时,可以;k1≠k2 , 非单色光要引起偏离。
(二)吸收系数和桑德尔灵敏度 1吸收系数
朗白—比尔定律A=Kbc中的系数K因浓度c所 取的单位不同,有两种表示方式.
(1).吸收系数a:
当b为㎝,吸光物质c为g·-1时,K用a表示,单位 L 为L·g-1· -1 ,此时A=Kbc为: ㎝
A abC
(2)摩尔吸收系数k
当B为㎝,吸光物质c为mol·-1时,K用k L 表示,单位为L·mol-1
620~760 590~620 560~590 500~560 480~500 430~480 400~430
颜色
红色 橙色 黄色 绿色 青色 兰色 紫色
二.物质对光的选择性吸收
(一)物质对光产生选择性吸收的原因
主要与物质的分子内部具有一系列的不连 续的特征能级有关:
E=E电子+E振动+E转动; △E=E激发态-E基态=hv;
二.引起朗白—比尔定律的因素
根据朗白—比尔定律,当b值不变时,标 准曲线应当是一条通过原点的直线,即A与C 成线性的正比关系,符合比尔定律。但是在 实际中标准曲线会出现偏离的情况,有时向C 轴偏离(负偏离),有时向A轴偏离(正偏离 )。
(一)物理因素
1.非单色光引起的偏离 所谓的入射光为单色光实际是有一定 的波长宽度的一束平行光,假设入射光是由 1和2组成,其强度分别为I01和I02,摩尔吸 光系数为k1,k2,当通过的吸光物质的浓度为 C,液层厚度为b时,有:
第九章 吸光光度法简述
吸 光 光 度 法 ( Absorpion P hotometry )是基于物质对光的选择性吸收而建立起来的 分析方法。其中包括比色法、UV-VIS光度法和 IR(FIR)光谱法等,本章主要讨论可见(VIS )吸光光度法(又称分光光度法,简称光度法 ),其测定对象主要以金属离子为主。
式中:h为普朗克常量,其值为6.63×1034J· s。普朗克方程表示了波动性。显然,不 同波长的光具有不同的能量,波长越短,能量 越高,反之亦然。通常意义的单色光是指其波 长处于某一范围的光;而复合光则有不同单色 光组成,例如阳光和白炽灯泡发出的光均为复 合光。
光按照波长的长短顺序范围排列成谱就得到 电磁波谱或波谱,如表10-1所示: AMS常用的波长范围: UV 180~400nm VIS 400~760nm IR 760nm~300μm
A bC
两种吸收系数之间的关系为:
M
摩尔吸光系数的物理意义:当吸光物质的 浓度为1mol·-1时, B为1㎝时,吸光物质对某 L 波长光的吸光度.k值一般通过实验由k=A/ (bc)求得,为什么?测定的波长,温度和溶剂 等条件一定时,k的大小取决于物质的性质,不 同的物质具有不同的k值,它是在一定条件下, 某物质对某一波长光吸收能力大小的量度.
(二)物质的颜色与光吸收的关系
当物质(分子或离子)吸收了相当可见 能量的电磁波后,就会表现出被人眼所能观 察到的颜色。物质之所以具有不同的颜色, 这是它们对不同波长的可见光具有选择性吸 收的结果。物质呈现的颜色与它所吸收的颜 色(波长)有一定关系。
例如,当白光通过硫酸铜溶液时,铜离 子选择性的吸收了部分黄色光,使透过光 中兰色光不能完全互补,所以溶液显兰色。 关系如图10-1中所示。从下表也可以直观 看出: