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仪器分析(紫外分光光度仪).


A=abc
若b以 cm为单位,c以 mol· L-1为单位时,则将k 称为摩尔吸光系数,以符号ε表示,其单位为 L· mol-1cm-1。 ε的物理意义表达了当吸光物质的 浓度为1mol· L-1,液层厚度为1cm时溶液的吸光度。 在这种条件下上式可改写为:
A=ε bc
摩尔吸光系数是有色化合物的重要特 性。 ε 愈大,表示该物质对某波长的 光吸收能力愈强,因而光度测定的灵敏 度就越高。 ε的值,不能直接取1mol/L 这样高浓度的有色溶液来测量,而只能 通过计算求得。由于溶液中吸光物质的 浓度常因离解、聚合等因素而改变。因 此,计算ε 时,必须知道溶液中吸光物 质的真正浓度。但通常在实际工作中, 多以被测物质的总浓度计算,这样计算 出的ε 值称为表观摩尔吸光系数。文献 中所报道的ε 值就是表观摩尔吸光系数 值。
4.4 光度分析的方法和仪器
4.4.1 光度分析的方法 1.目视比色法 用眼睛观察、比较溶液颜色深度以确定物质含量 的方法称为目视比色法。将一系列不同量的标准溶 液依次加入各比色管中,再分别加入等量的显色剂 和其他试剂,并控制其他实验条件相同,最后稀释 至同样体积,配成一套颜色逐渐加深的标准色阶。 将一定量的被测溶液置于另一比色管中,在同样条 件下进行显色,并稀释至同样体积,从管口垂直向 下(有时由侧面)观察颜色。如果被测溶液与标准 系列中某溶液的颜色相同,则被测溶液的浓度就等 于该标准溶液的浓度。如果被测试液浓度介于相邻 两种标准溶液之间,则试液的浓度就介于这两个标 准溶液浓度之间。
2. 应用广泛
几乎所有的无机离子和许多有机化合 物可以用分光光度法进行测定。如土壤 中的氮、磷以及植物灰、动物体液中各 种微量元素的测定。
3. 操作简便、迅速、仪器设备不 太复杂
若采用灵敏度高、选择性好的有机 显色剂,并加入适当的掩蔽剂,一般 不经过分离即可直接进行分光光度法 测定、其方法的相对误差通常为5~10 %,其准确度虽不及重量分析法和容 量法,但对于微量组分的测定,结果 还是满意的。
T2= 32.7% , 即减弱67.3%
2.比耳定律
当一束单色光通过液层厚度一定的溶液时, 溶液的浓度愈大,光线强度减弱愈显著。若有色 溶液的浓度增加dc,入射光通过溶液后,强度的 减弱-dI与人射光强度I及dc成正比, 即 -dI=k3Idc,或 -dI/I=k3dc,积分,可得到:
I0 A lg k4c It
4.2.3 溶液颜色与光吸收的关系
光波是一种电磁波。电磁波包括无线电波、 微波、红外光、可见光、紫外光、x射线等。如果 按照其频率或波长的大小排列,可见光只是电磁 波中一个很小的波段。见表12-1
有色物质的不同颜色是由于吸收了不 同波长的光所致。溶液能选择性地吸收某 些波长的光,而让其他波长的光透过,这 时溶液呈现出透过光的颜色。透过光的颜 色是溶液吸收光的互补色。有色溶液对各 种波长的光的吸收情况,常用光吸收曲线 来描述。将不同波长的单色光依次通过一 定的有色溶液,分别测出对各种波长的光 的吸收程度(用字母A表示)。以波长为 横坐标,吸光程度为纵坐标作图,所得的 曲线称为吸收曲线或吸收光谱曲线。
4.2 吸光光度法的基本原理
4.2.1 颜色的产生
4.2.2 光的基本性质
光的波长λ(cm)、频率γ (Hz) ,它们与光速c的关 系是:
c
在真空介质中,光速为2.9979×1010cm/s。单个 光子的能量E与上述三要素的关系是:
E h h
c

E--光子的能量,J;h--普朗克常数(6.625×10-34J· s)
第四章 紫外-可见光分光光度法 4.1 概述 分光光度分析法是以物质对 光的选择性吸收为基础的分析方法。 根据物质所吸收光的波长范围不同, 分光光度分析法又有紫外、可见及红 外分光光度法。
4.1.1 方法的特点
1. 灵敏度高
通常,待测物质的含量1~10-5%时, 能够用分光光度法准确测定。所以它主 要用于测定微量组分。
I0 ln k1b It
将上式变成常用对数,得
I0 lg k2b It
上式称ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ朗伯定律。如用A=lg(I0/It)或lg(1/T),则
I0 1 A lg lg k2b It T
A称为吸光度。
例1. 有一单色光通过厚度为1cm的有色溶 液,其强度减弱20%。若通过5cm厚度的相同 溶液,其强度减弱百分之几? 解: lgT1 c1 ───── = ───, lgT2 5c1 lgT2 = 5lgT1= 5×lg0.80 = - 0.485
在吸光光度法中,由于采用同样质料的 比色皿进行测量,反射光的强度基本上相同, 其影响可以相互抵消,上式可简化为:
I0=Ia + It
透过光的强度It与入射光的强度Io之比称为透 光度或透光率,用T表示。 T= It/Io
1.朗伯定律
一束单色光通过溶液后,由于 溶液吸收了一部分光能,光的强 度就要减弱。若溶液的浓度不变, 液层越厚,透过光的强度越小, 光线减弱的程度越大。 如果将液层分成许多无限小的 相等的薄层,其厚度为db。则dI 应与db及I成正比,即-dI ∝ Idb, 从而,-dI/I=k1db,积分此式, 得:
I0 1 A lg lg kcb It T
即通常所称的朗伯一比耳定律。
4.吸光系数、摩尔吸光系数
在朗伯-比耳公式,k值决定于c,b所用的单位, 它与入射光的波长及溶液的性质有关。当浓度c以 g· L-1、液层厚度b以cm表示时,常数k是以a表示, 此时称为吸光系数,单位为L· g-1· cm-1。朗伯-比 耳公式可表示为:
通常称比耳定律。
例2. 一符合比尔定律的有色溶液,当浓度为c时,透 射比为T,若其它条件不变,浓度为c/3时,T为 _________,浓度为2c时,T为__________。 解: T1/3 T2 这说明浓度与透射比T 的是指数关系。
3.朗伯一比耳定律
如果溶液浓度和液层厚度都是可变的,就要 同时考虑溶液浓度c和液层厚度b对吸光度的影响。 为此,将朗伯和比耳公式和合并,得到
能复合成白光的两种颜色的光叫互
补色光。物质所显示的颜色是吸
收光的互补色。
4.3 光吸收基本定律
当一束平行的单色光照射均匀的有色溶液 时,光的一部分被吸收,一部分透过溶液, 一部分被比色皿的表面反射。如果入射光的 强度为I0,吸收光的强度为Ia,透过光的强度 为It,反射光的强度为Ir,则:
I0 = Ia + I t + Ir
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