1、蔡青云Phone:13873161534E-mail:2011-3Analytical Chemistry-Instrumental AnalysisIntroduction 分析化学分析化学是人们用来认识、解剖自然的重要手段之一，是研究获取物质的组成、形态、结构等信息及其相关理论的科学:20世纪40年代前：分析化学=化学分析；20世纪40年代后：分析化学=化学分析+仪器分析 仪器分析仪器分析：通过物理方法获取化学、物理信息 21 世纪:分析化学 分析科学分析科学 仪器分析的特点 灵敏度高，样品用量少：灵敏度高，样品用量少：g级，适合于微量和痕量级，适合于微量和痕量分析，而分析，而化学分析的样
2、品用量为化学分析的样品用量为mg级级。选择性好：可以通过选择测定条件，或仪器组合进选择性好：可以通过选择测定条件，或仪器组合进行复杂成分分析。行复杂成分分析。信息量大。信息量大。操作简便，分析速度快，容易实现自动化。操作简便，分析速度快，容易实现自动化。相对误差较大：相对误差较大：510%，不适用于常量和高含量分，不适用于常量和高含量分析；化学分析误差小于千分之几，适用于常量和高析；化学分析误差小于千分之几，适用于常量和高含量分析。含量分析。仪器价格比较昂贵。仪器价格比较昂贵。仪器分析方法的分类仪器分析仪器分析电化学分析法电化学分析法光分析法光分析法色谱分析法色谱分析法热分析法热分析法仪器联用
3、技术仪器联用技术质谱分析法质谱分析法电子电子/光谱分析法光谱分析法本课程的要求通过本课程的学习通过本课程的学习1.要求掌握常用要求掌握常用仪器分析方法的原理和仪仪器分析方法的原理和仪器的简单结构器的简单结构；2.要求具有根据分析的目的，结合学到的要求具有根据分析的目的，结合学到的各种仪器分析方法的特点、应用范围，各种仪器分析方法的特点、应用范围，选择选择适宜的分析方法的能力适宜的分析方法的能力。第一章第一章 光分析法基础光分析法基础2 学时第二章第二章 分子分子光谱分析法光谱分析法-UV-Vis2 学时第三章第三章 分子发光分子发光荧光和化学发光法荧光和化学发光法2 学时第四章第四章 原子原子
4、光谱分析法光谱分析法4 学时第五章第五章电分析法基础电分析法基础2 学时第六章第六章 电位分析法电位分析法3 学时第七章第七章伏安法和极谱法伏安法和极谱法3 学时第八章第八章 色谱法原理色谱法原理3 学时第九章第九章 气相色谱法气相色谱法3 学时第十章第十章 高效液相色谱法高效液相色谱法4 学时本课程的主要内容主要参考文献 汪尔康 主编，21世纪的分析化学，科学出版社，北京，1999 赵藻藩 等编，仪器分析，高等教育出版社，北京，1990 武汉大学化学系 编，仪器分析，高等教育出版社，北京，2001 J.D.Ingle，S.R.Crouch 著，张寒琦，王芬蒂，施文 译，金钦汉，刘明钟 审校，
5、光谱化学分析，吉林大学出版社，长春，1996 张正奇 主编，分析化学，科学出版社，北京，2001 第一章 光分析基础光分析：光分析：以光作为手段，通过光与被测对象相互作用后性质的改变进行定性或定量的分析方法1-1 光的基本性质 波粒二象性 hchphchE ,Plancks Constant：h=6.62610-34 JsWave propertiesPeriod T(s):time for 1 to pass fixed pointFrequency (Hz):number of passing per s (=1/T)Wavenumber(cm-1):number of per cm(=1
6、/)Velocity v:Distance traveled per sIn a vacuum:v=c=2.99782 108 m/sRefractive index:n=c/v 1.00电磁波谱电磁波谱电磁电磁波波波长范围波数/cm-1 频率 MHz能级 射线射线5-140 pm21010-710761014-21012核能级X射线射线10-3-10 nm1010-10631014-31010内层电子能级远紫外光远紫外光10-200 nm106-510431010-1.5109近紫外光近紫外光200-400 nm5104-2.51041.5109-7.5108原子及分子的价电子或成键电子能级
7、可见光可见光400-750nm2.5104-1.31047.5108-4.0108近红外光近红外光0.75-2.5m1.3104-41034.0108-1.2108分子振动中红外光中红外光2.5-50m4000-2001.2108-6.0106远红外光远红外光50-1000m200-106.0106-105分子转动微波微波0.1-100cm10-0.01105-102射频射频1-1000m10-2-10-5102-0.1 电子、核自旋Reflection and refraction Radiation passes from one medium to another with differ
8、ent refraction index(n),direction changes:Reflection and refraction:sin1/sin2=n2/n1=v1/v2 On the interface,reflection occurs:Ir/I0=(n2-n1)2/(n2+n1)2 1-2 光与介质的作用n212n1I0Ir1Incident Beam,P0Emergent Beam,PReflection lossesSolution Scattering lossesThe emerging beam has less power than the incident beam
9、.Absorption of radiation Absorption:certain frequencies(energy match)is selectively removed,the energy of radiation is transferred to particles(atoms,ions or molecules).As a result,the particles are promoted from a lower energy state to higher energy state(excited state)Ground(e.g.3s)Electron stateE
10、xcited state 1(e.g.3p)Excited state 2Vibrational energy leverRotational energy leverD DE=En-E0=h =hc/光的吸收定律：朗伯光的吸收定律：朗伯比耳定律比耳定律 布格布格(Bouguer)和朗伯和朗伯(Lambert)先后于先后于1729年和年和1760年阐年阐明了光的吸收程度和吸收层厚度成正比：明了光的吸收程度和吸收层厚度成正比：Ab 1852年比耳年比耳(Beer)提出了光的吸收程度和吸收物浓度提出了光的吸收程度和吸收物浓度成正成正比：比：A c A=lg(I0/I)=bc=abc A：吸光度；溶
11、液对光的吸收程度；：吸光度；溶液对光的吸收程度；b：液层厚度：液层厚度(光程长度光程长度)，cm；c：溶液的摩尔浓度，：溶液的摩尔浓度，molL-；：摩尔吸光系数摩尔吸光系数，Lmol-cm-；pathlengthbcI0I1-3 吸收光谱和发射光谱 吸收光谱吸收光谱:吸光度(A)或透光率(T%)对波长或波数作图受激粒子（分子、原子或离子）回到低能级或基态时，可以受激粒子（分子、原子或离子）回到低能级或基态时，可以以光子形式释放能量，产生电磁辐射。以光子形式释放能量，产生电磁辐射。激发的方法：激发的方法：电子等基本粒子轰击电子等基本粒子轰击X射线射线 电火花、电弧、火焰、热炉电火花、电弧、火焰
12、、热炉紫外、可见、红外紫外、可见、红外 电磁辐射电磁辐射荧光荧光 化学反应化学反应化学发光化学发光发射光谱发射光谱：发射辐射的相对强度对波长或频率作图发射辐射的相对强度对波长或频率作图1-4 原子光谱与分子光谱原子光谱Atom spectra:line emission spectraInner shell(core)electrons(1s2p)-x-rays photonsOuter shell(valence)electrons(3d 4p)-UV/vis photonsNa3s3p4pAtom emission spectraband spectra-vibrational and r
13、otational transitionsMolecule spectra 分子光谱复杂，电子跃迁时带有振动和转动能级跃迁；分子光谱复杂，电子跃迁时带有振动和转动能级跃迁；分子的紫外分子的紫外(inner excitations)-可见可见(valence excitations)吸收光谱是由吸收光谱是由纯电子跃迁纯电子跃迁引起的，故又称引起的，故又称电子电子光谱光谱，谱带比较宽；，谱带比较宽；分子的红外吸收光谱是由于分子中基团的分子的红外吸收光谱是由于分子中基团的振动和转动能级振动和转动能级跃跃迁引起的，故也称迁引起的，故也称振转光谱振转光谱；分子的荧光光谱是在紫外或可见光照射下，分子的荧光
14、光谱是在紫外或可见光照射下，电子跃迁至单电子跃迁至单重激发态重激发态，并以，并以无辐射弛豫无辐射弛豫方式回到方式回到第一单重激发态第一单重激发态的最的最低振动能级，再跃回基态或基态中的其他振动能级所发出低振动能级，再跃回基态或基态中的其他振动能级所发出的光；的光；分子光谱特点分子光谱特点 Very broad band spectra in emission from solids Produced by blackbody radiation-thermal excitation and relaxation of many vibrations and rotations of atoms
15、 or moleculesContinuum Spectra(氙弧）Continuum spectra-Blackbody spectrumEffect of Chemical StateNamef/HzType spectroscopyInteractionX-ray0.1100A10201016X-Ray absorption/emissioninner electronsUV10400nm10167.51014UV/Vis absorption/emission,fluorescenceInner/Valence electronsVisible 400750nm 7.510144101
16、42500013000IR0.7550m410146101213000200IR absoption,RamanMolecule vibrationMicro wave50m 1m610121082000.01Microwave absorptionMolecule rotationRadio wave1 100 m108105NMRSpectroscope1-4 光分析法的概念及其分类 光分析法：检测能量作用于待测物质后产生的辐射讯号光分析法：检测能量作用于待测物质后产生的辐射讯号或引起的变化的分析方法。光分析法可分为非光谱法与光或引起的变化的分析方法。光分析法可分为非光谱法与光谱法两类，广
17、义上，包括电子能谱法。谱法两类，广义上，包括电子能谱法。非光谱法：不以光的波长为特征讯号，而是测量电磁辐非光谱法：不以光的波长为特征讯号，而是测量电磁辐射的一些基本性质的变化，如反射、折射、干涉、衍射和射的一些基本性质的变化，如反射、折射、干涉、衍射和偏振等。折射法、干涉法、散射浊度、旋光法、偏振等。折射法、干涉法、散射浊度、旋光法、X射线衍射射线衍射法、电子衍射法等。法、电子衍射法等。光谱法：基于光的吸收、发射、拉曼散射，检测光的波光谱法：基于光的吸收、发射、拉曼散射，检测光的波长和强度长和强度1光谱法三种基本类型：三种基本类型：吸收光谱吸收光谱 发射光谱发射光谱 散射光谱：拉曼散射光谱：拉
18、曼2非光谱法折射、旋光、圆二色性、比浊、衍射折射、旋光、圆二色性、比浊、衍射3电子能谱法紫外光电子能谱紫外光电子能谱X射线光电子能谱射线光电子能谱俄歇电子能谱俄歇电子能谱 熟练掌握紫外可见吸收光谱与分子结构的关系 了解生色团、助色团、共轭效应、取代基效应及其相互关系 熟练掌握朗伯-比尔定律及其成立条件 了解紫外-可见光谱仪器的基本构成、主要部件的构成材料及其作用 了解差示分光光度法、导数分光光度法、双波长分光光度法等的测定对象及其原理 Chapter 2 UV-Vis spectrophotometry2-1 基本原理波长范围：波长范围：100-800 nm.(1)远紫外光区远紫外光区:100
19、-200nm (2)近紫外光区近紫外光区:200-400nm(3)可见光区可见光区:400-800nm 250 300 350 400nm1234 可用于结构鉴定和定量分析。可用于结构鉴定和定量分析。电子跃迁的同时，伴随着振动转动能级的跃迁电子跃迁的同时，伴随着振动转动能级的跃迁;带状光谱带状光谱。能级跃迁 紫外紫外-可见光谱属于电子可见光谱属于电子跃迁光谱。跃迁光谱。电子能级间跃迁的同时电子能级间跃迁的同时总伴随有振动和转动能级间总伴随有振动和转动能级间的跃迁。即电子光谱中总包的跃迁。即电子光谱中总包含有振动能级和转动能级间含有振动能级和转动能级间跃迁产生的若干谱线而呈现跃迁产生的若干谱线而
20、呈现宽谱带宽谱带。紫外紫外-可见吸收光谱与电子跃迁可见吸收光谱与电子跃迁 有机化合物的紫外有机化合物的紫外可见吸收光谱是三种电子跃迁的结果可见吸收光谱是三种电子跃迁的结果：电子、电子、电子、电子、n n电子电子。分子轨道理论分子轨道理论：成键轨道成键轨道反键轨道反键轨道。当外层电子吸收紫外或可见辐射后，就从基态向激发态当外层电子吸收紫外或可见辐射后，就从基态向激发态(反反键轨道键轨道)跃迁。主要有四种跃迁所需能量跃迁。主要有四种跃迁所需能量大小顺序为：大小顺序为：n n n n p p *RKE,Bnp pD DECOHnp p H跃迁 所需能量最大；所需能量最大；电子只有吸收远紫外光的能量才
21、能发生电子只有吸收远紫外光的能量才能发生跃迁；跃迁；吸收波长吸收波长200 nm200nm的光)，与生色团相连时，发生n-共轭作用，增强生色团的生色能力(max向长波方向移动，吸收强度增加)。ccHHHH取代基-SR-NR2-OR-Cl CH3 红移距离 45(nm)40(nm)30(nm)5(nm)5(nm)max=162 nm,助色基团取代,*发生红移。p p*Rnp pD DE165nm 217nm p p p p p p p 共轭烯烃共轭烯烃(不多于四个双键)的共轭作用使得电子活动空间增大，易于发生pp*跃迁，吸收红移，吸收强度增加。共轭烯烃中的共轭烯烃中的 p p p p*跃迁跃迁C
22、H2=CH-CH=CH2 21721000CH2=CH-CH=CH-CH=CH2 268 43000CH2=CH-CH=CH-CH=CH-CH=CH2 304 CH2=CH-CH=CH-CH=CH-CH=CH-CH-CH2 334 121000max max羰基化合物共轭烯烃中的羰基化合物共轭烯烃中的 p p p p*跃迁跃迁OCRY Y=H,R n *180-190nm p p*150-160nm n p*275-295nm Y=-NH2,-OH,-OR 等助色基团K 带(共轭烯烃中的pp*跃迁)红移，R 带兰移；R带 max=205nm；10-100K K R R ppp n p p n
23、165nm p Ocp p ppppn cOcc 不饱和醛酮K带红移：165250nmR 带兰移：290310nm 芳香烃及其杂环化合物苯：苯：苯环上三个共扼双键的苯环上三个共扼双键的p p p p*跃迁特征吸收带跃迁特征吸收带:E1带带:185nm,=47000E2带带:204 nm,=7000 p p p p*与与苯环振动引起苯环振动引起：B带带:230-254 nm,弱弱,=200含取代基时含取代基时,B带简化，红移带简化，红移。max（nm）max苯苯254200甲苯甲苯261300间二甲苯间二甲苯2633001，3，5-三甲苯三甲苯266305六甲苯六甲苯272300苯环上助色基团对
24、吸收带的影响苯环上助色基团对吸收带的影响苯环上发色基团对吸收带的影响苯环上发色基团对吸收带的影响立体结构和互变结构的影响CCHHCCHH顺反异构顺反异构：顺式：顺式：max=280nm；max=10500反式：反式：max=295.5 nm；max=29000互变异构互变异构：酮式：酮式：max=204 nm 烯醇式：烯醇式：max=243 nm H3CCH2CCOEtOOH3CCHCCOEtOHO溶剂的影响COCO非极性 极性 n p p p p D D n n D D p D D n D D pn p*跃迁跃迁：兰移；兰移；p p*跃迁跃迁：红移红移；max(正己烷)max(氯仿)max(
25、甲醇)max(水)pp230238237243np3293153093051：乙醚2：水12250300苯酰丙酮 非极性非极性 极性极性n p p*跃迁：跃迁：兰移；兰移；p p p p*跃迁：红移；跃迁：红移；极性溶剂使精细结构极性溶剂使精细结构消失；消失；金属配合物的紫外可见吸收光谱 金属离子与配位体反应生成配合物的颜色一般不同于游金属离子与配位体反应生成配合物的颜色一般不同于游离金属离子离金属离子(水合离子水合离子)和配位体本身的颜色。金属配合物的和配位体本身的颜色。金属配合物的生色机理主要有三种类型：生色机理主要有三种类型：配位体微扰的金属离子配位体微扰的金属离子d d一一d d电子跃
26、迁和电子跃迁和一一电子跃迁电子跃迁 摩尔吸收系数摩尔吸收系数很小，对定量分析意义不大。很小，对定量分析意义不大。金属离子微扰的配位体内电子跃迁金属离子微扰的配位体内电子跃迁 金属离子的微扰，将引起配位体吸收波长和强度的变化。金属离子的微扰，将引起配位体吸收波长和强度的变化。变化与成键性质有关，若静电引力结合，变化一般很小。若变化与成键性质有关，若静电引力结合，变化一般很小。若共价键和配位键结合，则变化非常明显。共价键和配位键结合，则变化非常明显。电荷转移吸收光谱电荷转移吸收光谱 在分光光度法中具有重要意义在分光光度法中具有重要意义。电荷转移吸收光谱1 当吸收紫外可见辐射后，分子中原定域在金属当
27、吸收紫外可见辐射后，分子中原定域在金属M轨道上的电荷转轨道上的电荷转移到配位体移到配位体L的轨道，或按相反方向转移，这种跃迁称为电荷转移跃迁，的轨道，或按相反方向转移，这种跃迁称为电荷转移跃迁，所产生的吸收光谱称为荷移光谱。所产生的吸收光谱称为荷移光谱。1 电荷转移跃迁本质上属于分子内氧化还原反应，因此呈现荷移光电荷转移跃迁本质上属于分子内氧化还原反应，因此呈现荷移光谱的必要条件是构成分子的二组分，一个为电子给予体，另一个应为电谱的必要条件是构成分子的二组分，一个为电子给予体，另一个应为电子接受体。子接受体。1 电荷转移跃迁在跃迁选律上属于电荷转移跃迁在跃迁选律上属于允许跃迁允许跃迁，其摩尔吸
28、光系数一般，其摩尔吸光系数一般都较大都较大(10 4左右左右)，适宜于微量金属的检出和测定。，适宜于微量金属的检出和测定。1 电荷转移跃迁在紫外区或可见光呈现荷移光谱，荷移光谱的最大电荷转移跃迁在紫外区或可见光呈现荷移光谱，荷移光谱的最大吸收波长及吸收强度与电荷转移的难易程度有关。吸收波长及吸收强度与电荷转移的难易程度有关。例：例：Fe3与与SCN形成血红色配合物，在形成血红色配合物，在490nm处有强吸收峰。其处有强吸收峰。其实质是发生了如下反应：实质是发生了如下反应：Fe3 SCN hv=Fe SCN 2 2-2 光的吸收定律 1.朗伯比耳定律 布格布格(Bouguer)和朗伯和朗伯(La
29、mbert)先后于先后于1729年和年和1760年阐明年阐明了光的吸收程度和吸收层厚度的关系。了光的吸收程度和吸收层厚度的关系。Ab 1852年比耳年比耳(Beer)又提出了光的吸收程度和吸收物浓度之间又提出了光的吸收程度和吸收物浓度之间也具有类似的关系。也具有类似的关系。A c 二者的结合称为朗伯二者的结合称为朗伯比耳定律，其数学表达式为：比耳定律，其数学表达式为：A=lg(I0/I)=bc=abc A：吸光度；溶液对光的吸收程度；：吸光度；溶液对光的吸收程度；b：液层厚度：液层厚度(光程长度光程长度)，cm；c：溶液的摩尔浓度，：溶液的摩尔浓度，molL-；：摩尔吸光系数，：摩尔吸光系数，
30、Lmol-cm-；pathlengthbcI0I透光率 T透过率透过率T:描述入射光透过溶液的程度描述入射光透过溶液的程度:T=I /I0吸光度吸光度A与透光度与透光度T的关系的关系:A lg T 朗伯比耳定律是吸光光度法的理论基础和定量测定的依据。应用于各种光度法的吸收测量；摩尔吸光系数在数值上等于浓度为1 mol/L、液层厚度为1cm时该溶液在某一波长下的吸光度；摩尔吸光系数的讨论 吸收物质在一定波长和溶剂条件下的特征常数；在温度和波长等条件一定时,仅与吸收物质本身的性质有关，与待测物浓度无关；同一物质在不同波长下的值是不同的。在最大吸收波长max处的摩尔吸光系数，常以max表示。max越
31、大表明该物质的吸光能力越强。105：超高灵敏；=(610)104:高灵敏;0.01M),the distance between particles is diminished to the point where each affects the charge distribution of its neighbors.This interaction,in turn,can alter their ability to absorb a given wavelength of radiation(),and is concentration dependent.depends on the
32、 refraction index n.if concentration changes causes significant alterations in the n,departure from Beers law is observed.Concentration deviationsEncounted as a consequence of association,dissociation,or reaction of the absorbing species with the solvent.Example:Cr2O72-+H2O=2H2 CrO4-=2H+2CrO42-The c
33、oncentration distribution of the species changes with dilution,especially in weak acidic or basic solutions.Chemical deviations Strict adherence to Beers law is observed only when the radiation employed is truly monochromatic.Such deviation is small only during a small range where the absorption is
34、little dependent on the wavelengthInstrumental deviations 朗朗比耳定律的前提条件之一是入射光为单色光。比耳定律的前提条件之一是入射光为单色光。分光光度计只能获得近乎单色的狭窄光带。复合光可导分光光度计只能获得近乎单色的狭窄光带。复合光可导致对朗伯致对朗伯比耳定律的正或负偏离。比耳定律的正或负偏离。非单色光作为入射光引起的偏离 假设由波长为假设由波长为1和和2的两单色光的两单色光组成的入射光通过浓度为组成的入射光通过浓度为c的溶液，则：的溶液，则：A 1lg（01/t1）1bc A 2lg(02/t2）2bc故：故：式中：式中：01、02
35、分别为分别为1、2 的入射光强度；的入射光强度；t1、t2分别为分别为1、2 的透射光强度；的透射光强度；1、2分别为分别为1、2的摩尔吸光系数；的摩尔吸光系数；因实际上只能测总吸光度因实际上只能测总吸光度A总总，并不能分别测得，并不能分别测得A1和和A2，故，故cbcbIIII2121110t0t10;1012 A总总 lg（0总总/t总总)lg(I01+02)/(t1+t2）lg(I01+02)/(0110-1bc+0210-2bc）令：令：1-2 DD；设：设：01 02 A总总 lg(2I01)/t1(110-D Dbc）A 1+lg2-lg(110-D Dbc)讨论:讨论讨论:A总总
36、=A1+lg2-lg(110D Dbc)若若 DD 0,即即 20,即即 2 1:lg(110 DD bc)值随值随c值增大而减小，则值增大而减小，则标准曲线偏离直线向标准曲线偏离直线向A轴弯曲，即正偏离。轴弯曲，即正偏离。DD 很小时，即很小时，即 2 60nm。配位显色反应 当金属离子与有机显色剂形成配合物时，通常会发生电荷转移跃当金属离子与有机显色剂形成配合物时，通常会发生电荷转移跃迁，产生很强的紫外迁，产生很强的紫外可见吸收光谱。可见吸收光谱。氧化还原显色反应 某些元素的氧化态，如某些元素的氧化态，如Mn（）、）、Cr（）在紫外或可见光区）在紫外或可见光区能强烈吸收，可利用氧化还原反应
37、对待测离子进行显色后测定。能强烈吸收，可利用氧化还原反应对待测离子进行显色后测定。例如：例如：钢中微量锰的测定，是钢中微量锰的测定，是将将Mn2 氧化成紫红色的氧化成紫红色的MnO4-后后，在在525 nm处处进行测定。进行测定。显色剂显色无机显色剂：无机显色剂：硫氰酸盐、钼酸铵、过氧化氢等几种。硫氰酸盐、钼酸铵、过氧化氢等几种。有机显色剂：有机显色剂：种类繁多种类繁多 偶氮类显色剂偶氮类显色剂：本身是有色物质，生成配合物后，颜本身是有色物质，生成配合物后，颜色发生明显变化；具有性质稳定、显色反应灵敏度高、选色发生明显变化；具有性质稳定、显色反应灵敏度高、选择性好、对比度大等优点，应用最广泛。
38、偶氮胂择性好、对比度大等优点，应用最广泛。偶氮胂、PARPAR等等。三苯甲烷类三苯甲烷类：铬天青铬天青S S、二甲酚橙等、二甲酚橙等2 显色反应条件的选择显色剂用量：吸光度A与显色剂用量CR的关系会出现如图所示的几种情况。选择曲线变化平坦处；反应体系的酸度：选择曲线中吸光度较大且恒定的平坦区所对应的pH范围；显色时间与温度：选择吸光度稳定时所对应的显色时间与温度；溶剂：一般尽量采用水相测定。共存离子干扰的消除加入掩蔽剂 选择掩蔽剂的原则是：掩蔽剂不与待测组分反应；掩选择掩蔽剂的原则是：掩蔽剂不与待测组分反应；掩蔽剂本身及掩蔽剂与干扰组分的反应产物不干扰待测组分蔽剂本身及掩蔽剂与干扰组分的反应产
39、物不干扰待测组分的测定。的测定。例：测定例：测定TiTi4 4，可加入，可加入H H3 3POPO4 4掩蔽剂使掩蔽剂使FeFe3+3+(黄色黄色)成为成为Fe(POFe(PO)2 23-3-(无色无色)，消除，消除FeFe3+3+的干扰；又如用铬天菁的干扰；又如用铬天菁S S光度法测定光度法测定AlAl3+3+时，加入抗坏血酸作掩蔽剂将时，加入抗坏血酸作掩蔽剂将FeFe3+3+还原为还原为FeFe2+2+，消除，消除FeFe3+3+的干扰。的干扰。选择适当的显色反应条件分离干扰离子3、测定条件的选择选择入射光波长的原则：选择入射光波长的原则：响应最大响应最大 背景和共存组分干扰最背景和共存组
40、分干扰最小小 稳定性最佳稳定性最佳-Blank-Sample1234A选择适当的入射光波长选择适当的入射光波长:选择合适的参比溶液为什么需要使用参比溶液？为什么需要使用参比溶液？消除背景干扰背景干扰M+A=MA-A-M-MAA-A-M-MAAA-A-M-MAA-A-M-MA?溶剂参比溶剂参比溶剂溶剂+A(试试剂空白剂空白,不加不加M)作参比作参比溶剂溶剂+M(试试样空白样空白,不加不加A)作参比作参比控制适宜的吸光度（读数范围）浓度测量值的相对误差（浓度测量值的相对误差（dc/c）不仅与仪器的透光度）不仅与仪器的透光度的相对误的相对误差差T/T有关，而且与透光度有关，而且与透光度T读数值也有关
41、。读数值也有关。是否存在最佳读数范围？何值时误差最小？是否存在最佳读数范围？何值时误差最小？lg434.0 b434.0lgblgdTTTcdcdcdTTdcTdcTA不同的透光度读数，产生的误差大小不同不同的透光度读数，产生的误差大小不同：最佳读数范围与最佳值 当当T=1%：T 在在20%65%之间时，浓度相对误差较小。之间时，浓度相对误差较小。浓度相对误差最小时的透光度浓度相对误差最小时的透光度Tmin为：为：Tmin36.8%,Amin0.434应尽量保证溶液透光度值在应尽量保证溶液透光度值在T%=2065%，吸光度吸光度 A=0.700.20。max,max：化合物特性参数，可作为定性
42、依据；：化合物特性参数，可作为定性依据；有机化合物紫外吸收光谱：反映结构中生色团有机化合物紫外吸收光谱：反映结构中生色团和助色团的特性，和助色团的特性，不完全反映分子特性不完全反映分子特性；如：甲；如：甲苯与乙苯的谱图基本相同；苯与乙苯的谱图基本相同；谱图对照谱图对照,标准谱图库：标准谱图库：46000种化合物紫外光谱种化合物紫外光谱的标准谱图的标准谱图 The sadtler standard spectra,Ultraviolet 2-5 定性分析定性分析2-6 定量分析1、单组分测定:通常采用通常采用 A-C 标准曲线法定量测定。标准曲线法定量测定。C(mol/L)AC(mol/L)AC
43、1A1C2A2C3A3C4A4C5A5C5/C1 102、多组分同时测定若各组分的吸收曲线互有重叠，则可根据若各组分的吸收曲线互有重叠，则可根据吸光度的加合性求解联立方程组得出各组吸光度的加合性求解联立方程组得出各组分的含量分的含量:A1=a1bca b1bcb A2=a2bca b2bcb 若各组分的吸收曲线互不重叠，则可若各组分的吸收曲线互不重叠，则可在各自最大吸收波长处分别进行测定。在各自最大吸收波长处分别进行测定。本质上与单组分测定没有区别。本质上与单组分测定没有区别。3、示差分光光度法（示差法）待测组分待测组分浓度浓度较高较高时将产生较大的误差时将产生较大的误差（Why?)Why?)
44、示差法示差法(采用浓度稍低的采用浓度稍低的标准标准溶液作参比溶液作参比)：设待测溶液浓度为设待测溶液浓度为c cx x，参比参比溶液浓度为溶液浓度为c cs s(c cs s c cx x)，则：，则：Ax=b cx As=b cs =x s=b(cx cs）=bc示差法测得的吸光度与示差法测得的吸光度与c呈直线关系。由标准曲线上查得呈直线关系。由标准曲线上查得相应的相应的c值，则待测溶液浓度值，则待测溶液浓度cx=cs+c.高浓度组分分析高浓度组分分析4、双波长分光光度法 不需空白溶液作参比；不需空白溶液作参比；分析浑浊或背景吸收较大的复杂试样；分析浑浊或背景吸收较大的复杂试样；灵敏度、选择
45、性、测量精密度比单波长法高；灵敏度、选择性、测量精密度比单波长法高；采用采用两束单色光两束单色光(1 1和和2 2)，以参比波长，以参比波长1 1处的吸收作参处的吸收作参比消除干扰；比消除干扰；A A A22 A A11 (22 11)b cb c A与待测组分浓度成正比。与待测组分浓度成正比。11和和22分别表示待测组分别表示待测组分在分在1 1和和2 2处的摩尔吸光系数。处的摩尔吸光系数。波长1、2选择的基本要求：选定的波长选定的波长1 1和和2 2处干扰组分应具有相同吸光度，处干扰组分应具有相同吸光度，测得测得的吸光度差的吸光度差A只与待测组分只与待测组分x x的浓度有的浓度有关关，与干
46、扰组分，与干扰组分y y无无关；关；在选定的两个波长在选定的两个波长1 1和和2 2处待测组分的吸光度应具有处待测组分的吸光度应具有足够大的差值。足够大的差值。5、导数分光光度法 导数分光光度法在多组分同时测定、浑浊样品分析、消除背导数分光光度法在多组分同时测定、浑浊样品分析、消除背景干扰、加强光谱的精细结构以及复杂光谱的辨析等方面，景干扰、加强光谱的精细结构以及复杂光谱的辨析等方面，显示很大的优势。显示很大的优势。采用吸光度用吸光度(或透光度或透光度)对波长的导数曲线进行分析：对波长的导数曲线进行分析：0 0 e e-bcbc假定入射光强度假定入射光强度0 0 在整个波长范围内保持恒定：在整
47、个波长范围内保持恒定：d dI I 0 0/d/d0 0则则：d dI I/d/d0 0 bcbc e e-bc-bc d d/d/d bcbc d d/d/d d dI I/d/d -bcbc d d/d/d 一阶导数信号与试样浓度呈线一阶导数信号与试样浓度呈线性关系；性关系；测定灵敏度依赖于摩尔吸光系测定灵敏度依赖于摩尔吸光系数对波长的变化率数对波长的变化率d d/d/d；吸收曲线的拐点处吸收曲线的拐点处d d/d/d最最大，故其灵敏度最高；大，故其灵敏度最高；同理可以导出其二阶和三阶导同理可以导出其二阶和三阶导数光谱（略）数光谱（略）Application:Characterizatio
48、n of the W-doped TiO2 NTs02468Ti OWTi Ti(c)electron diffraction TEM imaging 202530354045505560657075802theta a WO3/TiO2b TiO2(b)(a)XRD analysis of the WO3/TiO2(1)and TiO2 nanotubes(2).:WO3,:anatase,:rutile.How to characterize a solid sample with UV-Vis?UV-visible spectra of the WO3/TiO2 nanotube arr
49、ays(1)and pure/TiO2 nanotube arrays(2)(b)Chapter 3.分子发光分析荧光和化学发光4-1 荧光光谱法5-1-1 基本原理5-1-2 荧光分析仪器5-1-3 荧光分析方法的特点与应用4-2 化学发光与生物发光分析法5-2-1 基本原理5-2-2 发光反应的类型与应用3-1 基本原理 1.Excited Electronic States:Each electron has a unique set of quantum numbers(Pauli Exclusion Principle)n:principal,n=1,2,3(1s,3p.)l:ang
50、ular momentum,l=0(s),1(p),2(d),3(f),n-1m magnetic,m=-l,-l+1,+ls spin,for electrons,s=+1/2 or-1/2Ground StateSinglet S0Ground StateDoublet D0Excited StateSinglet S1Excited StateTriplet T1S si (s=1/2 or-1/2)Multiplicity:2S+1=1(Singlet),2(Doublet),3(Triplet)S0-common,diamagnetic(抗磁性)(not affected by B
