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1、第4章儀器分析法△本章教學目的、要求1.掌握儀器分析的基本概念和原理；2.掌握儀器分析定性、定量的分析方法；3.熟悉儀器分析的實際應用；4.熟悉一般分析儀器的操作過程?！鞅菊轮攸c1.吸光光度法、原子吸收光譜法、電位分析法等儀器分析方法的原理；2.各種分析儀器的一般構造和基本分析程序；3.儀器分析定性、定量的分析方法；4.儀器分析的實際應用。△本章難點1.光度分析的朗伯-比爾定律；2.色譜分析的塔板理論；3.有機化合物電子躍遷的類型及特點?！鞅菊陆虒W目錄4.1吸光光度法4.2原子吸收光譜法4.3電位分析法4.4氣
2、相色譜法4.5其它儀器分析法簡介4.1吸光光度法定義：基于物質對光的選擇性吸收而建立的分析方法稱為吸光光度法，包括比色法，可見分光光度法及紫外分光光度法等。比色分析法：許多物質是有顏色的，例如高錳酸鉀在水溶液中呈深紫色，Cu2+在水溶液中呈藍色。這些有色溶液顏色的深淺與這些物質的濃度有關。溶液愈濃，顏色愈深。因此，可以用比較顏色的深淺來測定物質的濃度，這種測定方法就稱為比色分析法。目前已普遍地使用分光光度計進行比色分析。應用分光光度計的分析方法稱為分光光度法。這種方法具有靈敏、準確、快速及選擇性好等特點。吸光光
3、度法試液的濃度下限：10-5----10-6mol/L。吸光光度法測定的相對誤差：2%—5%，可以滿足微量組分測定對準確度的要求。4.1.1吸光光度法的基本原理4.1.1.1物質對光的選擇性吸收1)溶液對光的作用圖4-1溶液對光的作用2)物質的顏色物質呈現(xiàn)的顏色是物質對不同波長的光選擇性吸收的結果，溶液的顏色有透過光的顏色決定。表4-1物質的顏色與吸收光顏色的互補關系3)吸收的基本性質M+M*(基態(tài))(激發(fā)態(tài))4)物質吸收光的選擇性分子、原子或離子具有不連續(xù)的量子化能級，僅當照射光光子的能量(hv)與被照射物質
4、粒子的基態(tài)和激發(fā)態(tài)能量之差相當時才能發(fā)生吸收。不同的物質微粒由于結構不同而具有不同的量子化能級，其能量差也不相同。所以物質對光的吸收具有選擇性。5)吸收曲線和最大吸收波長圖4-2雙原子分子的能級圖4-3吸收波長曲線4.1.1.2光吸收的基本定律—朗伯-比爾定律1)示意圖圖4-4朗伯-比爾定律示意圖朗伯一比耳定律是由實驗觀察得到的。如上圖所示，當一束平行單色光通過液層厚度為b的有色溶液時，溶質吸收了光能，光的強度就要減弱。溶液的濃度愈大，通過的液層厚度愈大，人射光愈強，則光被吸收得愈多。2)朗伯-比爾定律表達式或
5、者，其中透光度(透射光強度I與入射光強度I0之比)4.1.1.3偏離朗伯—比爾定律的原因1)工作曲線：根據(jù)朗伯-比爾定律，當波長和強度一定的人射光通過光程長度固定的有色溶液時，吸光度與有色溶液濃度成正比。通常在比色分析及可見光分光光度分析中，需要繪制標準曲線(工作曲線)，即在固定液層厚度及人射光的波長和強度的情況下，測定一系列不同濃度標準溶液的吸光度，以吸光度為縱坐標，標準溶液濃度為橫坐標作圖。這時應得到一條通過原點的直線。該直線稱為標準曲線或工作曲線。在溶液濃度較高時，標準曲線不一定為直線。圖4-5分光光度工
6、作曲線2)非單色光引起的偏離。非單色光引起的偏離朗伯-比爾定律的基本假設條件是入射光為單色光。但目前儀器所提供的入射光實際上是由波長范圍較窄的光帶組成的復合光。由于物質對不同波長光的吸收程度不同，因而引起了對比耳定律的偏離。圖4-6復合光引起的偏離(譜帶a是合適的測量波長范圍)3)化學因素引起的偏離。朗伯-比耳定律的基本假設，除要求入射光是單色光外，還假設吸收粒子是獨立的，彼此之間無相互作用，因此稀溶液能很好地服從該定律。在高濃度時(通常>0.01mol/L)由于吸收組分粒子間的平均距離減小，以致每個粒子都可影
7、響其鄰近粒子的電荷分布，這種相互作用可使它們的吸光能力發(fā)生改變。一般認為比耳定律僅適用于稀溶液。另一方面，溶液中由吸光物質等構成的化學體系，常因條件的變化而形成新的化合物或改變吸光物質的濃度，如吸光組分的締合、離解，互變異構，絡合物的逐級形成，以及與溶劑的相互作用等，都將導致偏離比耳定律。4.1.2目視比色法和光度計的基本部件4.1.2.1目視比色法用眼睛比較溶液顏色的深淺以測定物質含量的方法，稱為目視比色法。目視比色法特點：1)目視比色法的主要缺點是準確度不高，如果待測液中存在第二種有色物質，甚至會無法進行測
8、定。2)由于許多有色溶液顏色不穩(wěn)定，標準系列不能久存，經常需在測定時配制，比較麻煩。3)但設備簡單，操作簡便，比色管內液層厚使觀察顏色的靈敏度較高，且不要求有色溶液嚴格服從比耳定律，因而它廣泛應用于準確度要求不高的常規(guī)分析中。4.1.2.2分光光度計及其基本部件將使用光電比色計測定溶液的吸光度以進行定量分析的方法稱為光電比色法。將使用分光光度計進行測定的方法稱為分光光度法。兩種方法的測
