《光吸收的基本定律》PPT课件

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1、第二节光吸收的基本定律一、朗伯-比耳定律(1)布格(Bouguer)和朗伯(Lambert)先后在1729年和1760年阐明了物质对光的吸收程度与吸收层厚度之间的关系;(2)比耳(beer)与1852年又提出光的吸收程度与吸光物质浓度之间也有类似的关系;(3)二者结合起来就得到了朗伯--比耳定律。(4)该定律奠定了分光光度分析法的理论基础。当一束平行单色光照射到任何均匀、非散射的介质(固体、液体或气体)。例如:溶液时,光的一部分被介质吸收,一部分透过溶液、一部分被器皿的表面反射。则它们之间的关系为:(一)朗伯-比耳定律的推导入射光的强度为I0,吸收光的强度为Ia,透过光的强度为I

2、t,反射光的强度为Ir如果I0=Ia+It+Ir}近似处理在分光光度测定中,盛溶液的比色皿都是采用相同材质的光学玻璃制成的,反射光的强度基本上是不变的(一般约为入射光强度的4%)其影响可以互相抵消,于是可以简化为:I0=Ia+It推导纯水对于可见光的吸收极微,故有色液对光的吸收完全是由溶液中的有色质点造成的。当入射光的强度I0一定时,如果Ia越大,It就越小,即透过光的强度越小,表明有色溶液对光的吸收程度就越大。I0=Ia+It实验证明实践证明,有色溶液对光的吸收程度,与该溶液的浓度、液层的厚度以及入射光的强度等因素有关。如果保持入射光的强度不变,则光吸收程度与溶液的浓度和液层的

3、厚度有关。1760年由朗伯推导出了吸光度于吸收介质厚度的关系式:1.朗伯定律2.比耳定律比耳(beer)在1852年提出光的吸收程度与吸光物质浓度之间的关系:3.朗伯-比耳定律如果同时考虑溶液的浓度和液层厚度的变化,则上述两个定律可合并为朗伯-比耳定律,即得到:式中:A:吸光度,K:比例常数,与入射光的波长、物质的性质和溶液的温度等因素有关。It/I0=T:透射比(透光度),b:液层厚度(cm)此式为光吸收定律的数学表达式4.朗伯-比耳定律物理意义当一束平行的单色光垂直通过某一均匀的、非散射的吸光物质溶液时,其吸光度(A)与溶液液层厚度(b)和浓度(c)的乘积成正比。它不仅适用于

4、溶液,也适用于均匀的气体、固体状态,是各类光吸收的基本定律,也是各类分光光度法进行定量分析的依据。5.朗伯-比耳定律成立的前提(1)入射光为平行单色光且垂直照射。(2)吸光物质为均匀非散射体系。(3)吸光质点之间无相互作用。(4)辐射与物质之间的作用仅限于光吸收,无荧光和光化学现象发生。6.吸光度的加和性当介质溶液中含有多种吸光组分时,只要各组分间不存在着相互作用,则在某一波长下介质的总吸光度是各组分在该波长下吸光度的加和。即:A=A1+A2+……+An(二)吸收系数和桑德尔灵敏度1.吸收系数朗伯-比尔定律(A=Kbc)中的系数(K)因浓度(c)所取的单位不同,有两种表示方式:当

5、c:g.L-1b:cm时K用a表示,称为吸收系数,其单位为L.g-1.cm-1,这时朗伯-比耳定律变为:A=abc(1)吸收系数(a)(2)摩尔吸收系数()当c:mol.L-1,b:cm时K用表示,称为摩尔吸收系数,其单位为L.mol-1.cm-1,这时朗伯-比耳定律变为:A=bc摩尔吸收系数()的物理意义当吸光物质的浓度为1mol·L-1,吸收层厚度为1cm时,吸光物质对某波长光的吸光度。摩尔吸收系数()的性质①表示了吸光物质的浓度为1mol·L-1,液层厚度为1cm,物质对光的吸收能力。②κ与溶液的浓度和液层厚度无关,只与物质的性质及光的波长等有关。③在波长、温度、

6、溶剂等条件一定时κ的大小取决于物质的性质。∴κ是吸光物质的特征常数,不同物质具有不同的κ。④对于同一物质,当其他条件一定时(温度等),κ的大小取决于波长。κ=f()∴κ能表示物质对某一波长的光的吸收能力。κ越大,表明物质对某的光吸收能力越强。当为max,κ为κmaxκmax是一重要的特征常数,它反映了某吸光物质吸收能力可能达到的最高度。⑤κ常用来衡量光度法灵敏度的高低,κmax越大,表明测定该物质的灵敏度越高一般认为κmax>104L·mol-1·cm-1的方法较灵敏。(所以书写κ时应标明波长)目前最大的κ的数量级可达106如:Cu—双流腙配合物κ495=1.5×105L

7、·mol-1·cm-1(3)吸收系数(a)与摩尔吸收系数()的关系吸收系数(a)常用于化合物组成不明,相对分子质量尚不清楚的情况。摩尔吸收系数()的应用更广泛。=aM2.桑德尔灵敏度(Sandell)S吸光光度法的灵敏度除用摩尔吸收系数表示外,还常用桑德尔灵敏度S表示。定义:当光度仪器的检测极限为A=0.001时,单位截面积光程内所能检出的吸光物质的最低质量单位:g·cm-23.桑德尔灵敏度(S)与摩尔吸收系数()的关系由桑德尔灵敏度S的定义可得到:A=0.001=

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