分光光度法

分析化学方法：

• 化学分析 原理：物质的化学反应
• 仪器分析 原理：物质的物理性质

物质对光的选择性吸收

1. 吸收光谱：分子吸收光的能力后发生跃迁而产生的光谱
2. 紫外-可见吸收光谱的产生是由于分子的外层电子能级跃迁

光吸收定律

1. Lambert-Beer定律（定量分析的基石）

   1. 透光率$$T={I_t\over{I_0}}\times{100%}$$
   2. 吸光率$$A=lg{I_0\over{I_t}}$$
   3. 透光率T与吸光率A和浓度的关系$$A=lg{1\over T}$$
   4. 朗伯定律：当用适当波长的单色光照射一固定浓度的均匀溶液时，A与b成正比（即液面厚度A与吸光度b之间成正比）
   5. 比尔定律：当用适当波长的单色光照射一固定的液面厚度的均匀溶液时，A与c成正比（即吸光度A与溶液浓度c成正比） 故可得出以下结论： 一束平行的单色光，通过均匀的、非散射的稀溶液时，溶液的吸光度与溶液的浓度和液面厚度的乘积成正比$$A=lg(\frac{I_0}{I_t})=k\cdot b\cdot c$$
      • A：吸光度；描述溶液对光的吸收程度；
      • k：摩尔吸光系数，单位$L\cdot mo{l}^{-1}\cdot c{m}^{-1}$
      • b：液面厚度（光程长度），通常以$cm$为单位
      • c：溶液的摩尔浓度，单位$mol\cdot L^{-1}$

2. 吸光系数和摩尔吸光系数

   • 吸收系数
     • 溶液的浓度单位为$g\cdot L^{-1}$时的吸收系数，用$a$表示：$A=abc$，此时吸收系数在数值上等于溶液浓度为$1g\cdot L^{-1}$，b为$1cm$时的吸光度，单位为$L/(g\cdot cm)$
   • 摩尔吸收系数
     • 若溶液的浓度单位为$mol/L$时的吸收系数，用$ϵ$表示：$A=ϵbc$，此时吸收系数要用对于的摩尔来表示
   • 摩尔吸收系数从实验测定计算：$$\epsilon={A\over{bc}}$$

3. 桑德尔灵敏度

   • 公式：$$S={M\over{\epsilon}}(\mu g / {cm}^2)$$ 其中： M：吸光物质的摩尔质量 S越小，表示测量的灵敏度越高

4. 吸收曲线

   • 建立全波段曲线的原因：

     • 进行预实验，看看该物质在哪一个波段的吸收最强

   • 吸收波段的特点

     • 吸收光谱的性质时物质特有性质，与浓度无关（定性分析的基础）
     • 吸光度的强度与物质的浓度成正比（定量分析基础）
     • 最大吸光度所对于的波长为最大吸收波长，是与分子性质有关的重要参数，与浓度无关

分光光度计

1. 基本部件
   • 样品池（比色皿）
     • 材质：玻璃比色皿——可见光区 石英比色皿——可见、紫外光区
   2. 一般操作过程

分光光度法的应用

吸光光度分析包括定性分析和定量分析

• 定性分析：扫描吸收光谱，确定最大吸收波长
• 定量分析：根据朗伯比尔定律进行

主要步骤如下： 1. 选择显色反应 2. 选择显色剂 3. 优化显色反应条件 4. 选择检测波长 5. 选择合适的浓度 6. 选择参比溶液 7. 建立标准曲线

显色反应

将无色或浅色的分子（离子）经化学反应转变为深色物质的反应，称之为显色反应 无机显色剂：硫氰酸盐、钼酸铵、过氧化氢 有机显色剂：双硫腙

显色条件的选择

1. 选择合适的酸碱度，应当选择曲线中吸光度较大且恒定的平坦区对应的pH范围
2. 显色剂应适当过量，以使反应完全
3. 显色反应时间
4. 显色反应温度
5. 溶剂（一般采用水相测定）

共存离子消除的干扰

1. 加入掩蔽剂
2. 选择适当的显色反应条件
3. 选择适当的测量条件

选择检测波长

选择原则：“吸收最大，干扰最小”

选择合适的浓度

控制浓度，减少测量误差

选择参比溶液

仪器调零；消除吸收池壁和溶液对入射光的反射；扣除干扰

• 参比溶液的类型和选择：
  • 溶液参比
  • 试剂参比
  • 试液参比

建立标准曲线

配置一系列标准溶液，分别测量溶液的吸光度，以浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制的曲线称为标准曲线，为以通过原点的直线

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