现代检测技术——紫外-可见分光光度分析的研究法.ppt

现代检测技术前言 环境化学一般面临的问题： 1.环境中有什么潜在的有毒物质？ 2.它们的来源是哪里？ 3. 进入环境后有什么变化？ 4.可能造成什么危害？ 5.应当采取什么措施？ 6.新化学品进入环境前应采取什么防范措施？ 解决这些问题的手段就是样品检测。 通过检测技术可以阐明物质的组成、结构、状态及含量。科学地回答“What is this?”、“ How much ? ”、“Why so?” 现代检测技术，实际上就是仪器分析。它利用特殊仪器测量物质的物理或物理化学参数及其变化来对物质进行表征和测量的分析方法。 仪器分析并不是一门独立的学科，而是一门综合学科。近代的仪器分析是涉及到物理学、数学和生物科学以及微电子和计算机技术等诸多领域的一门学科。是多种仪器方法的组合。其中的各种方法一般都有独立的方法原理及理论基础。 据统计，21世纪授予的诺贝尔奖项目中，物理学科项目的68．4％ ，化学学科项目的74．6％ ，生物医学学科项目的90％ ，都是借助各种先进仪器完成的。1992年诺贝尔化学奖获得者RR．Ernst说“现代科学的进步越来越依靠尖端仪器的发展!”所以说科学仪器技术和产业的发展、创新是人类科学发展、社会发展的基础。 近年来分析仪器向小型化、专用化、简用化(甚至“傻瓜化”)的另一极端方向发展也已经成为潮流、满足现代社会和经济发展的多样化要求。分析仪器已经由传统的落地式——台式——移动式——便携式——袋装式——芯片式变化；分析仪器的应用也已由条件可控的实验室，经过专门培训的分析人员向现场、野外、家庭和非专业人员转移，出现了种种单键(start)操作，即插即用(plug and play)、无需控制(nocontro1)、无维护甚至“用过即弃”的简便、专用分析仪器。 第一章 紫外—可见分光光度法 (Ultraviolet and Visible Spectrophotometry,UV-Vis ) ▲ §1-1 紫外—可见吸收光谱法概述 ▲一. 何谓紫外—可见分光光度分析法 利用液体分子（离子）对入射光的选择性吸收而建立 起来的方法。 自然界中有许多有颜色的物质，它们的浓度越大，颜色越深。而不同的物质有不同的颜色。因此可以利用它们的颜色差异和深浅进行定性、定量分析。而分析仪器的进一步发展表明，即便是没有颜色的物质，如具有紫外吸收的，仍可采用分光光度法进行定性及定量分析。 光源 分光器 样品池 光电转换器 I0 I0v Iv ▲二. 紫外—可见分光光度分析法的特点 主要用于日常定量分析，特别是基层单位广泛使用。 *灵敏度高 10-5～10-6mol/L,甚至ppb *精密度高(相对标准偏差，变异系数） 2～5% *适用范围广 可对几乎所有有机、无机物进行定性及定量分析，可监控降解等反应动力学过程。 *选择性较好 较传统化学分析法选择性好，干扰少。不同化合物有不同的光谱，当化学性质相近时，化学分析难以完成。 *仪器简单、易操作 *局限性 a. 可见光部分前期操作较繁，如常需显色、掩蔽，消耗试剂多。 b. 紫外部分不用显色，但许多有机化合物无吸收或吸收光谱重叠，选择性差。 c.高浓度分析误差大，吸收信号与浓度成非线性关系。 d. 超纯物质的分析误差大。 其中 ?Ee最大：1-20 eV ?Ev次之：0.05-1 eV ?Er最小：?0.05 eV 可见，电子能级间隔比振动能级和转动能级间隔大1~2个数量级，在发生电子能级跃迁时，伴有振-转能级的跃迁，形成所谓的带状光谱。分子光谱由电子光谱、振动光谱和转动光谱构成。 1～20ev的波长在100～1000nm，即紫外至红外。尽管电子光谱、振动光谱和转动光谱的能量变化都是量子化的，即非连续的，但从宏观上看，整个分子光谱可近似为连续光谱，称为带状光谱。 ▲（一）Lambert-Beer 定律 当入射光波长一定时，待测溶液的吸光度A与其浓度c和液层厚度b成正比，即 ： k 为比例系数，与溶液性质、温度和入射波长有关。 ? 当浓度以 g/L 表示时，称 k 为吸光系数，以 a 表示，即 ? 当浓度以mol/L表示时，称 k 为摩尔吸光系数，以? 表示，即 ? 比 a 更常用。? 越大，表示方法的灵敏度越高。? 与波长有关