1、主要内容主要内容 光谱分析法光谱分析法 1 分光光度计分光光度计 2 JJG 178-2007紫外、可见、近红外分光光度计3 目的要求 掌握：分光光度法原理；可见分光光度计；规程掌握：分光光度法原理；可见分光光度计；规程 具体参数的要求和数据的获取；具体参数的要求和数据的获取；一、概述一、概述v 利用利用各种物质所具有的发射、吸收或散射的特性各种物质所具有的发射、吸收或散射的特性以确定以确定物物质的结构和化学成分的分析方法质的结构和化学成分的分析方法称为称为光谱分析法光谱分析法。 v 英文为英文为spectral analysis或或spectrum analysis。各种结各种结构的物质都具
2、有自己的特征光谱构的物质都具有自己的特征光谱，光谱分析法就是利用特，光谱分析法就是利用特征光谱研究物质结构或测定化学成分的方法。征光谱研究物质结构或测定化学成分的方法。 v 分光光度法（分光光度法（Absorption Photometry）是一种）是一种基于物质对光的基于物质对光的选择性吸收选择性吸收而建立起来的一种分析方而建立起来的一种分析方法。包括可见吸光光度法、紫外法。包括可见吸光光度法、紫外-可见吸光光度法和可见吸光光度法和红外光谱法等。红外光谱法等。分光广度法的优点：分光广度法的优点：v灵敏度高灵敏度高v测定简便快速，仪器设备简单。测定简便快速，仪器设备简单。v不破坏样品不破坏样品
3、(1) 光的基本性质:电磁波的波粒二象性c真空中光速真空中光速 2.99792458108m/s3.0 108m/s波长，单位：波长，单位：m,cm,mm, m,nm, 1 m=10-6m, 1nm=10-9m, 1=10-10m频率，单位：赫芝（周）频率，单位：赫芝（周）Hz 次次/秒秒V= c / 光的传播速度光的传播速度: c = X 波动性波动性h h普朗克普朗克(Planck)(Planck)常数常数 6.6266.6261010-34-34JsJs 频率频率E E光量子具有的能量光量子具有的能量 单位：单位：J(J(焦耳焦耳) )，eV(eV(电子伏特电子伏特) ) V = E /
4、 h光量子，具有能量光量子，具有能量。 E=hvE=hv光的光的微粒性波粒二象性波粒二象性V=c / v = E / hc / = E / hE=hc/ 结论结论: :一定波长的光具有一定的能量，波长越一定波长的光具有一定的能量，波长越 长长( (频率越低频率越低) )，光量子的能量越低。，光量子的能量越低。单色光单色光：具有相同能量：具有相同能量( (相同波长相同波长) )的光。的光。混合光混合光：具有不同能量：具有不同能量( (不同波长不同波长) )的光复合在的光复合在 一起。一起。v 将光（电磁波）按波长（或频率）顺序排列，即得电磁波将光（电磁波）按波长（或频率）顺序排列，即得电磁波谱。
5、谱。 200 200nm 400nm 760nm 1mmnm 400nm 760nm 1mm 紫外线紫外线 可见光可见光 红外线红外线 不同波长的光具有不同能量，不同波长的光具有不同能量，波长越长波长越长（频率越低频率越低），），能量越小能量越小。可可 见见 光光完全吸收完全吸收 完全透过完全透过吸收黄色光吸收黄色光物质的颜色与光的关系物质的颜色与光的关系 对溶液来说，溶液呈现不同的颜色，是由于对溶液来说，溶液呈现不同的颜色，是由于溶液中的质点溶液中的质点(分子或离子分子或离子)选择性的吸收某种颜选择性的吸收某种颜色的光色的光所引起的。如果各种颜色的光透过程度所引起的。如果各种颜色的光透过程度
6、相同，这种物质就是无色透明的。如果只让一相同，这种物质就是无色透明的。如果只让一部分波长的光透过，其他波长的光被吸收，则部分波长的光透过，其他波长的光被吸收，则溶液就呈现出透过光的颜色，也就是溶液呈现溶液就呈现出透过光的颜色，也就是溶液呈现的是与它吸收的光成互补色的颜色。例如的是与它吸收的光成互补色的颜色。例如硫酸硫酸铜溶液因吸收了白光中的黄色光而呈蓝色；铜溶液因吸收了白光中的黄色光而呈蓝色；2 2、光吸收的基本定律（、光吸收的基本定律（Lamber-BeerLamber-Beer定律）定律） 单色光通过吸光溶液后，吸光度与溶液单色光通过吸光溶液后，吸光度与溶液的浓度和厚度之间呈正比关系。的浓
7、度和厚度之间呈正比关系。入射光透射光bI0I1C CI a 被物质吸收的光t （1 1）LambertLambert定律：定律： 说明吸收与溶液液层厚度间的关系说明吸收与溶液液层厚度间的关系L2入射光透射光L L2 2 L L1 1 ，I I1 1 I I2 2I0I2入射光透射光L1I0I1vLambertLambert定律：定律：当一适当波长的单色光通过一固当一适当波长的单色光通过一固定浓度的溶液时，其透射光强度随液层厚度的增定浓度的溶液时，其透射光强度随液层厚度的增加而成指数函数减少，即加而成指数函数减少，即I It t=I=Io o* *1010-k-k1 1b bv其吸光度与光通过的
8、液层厚度成正比。其吸光度与光通过的液层厚度成正比。v式中式中b b为液层厚度，为液层厚度，k k1 1为比例系数，它与被测物为比例系数，它与被测物质性质、入射光波长、溶剂、溶液浓度及温度有质性质、入射光波长、溶剂、溶液浓度及温度有关，关，LambertLambert定律对所有的定律对所有的均匀介质均匀介质都是适用的。都是适用的。 （2 2）BeerBeer定律：定律： 说明吸收与溶液浓度间的关系说明吸收与溶液浓度间的关系c c1 1C2入射光透射光入射光透射光透射光C C1 1 C C2 2， I I2 2 I I1 1 I0I1I0I2v BeerBeer定律：定律：当一适当波长的单色光通过
9、溶液时，若液层厚当一适当波长的单色光通过溶液时，若液层厚度一定，透射光的强度随着溶液浓度的增加而成指数函数度一定，透射光的强度随着溶液浓度的增加而成指数函数减少，即减少，即 I It t=I=Io o* *1010-k-k2 2c cv 其吸光度与溶液浓度成正比。其吸光度与溶液浓度成正比。 v 式中式中c c为物质的量浓度为物质的量浓度( (或质量浓度或质量浓度) )，k k2 2为与吸光物质种为与吸光物质种类、溶剂、入射光波长、液层厚度和溶液温度有关的常数。类、溶剂、入射光波长、液层厚度和溶液温度有关的常数。BeerBeer定律仅适用于定律仅适用于单色光。单色光。 如果同时考虑溶液浓度如果同
10、时考虑溶液浓度C C 和液层厚度和液层厚度b b对光吸收的影响，将对光吸收的影响，将LambertLambert和和BeerBeer定律合并，用定律合并，用a a取代取代k1k1和和k2 k2 两个常数则可以推两个常数则可以推出出 I It t=I=Io o* *1010-k-k1 1b b I It t=I=Io o* *1010-k-k2 2c c I It t=I=Io o.10.10-abc-abc a a为吸光系数，与入射光的波长和溶液的性质有关，为常数；为吸光系数，与入射光的波长和溶液的性质有关，为常数； b b为液层厚度；为液层厚度； c c为溶液浓度。为溶液浓度。 透射光强度透
11、射光强度I It t 与入射光强度与入射光强度I Io o之比称为之比称为 吸光度用吸光度用T T表示表示则则 T= I T= It t / I / Io o =10 =10-abc-abc T T的负对数值定义为的负对数值定义为吸光度用吸光度用A A表示表示则则 A =-lgT =lg I A =-lgT =lg Io o/I/It t=abc=abc A A（absorbanceabsorbance） 表示吸光率（或吸光度）表示吸光率（或吸光度） T T（transmittancetransmittance）表示透光率（或透光度）表示透光率（或透光度）分光光度法利用物质的吸收光谱进行分析分
12、光光度法利用物质的吸收光谱进行分析吸收光谱（吸收光谱（absorption spectrumabsorption spectrum）所谓所谓吸收光谱吸收光谱就是用各种不同波长光线测定物质溶液的吸光就是用各种不同波长光线测定物质溶液的吸光度，然后按其结果描出度，然后按其结果描出吸光度与波长关系的曲线吸光度与波长关系的曲线。吸收光谱是吸收光谱是物质的特征性曲线物质的特征性曲线，一种物质，一种物质在一定的在一定的PHPH、温度、温度、浓度等条件下，具有的一定形状浓度等条件下，具有的一定形状的吸收光谱曲线的吸收光谱曲线 吸收光谱吸收光谱v 吸收光谱曲线，吸收光谱曲线，v 在浓度一定的条件下，以波长在浓
13、度一定的条件下，以波长为横坐标，以吸光度为纵坐标，为横坐标，以吸光度为纵坐标，所绘制的曲线。所绘制的曲线。v 曲线上吸光度最大的地方称为曲线上吸光度最大的地方称为最大吸收峰，它所对应的波长最大吸收峰，它所对应的波长称为最大吸收波长，用称为最大吸收波长，用1max表示。表示。最大吸收波长处测定吸最大吸收波长处测定吸光度，则灵敏度最高光度，则灵敏度最高v 溶液浓度愈大，吸收光谱的峰溶液浓度愈大，吸收光谱的峰值愈高，两者成正比关系。值愈高，两者成正比关系。 KMnO4吸收光谱曲线v吸收光谱体现了吸收光谱体现了物质的特性物质的特性，是进行，是进行定性、定定性、定量分析的基础量分析的基础。l lmaxm
14、ax是是定性分析定性分析的依据，而溶的依据，而溶液的浓度愈大，则吸光度液的浓度愈大，则吸光度A A愈大，是进行愈大，是进行定量分定量分析析的依据。的依据。 0.200.208 8分光光度计分光光度计紫外紫外- -可见分光光度计的基本结构示意图可见分光光度计的基本结构示意图 v 光源光源： 可见和紫外分光光度计装有两种光源灯泡：可见和紫外分光光度计装有两种光源灯泡： 钨丝灯，产生可见光；钨丝灯，产生可见光； 氢弧（氘）灯，产生紫外线。氢弧（氘）灯，产生紫外线。 由于玻璃吸收紫外线，所以氢弧灯的灯管多用石英制成，由于玻璃吸收紫外线，所以氢弧灯的灯管多用石英制成，或在灯管上设有石英窗。或在灯管上设有
15、石英窗。 色散元件（棱镜或光栅）色散元件（棱镜或光栅）v单色器单色器： 光狭缝光狭缝单色器的作用是将混合光分解（色散），并单色器的作用是将混合光分解（色散），并可根据需要使一定波长的单色光投射至比色可根据需要使一定波长的单色光投射至比色槽。槽。v光电元件：光电管或光电倍增管光电元件：光电管或光电倍增管 作用：将光能转变成电能。作用：将光能转变成电能。 光电管产生光电流的大小，与光强度和波长有关。光电管产生光电流的大小，与光强度和波长有关。 光电管对弱光的灵敏度大，光照过强或长时间曝光灵敏光电管对弱光的灵敏度大，光照过强或长时间曝光灵敏 度显著下降，即度显著下降，即“疲劳疲劳” 现象。现象。 温
16、度对光电管的灵敏度有影响。温度对光电管的灵敏度有影响。 电子放大器电子放大器v读数单元读数单元 读数元件读数元件注意事项注意事项v 1 1、比色杯应相匹配性（对光的吸收和反射应一致），不得随意挪用。、比色杯应相匹配性（对光的吸收和反射应一致），不得随意挪用。v 2 2、比色杯应持其侧壁的毛玻璃面。、比色杯应持其侧壁的毛玻璃面。v 3 3、盛液时达到比色杯的、盛液时达到比色杯的3/43/4即可，不能太满，外壁如有液体，即可，不能太满，外壁如有液体， 只能用滤纸沾去水份，再用擦镜纸擦干净。只能用滤纸沾去水份，再用擦镜纸擦干净。v 4 4、测毕，比色液一般应倒回原试管中，直至计算无误后方可倒掉。、测
17、毕，比色液一般应倒回原试管中，直至计算无误后方可倒掉。 5 5、测量完毕，比色皿用蒸馏水洗干净。、测量完毕，比色皿用蒸馏水洗干净。JJG178-2007紫外、可见、近红外分光光度紫外、可见、近红外分光光度计检定规程计检定规程v 本报规程适用于波长范围190nm-2600nm，波长连续可调的可见、紫外-可见、紫外-可见-近红外分光光度计的首次鉴定、后续检定和使用中检验。v 便于性能要求，工作波长分为三段A段（190nm-340nm)、B段（340nm-900nm）、C段（900nm-2600nm）。按照计量性能的高低将仪器划分为、共4个等级。1、波长允许误差（、波长允许误差（nm）波长示值误差波
18、长示值误差=测量平均值测量平均值-波长标准值波长标准值级别A段B段C段0.30.51.00.51.02.01.04.04.02.06.06.02、波长重复性（、波长重复性（nm）波长重复性波长重复性=最大值最大值-最小值最小值级别A段B段C段0.10.20.50.20.51.00.52.02.01.03.03.03、透射比示值误差（、透射比示值误差（%）透射比示值误差透射比示值误差=平均值平均值-标准值标准值级别A段B段0.30.30.50.51.01.02.02.04、透射比重复性（、透射比重复性（%）透射比重复性透射比重复性=最大值最大值-最小值最小值级别A段B段0.10.10.20.20.50.51.01.0标准物质的选择标准物质的选择v 1、氧化钬滤光片v 2、介质膜干涉滤光片v 3、紫外可见光区透射比滤光片v 4、杂散光滤光片注意事项注意事项v A段、B段每间隔100nm至少选择一个波长检定点；v 为使测量数据更为准确自动扫描仪器选择较慢的扫描速度，数据采集过程中仪器参数不得更改，否则需重新开始采集，例如扫描速度、光谱带宽、波长范围等；v 如发现仪器设备校准数据出现超差现象，第一时间告知企业人员；v 因标准器体积较小种类繁多，每次使用前后必须仔细核查。http:/
